低碳時(shí)代的煉鋼工藝—電弧爐短流程煉鋼

鋼鐵行業(yè)作為能源消耗高密集型行業(yè)，是制造業(yè)31個(gè)門(mén)類(lèi)中碳排放量最大行業(yè)，鋼鐵行業(yè)加快研究低碳路徑勢(shì)在必行。

數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放量占中國(guó)碳排放總量的15%左右。2021年2月9日，中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了《鋼鐵擔(dān)當(dāng)，開(kāi)啟低碳新征程——推進(jìn)鋼鐵行業(yè)低碳行動(dòng)倡議書(shū)》，鋼鐵行業(yè)將面臨從碳排放強(qiáng)度的“相對(duì)約束”到碳排放總量的“絕對(duì)約束”，要加快研究鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)方案。

我國(guó)鋼鐵工業(yè)90%靠長(zhǎng)流程，也就是以鐵礦石加焦炭、石灰石進(jìn)入高爐，煉出鐵水，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煉成鋼水，再經(jīng)過(guò)連鑄澆成鋼坯，連軋成材。而長(zhǎng)流程煉鋼無(wú)論是碳排放還是能耗都非常高。其中，煉鐵環(huán)節(jié)使用的主要燃料——煤炭是該工藝過(guò)程中二氧化碳排放的主要來(lái)源。相比之下，電弧爐短流程煉鋼工藝以回收的廢鋼作為主要原料，以電力為能源介質(zhì)，利用電弧熱效應(yīng)，將廢鋼融化為鋼水，實(shí)現(xiàn)了“以電代煤”，具有良好的降碳效應(yīng)。

“近零碳排放”電弧爐短流程煉鋼工藝，采用的是綠色清潔能源冶煉低碳或微碳原輔材料，通過(guò)“非涉碳”冶煉技術(shù)生產(chǎn)鋼坯，從而實(shí)現(xiàn)煉鋼過(guò)程二氧化碳的近零排放。與原本的長(zhǎng)流程相比，短流程煉鋼不僅變廢鋼材為“寶”，還節(jié)省了原本長(zhǎng)流程煉鋼必須的焦化、燒結(jié)、高爐等高排放生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每再利用一噸廢舊鋼材相當(dāng)于減排1.6噸二氧化碳。與此同時(shí)在同等的生產(chǎn)規(guī)模下，短流程煉鋼可以有效降低75%以上的污染物排放。除此以外，廢鋼材的回收再利用也積極響應(yīng)了國(guó)家倡導(dǎo)的“綠色可持續(xù)”新發(fā)展理念。

目前，河鋼集團(tuán)經(jīng)開(kāi)始建設(shè)使用電弧爐短流程煉鋼工藝進(jìn)行鋼鐵制造。相較傳統(tǒng)的“高爐-轉(zhuǎn)爐”流程，可以減少40-60%的二氧化碳排放量。同時(shí)充分回收利用傳統(tǒng)“高爐-轉(zhuǎn)爐”流程中富余的煤氣和蒸汽等資源，利用余能余熱發(fā)電，大大提高能源綜合利用水平，間接節(jié)省因發(fā)電需求產(chǎn)生的二氧化碳排放。

未來(lái)，我們不僅僅滿足于“短流程”替代“長(zhǎng)流程”，還應(yīng)該在煉鐵-煉鋼、煉鋼-連鑄、連鑄-軋鋼等鋼鐵生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都繼續(xù)進(jìn)行低碳節(jié)能的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，在設(shè)計(jì)上追求物質(zhì)流、能量流和排放流最小化；再生產(chǎn)中追求碳排放最低甚至零碳排放。

中國(guó)科協(xié)科普部

新華網(wǎng)

聯(lián)合出品