近日，钢铁与能源化工行业协调创新发展研讨会在辽宁大连召开。能源化工和钢铁冶金领域的专家就“流程工业转型发展实现绿色智能制造”等话题展开讨论。
我国是世界第一钢铁大国，国家统计局数据显示，2020年粗钢产量超10亿吨，占全球粗钢总产量一半以上。与此同时，我国钢铁生产的碳排放量居高不下，占全国碳排放总量的15%左右。
中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所所长刘中民表示，中国提出“碳达峰”“碳中和”目标后，有效降低二氧化碳排放强度成为钢铁、化工等传统产业亟待解决的难题，也是国家重大战略需求。钢铁、化工等典型流程工业亟待研发和应用有助于“碳达峰”“碳中和”的新技术，实现产业低碳绿色化转型。
通常，实现“碳达峰”“碳中和”的主导方向主要有两个，一是优化能源消耗结构，用排放低的能源代替排放高的化石能源，实现碳减排；二是二氧化碳利用，即将工业生产和能源加工利用过程产生的二氧化碳有效捕集、固定和利用。
中国工程院院士、东北大学矿冶学科群首席科学家王国栋表示，着眼钢铁产业，实现“碳达峰”“碳中和”的有效途径是优化能源结构和工艺流程，将氢能应用于钢铁生产，最大程度替代化石能源。将氢能应用于钢铁制造是钢铁产业的变革性技术，主要方式有富氢还原高炉和氢气气基竖炉。前者通过高炉以氢代煤，优化能源结构；后者以氢气气基竖炉直接还原—电炉短流程替代高炉—转炉长流程，优化钢铁生产工艺流程和产品结构。
业界普遍认为，未来很长一段时间内，我国钢铁生产仍以高炉—转炉流程为主，应在加强氢冶金研发的同时，重点发展钢铁—化工联产技术，即将钢铁厂含二氧化碳、一氧化碳的尾气进行净化、捕集和分离，作为合成气提供给化工厂，用于加氢催化合成燃料、塑料、肥料等化工产品。“这种方法减少钢铁生产的二氧化碳排放，同时为化工行业输入原本需要消耗化石或生物质资源才能获得的碳资源。”王国栋说。
事实上，钢铁产业的副产氢并不足以支撑氢冶金和钢化联产，还需引入能源行业，利用可再生能源制氢。王国栋认为，钢铁—化工联产是钢铁、化工、氢能三大行业跨工业生产系统的网络协作和一体化网络集成，是在保留高炉前提下实现高炉—转炉长流程最彻底、最合理、最可持续的减排方式之一，是实现碳排放趋零的最佳解决方案之一。
值得注意的是，与国外研发进展相比，目前我国氢冶金、钢铁—化工联产等的前沿技术研发方面尚处于起步阶段，工业化应用存在空白。
王国栋表示，由于国外技术保密和限制，碳中和冶炼有可能成为制约我国钢铁工业未来发展的“卡脖子”技术。因此，我国急需加快碳中和冶金研发步骤，突破核心关键技术，打破国外技术封锁，抢占低碳前沿阵地，实现核心技术、关键装备、标准体系、研发平台和人才队伍的全面超越，引领钢铁产业低碳绿色发展方向。
