低碳时代的炼钢工艺—电弧炉短流程炼钢

钢铁行业作为能源消耗高密集型行业，是制造业31个门类中碳排放量最大行业，钢铁行业加快研究低碳路径势在必行。

数据显示，中国钢铁行业碳排放量占中国碳排放总量的15%左右。2021年2月9日，中国钢铁工业协会发布了《钢铁担当，开启低碳新征程——推进钢铁行业低碳行动倡议书》，钢铁行业将面临从碳排放强度的“相对约束”到碳排放总量的“绝对约束”，要加快研究钢铁行业碳达峰、碳中和行动方案。

我国钢铁工业90%靠长流程，也就是以铁矿石加焦炭、石灰石进入高炉，炼出铁水，进入转炉炼成钢水，再经过连铸浇成钢坯，连轧成材。而长流程炼钢无论是碳排放还是能耗都非常高。其中，炼铁环节使用的主要燃料——煤炭是该工艺过程中二氧化碳排放的主要来源。相比之下，电弧炉短流程炼钢工艺以回收的废钢作为主要原料，以电力为能源介质，利用电弧热效应，将废钢融化为钢水，实现了“以电代煤”，具有良好的降碳效应。

“近零碳排放”电弧炉短流程炼钢工艺，采用的是绿色清洁能源冶炼低碳或微碳原辅材料，通过“非涉碳”冶炼技术生产钢坯，从而实现炼钢过程二氧化碳的近零排放。与原本的长流程相比，短流程炼钢不仅变废钢材为“宝”，还节省了原本长流程炼钢必须的焦化、烧结、高炉等高排放生产环节，每再利用一吨废旧钢材相当于减排1.6吨二氧化碳。与此同时在同等的生产规模下，短流程炼钢可以有效降低75%以上的污染物排放。除此以外，废钢材的回收再利用也积极响应了国家倡导的“绿色可持续”新发展理念。

目前，河钢集团经开始建设使用电弧炉短流程炼钢工艺进行钢铁制造。相较传统的“高炉-转炉”流程，可以减少40-60%的二氧化碳排放量。同时充分回收利用传统“高炉-转炉”流程中富余的煤气和蒸汽等资源，利用余能余热发电，大大提高能源综合利用水平，间接节省因发电需求产生的二氧化碳排放。

未来，我们不仅仅满足于“短流程”替代“长流程”，还应该在炼铁-炼钢、炼钢-连铸、连铸-轧钢等钢铁生产的各个环节都继续进行低碳节能的创新开发，在设计上追求物质流、能量流和排放流最小化；再生产中追求碳排放最低甚至零碳排放。

中国科协科普部

新华网

联合出品