近日，鋼鐵與能源化工行業協調創新發展研討會在遼寧大連召開。能源化工和鋼鐵冶金領域的專家就“流程工業轉型發展實現綠色智能制造”等話題展開討論。
我國是世界第一鋼鐵大國，國家統計局數據顯示，2020年粗鋼產量超10億噸，占全球粗鋼總產量一半以上。與此同時，我國鋼鐵生產的碳排放量居高不下，占全國碳排放總量的15%左右。
中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所所長劉中民表示，中國提出“碳達峰”“碳中和”目標后，有效降低二氧化碳排放強度成為鋼鐵、化工等傳統產業亟待解決的難題，也是國家重大戰略需求。鋼鐵、化工等典型流程工業亟待研發和應用有助于“碳達峰”“碳中和”的新技術，實現產業低碳綠色化轉型。
通常，實現“碳達峰”“碳中和”的主導方向主要有兩個，一是優化能源消耗結構，用排放低的能源代替排放高的化石能源，實現碳減排；二是二氧化碳利用，即將工業生產和能源加工利用過程產生的二氧化碳有效捕集、固定和利用。
中國工程院院士、東北大學礦冶學科群首席科學家王國棟表示，著眼鋼鐵產業，實現“碳達峰”“碳中和”的有效途徑是優化能源結構和工藝流程，將氫能應用于鋼鐵生產，最大程度替代化石能源。將氫能應用于鋼鐵制造是鋼鐵產業的變革性技術，主要方式有富氫還原高爐和氫氣氣基豎爐。前者通過高爐以氫代煤，優化能源結構；后者以氫氣氣基豎爐直接還原—電爐短流程替代高爐—轉爐長流程，優化鋼鐵生產工藝流程和產品結構。
業界普遍認為，未來很長一段時間內，我國鋼鐵生產仍以高爐—轉爐流程為主，應在加強氫冶金研發的同時，重點發展鋼鐵—化工聯產技術，即將鋼鐵廠含二氧化碳、一氧化碳的尾氣進行凈化、捕集和分離，作為合成氣提供給化工廠，用于加氫催化合成燃料、塑料、肥料等化工產品。“這種方法減少鋼鐵生產的二氧化碳排放，同時為化工行業輸入原本需要消耗化石或生物質資源才能獲得的碳資源。”王國棟說。
事實上，鋼鐵產業的副產氫并不足以支撐氫冶金和鋼化聯產，還需引入能源行業，利用可再生能源制氫。王國棟認為，鋼鐵—化工聯產是鋼鐵、化工、氫能三大行業跨工業生產系統的網絡協作和一體化網絡集成，是在保留高爐前提下實現高爐—轉爐長流程最徹底、最合理、最可持續的減排方式之一，是實現碳排放趨零的最佳解決方案之一。
值得注意的是，與國外研發進展相比，目前我國氫冶金、鋼鐵—化工聯產等的前沿技術研發方面尚處于起步階段，工業化應用存在空白。
王國棟表示，由于國外技術保密和限制，碳中和冶煉有可能成為制約我國鋼鐵工業未來發展的“卡脖子”技術。因此，我國急需加快碳中和冶金研發步驟，突破核心關鍵技術，打破國外技術封鎖，搶占低碳前沿陣地，實現核心技術、關鍵裝備、標準體系、研發平臺和人才隊伍的全面超越，引領鋼鐵產業低碳綠色發展方向。（卜葉）
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