基于“雙碳”背景的鋼鐵企業節能低碳發展技術路徑探析

楊富廷

（山東鋼鐵集團安全環保部，山東濟南 250101）

1 前 言

鋼鐵行業是國民經濟的重要基礎產業，也是我國能源消耗和碳排放的重點行業，是實現綠色低碳發展的重要領域。我國明確提出，力爭2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和，在中央層面成立了碳達峰碳中和領導工作小組，“雙碳”工作被納入生態文明建設整體布局，黨中央國務院出臺了一系列重磅政策，建立了碳達峰碳中和“1+N”政策體系，出臺了工業領域碳達峰行動方案，黨的二十大報告指出“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”，2023 年政府工作報告指出“推動發展方式綠色轉型”，對鋼鐵行業綠色低碳高質量發展提出了更高的目標和要求。本文從鋼鐵制造流程的碳素流轉化與能量耗散過程分析入手，探尋鋼鐵低碳生產新技術，提出鋼鐵企業低碳發展的技術路徑與對策建議。

2 鋼鐵制造流程碳素流分析［1-2］

在鋼鐵制造流程中各工序、裝置之間通過物質、能量或者信息交換等方式相互作用，存在以物質形式為載體的物質流，以能源形式為載體的能量流和信息形式為載體的信息流。能量流是制造加工過程中驅動力、化學反應介質、熱介質等角色的扮演者，包括碳素化學能、熱能、電能、壓力能等，其中碳素化學能（碳素流）是主要類型的能源形式。碳素輸入主要以單質碳或碳水化合物的形式來源于燃料，包括洗精煤、高爐噴吹煤粉以及燒結用煤粉等，部分以碳酸鹽的形式輸入，主要來源于熔劑；碳素輸出除少量或者微量的碳元素或化合物形式存在于產品中外，最終接近100%的轉變為CO2，排入大氣。碳素的化學變化主要發生在由焦化、燒結、高爐組成的煉鐵系統以及轉爐煉鋼的脫碳過程中，由燃料中的固定碳轉變為氣態的CO、CO2。

據研究表明，鋼鐵企業煤炭約占其外購能源的90%以上，可見鋼鐵制造流程中的能量轉換核心問題是煤的高效轉換及碳素能量流的高效運行。從焦化工序開始，洗精煤中的碳元素被轉化為焦炭、焦油、粗苯和焦爐煤氣等二次能源（能源一次轉換）；焦炭和噴吹煤在高爐內經過燃燒和還原反應轉化為鐵水中溶解的碳和高爐煤氣（能源二次轉換）；鐵水中溶解的碳在煉鋼工序轉化為鋼水中的溶解碳和轉爐煤氣（能源三次轉換）；焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣經過凈化、回收與儲存，并用于鋼鐵制造流程中需要加熱的工序，轉化為煙氣顯熱或電能（能源四次轉換）。在每次能源轉換過程中，部分能源還會轉化為中間產品或副產品的高溫顯熱，比如燒結礦顯熱、鐵水顯熱、高爐渣顯熱、鋼水顯熱、鋼渣顯熱、鑄壞顯熱、鋼材余熱和各種煙氣顯熱等。

總之，煤炭主要以洗精煤、噴吹煤的形式被輸入到鋼鐵制造流程中，各種形式的煤在鋼鐵生產過程中，經過復雜的物理和化學變化過程被轉化為焦炭、煤氣及各種煙氣余熱等獨立運行的二次能源和鐵水、鋼水中溶解的碳以及鐵水顯熱、鋼水顯熱、鑄坯顯熱、熱軋材顯熱等伴隨物質流運行的二次能源。從鋼鐵制造流程中碳素流（能量流）的衰減、耗散過程，可以看出鋼鐵制造流程降低碳排放的方向包括：一是減少或替代碳素輸入，二是提升碳素流能量轉換效率，三是對產生的二次能源（副產煤氣）和余熱余能等進行充分的回收利用。

3 鋼鐵制造流程減碳技術路徑分析

3.1 長流程鋼鐵生產減碳技術分析

3.1.1 燒結工序

燒結是將鐵礦石（精礦粉、富礦粉）通過高溫焙燒成塊的加工過程。燒結工藝以處理粉狀鐵礦石原料為主，搭配處理一部分精礦粉，主要包括三部分，即原料混勻、高溫燒結、篩分處理。燒結工序可以高溫回收處理鋼鐵企業內的含鐵粉塵、含碳除塵灰、鋼渣、污泥等廢棄物，能夠使用高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣等可燃氣作為點火介質。燒結工序固體燃料消耗和煤氣消耗占燒結工序能源消耗的90%以上，電力消耗占燒結工序能耗的9%以上，降低工序能耗應從降低固體燃料、電力和點火煤氣消耗以及充分回收過程中余熱著手。

目前燒結工序成熟的實用技術包括低碳厚料層燒結技術、低溫燒結技術、降低燒結系統漏風率技術、環冷機高效密封技術、煙氣循環燒結技術等，已在多家鋼鐵企業成熟應用，取得了良好的節能減碳效果。近期可工業化技術包括復合造塊技術、雙層燒結技術、生物質能燒結技術、燒結過程智能控制、氫系燃料噴吹清潔燒結技術、富氧燒結技術。這些技術基本處于工業化試驗研究進程中，其中復合造塊技術、生物質能燒結技術、氫系燃料噴吹清潔燒結技術可取得顯著的減碳效果，應予以深入研究。前沿技術包括燒結豎罐冷卻及余熱發電技術、預還原燒結技術、金屬化微波燒結技術、CO催化氧化技術等，其中預還原燒結技術、金屬化微波燒結技術減碳效果顯著，應重點關注。

3.1.2 球團工序

球團生產過程包括配料、混合、潤磨、造球、篩分、干燥預熱、焙燒等。球團工序能源消耗主要為煤氣消耗和電耗。降低球團工序能耗應從降低焙燒溫度，提升熱利用效率、降低漏風率、提高余熱回收利用率等方面開展工作。成熟減碳技術包括基于球團原料優化的低溫焙燒技術；近期可工業化的技術有球團智能化生產技術、熔劑性球團技術、新型黏結劑球團焙燒技術；前沿技術包括球團內配碳技術等。

3.1.3 焦化工序

焦化工序包括備煤、煉焦、熄焦、焦處理、煤氣凈化等生產系統（或裝置）。焦化工序CO2的排放主要來源于燃料燃燒如焦爐煙囪排放廢氣、干熄焦放散排放廢氣以及解凍庫、管式爐、開工鍋爐等燃用煤氣設施排放的廢氣，還有焦化生產消耗各種能源和載能工質間接帶來的CO2排放。

焦化工序能量流主要是洗精煤在配煤、粉碎、裝爐、結焦和熄焦等過程的轉換和耗散。重點關注焦爐煤氣的優化利用和焦爐加熱用煤氣熱能的有效利用以及過程中產生的余熱（紅焦物理熱、荒煤氣物理熱、廢氣物理熱等）回收和高效利用。成熟減碳技術包括清潔高效大容積焦爐煉焦技術、單孔炭化室壓力調節技術、負壓脫苯技術、焦爐煤氣甲烷化制LNG聯產富氫尾氣合成氨技術等，以上技術已在多家鋼鐵企業成熟應用，取得了良好的節能減碳效果。近期可工業化低碳技術包括余熱蒸氨技術、熱泵蒸氨技術、亞臨界超高溫干熄焦余熱發電工藝技術、煤調濕技術，以上技術基本處于工業化試驗研究進程中，其中余熱蒸氨技術、熱泵蒸氨技術可取得顯著的減碳效果，應予以深入研究。前沿低碳技術包括換熱式兩段焦爐技術、焦爐高溫荒煤氣直接重整制還原性氣體技術、氨分離膜從廢水中分離氨技術、焦爐煙氣低溫脫硫脫硝及一體化脫除CO的超低排放技術等，其中熱式兩段焦爐技術、焦爐高溫荒煤氣直接重整制還原性氣體技術減碳效果顯著，應重點關注。

3.1.4 高爐煉鐵工序

高爐冶煉工藝是按規定的配比從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣熔劑，并使爐喉料面保持一定的高度，焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構，從位于爐子下部圓周方向的風口吹入經預熱到900～1 350 ℃的空氣。焦炭與鼓入熱空氣的氧燃燒生成一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中奪取鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵，并在2 000 ℃以上的熾熱高溫中成為液態。煉出的液態鐵水從出鐵口流出，運送到煉鋼工序或澆鑄成鐵塊。鐵礦石中難還原的雜質和熔劑結合生成爐渣，從出渣口排出。產生的煤氣從爐頂導出，經除塵后作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的氣體燃料。

高爐工序輸入能源介質主要包括焦炭、煤粉、電力等，輸出的能量主要是熱鐵水的顯熱和潛熱、高爐渣的顯熱、高爐煤氣的潛熱和顯熱、噴吹煤的分解熱、水分分解熱及冷卻水帶走熱量和爐體散熱等。碳素流在高爐煉鐵工序中表現得尤為明顯，某企業3 200 m3高爐煉鐵工序能耗中，煤炭（焦炭、噴吹煤）消耗占95.31%。在高爐煉鐵工序應重點關注高爐用碳素的替代、熱風爐煙氣余熱回收、爐頂煤氣顯熱和余壓能回收、高爐渣顯熱回收及高爐煤氣充分回收利用等方面。其中，減碳實用技術包括高爐智能生產技術、爐頂均壓煤氣回收技術、三段式高爐脫濕鼓風技術、基于爐腹煤氣指數優化的智能化大型高爐節能技術、BPRT 技術等已在多家鋼鐵企業成熟應用，取得了良好的節能減碳效果。近期可工業化技術包括高爐復合噴吹應用技術、高爐生物質炭應用技術、高爐爐渣顯熱回收技術、高爐煤氣CO2脫除技術，其中高爐復合噴吹應用技術、高爐生物質炭應用技術可取得顯著的減碳效果，應予以深入研究。前沿技術包括Ferro-coke 技術、氧氣高爐，應重點關注。

3.1.5 煉鋼工序

轉爐煉鋼過程是將高爐來的鐵水兌入轉爐，并按一定比例裝入廢鋼，然后降下水冷氧槍以一定的供氧、槍位和造渣制度吹氧冶煉，主要承擔鋼水脫碳、脫磷和升溫的任務。轉爐煉鋼過程中，鐵水物理熱和化學熱是煉鋼過程的熱量來源，來自鐵水的含碳化學能轉換為鋼水熱量和轉爐煤氣的潛熱、顯熱；轉爐煤氣潛熱、顯熱的及時、有效回收利用是提高能源利用率、實現“負能”煉鋼的有力保障，也是轉爐能源轉換功能的充分體現。余熱余能主要有轉爐煤氣的化學熱、轉爐煙氣的顯熱、轉爐爐渣顯熱。減少轉爐煤氣的二次燃燒，提高轉爐煤氣回收量，對降低工序能耗具有積極作用。連鑄工序消耗的能源主要是電力，通過提高連鑄坯的拉速，提高鑄坯的出坯溫度，為實現連鑄坯的熱送熱裝甚至直接軋制奠定基礎，從而降低軋鋼加熱爐的煤氣消耗。成熟減碳技術包括一罐到底技術、魚雷罐/鐵水罐/鋼水罐加蓋技術、連鑄坯熱送熱裝技術等，已在多家鋼鐵企業成熟應用，取得了良好的節能減碳效果。近期可工業化減碳技術包括高效低成本潔凈鋼冶煉技術、超高廢鋼比轉爐冶煉、CO2煉鋼技術、電爐密閉加料及廢鋼預熱技術、連鑄坯質量在線預報及控制技術、鋼渣熱能利用技術等，對煉鋼工序碳減排具有積極作用，應予以深入研究應用。前沿技術包括大功率新型直流電弧爐電源供電技術，應重點關注。

3.1.6 軋鋼工序

軋鋼工序總能耗約占鋼鐵聯合企業能源消耗總量的10%，近年來通過蓄熱式加熱爐技術、變頻調速控制技術、熱軋全線溫度精準控制技術、控軋控冷技術、高精度軋制技術等技術，工序的節約能耗、降低碳排放已取得了非常大的進步。前沿技術包括薄帶鑄軋技術、型鋼近終型鑄軋一體化技術，應重點關注。

3.1.7 公輔系統

公輔系統包括為鋼鐵生產各工序提供電力、供水、冷風、氧氣、氮氣、氬氣、蒸汽、煤氣等能源介質，并處置生產工序產生的廢氣、廢水、固廢，對工序產生余熱進行回收利用等，涉及污染物治理的技術較多。成熟的減碳技術包括單段式橡膠膜密封型煤氣柜技術、高爐沖渣水余熱回收技術、轉爐煤氣中低溫余熱回收技術、焦爐煙道氣余熱回收利用技術等；近期可工業化技術包括多能互補技術、工業爐窯黑體強化輻射節能技術等，對碳減排具有積極作用，應予以深入研究。

3.2 非高爐煉鐵及氫冶金

在全球努力減少溫室氣體排放的大背景下，國內外正積極開發減少煉鐵過程CO2排放的前沿性、突破性技術研發，其中最主要的研究方向就是非高爐煉鐵及氫冶金，如瑞典SSAB 公司突破性氫能煉鐵技術（HYBRIT）項目、歐洲超低二氧化碳排放煉鋼工藝ULCOS項目、德國Car-bon2Chem項目等。

3.2.1 熔融還原煉鐵

熔融還原技術主要以煤為主要能源、以氣體作為還原劑的氧-煤工藝，或者使用煤作為還原劑、以電作為主要能源的電-煤工藝的數十個熔煤工藝熔融還原技術，熔融還原法不僅可以節省昂貴的焦炭的使用，而且可以免去燒結球團工藝以減少污染，目前比較成熟和突出的技術有Hismelt、COREX、FINEX、ISarna工藝等。

3.2.2 直接還原煉鐵與氫冶金

直接還原鐵工藝按還原劑可以分為煤基法和氣基法，目前氣基豎爐煉鐵工藝幾乎都基于富氫氣體，可以說氣基豎爐煉鐵是一種富氫冶金技術，直接還原煉鐵作為DRI 生產的主流工藝，生產效率高，技術成熟，前提是必須有大量廉價還原氣資源（全世界氣基豎爐生產直接還原鐵大多利用天然氣作為制取大容量氫的氣源）。在天然氣富裕的地區，直接還原鐵+電爐煉鋼短流程崛起，是鋼鐵業的一次革命和創新，而天然氣短缺的地區，鋼鐵短流程的發展受阻。

氣基豎爐是直接還原鐵生產工藝中比較成熟、單機產能較大（最高可達250萬t/a）的工藝，是業內公認的占據主導地位的直接還原工藝。山西中晉礦業破解了一系列制約氣基還原鐵技術工程轉化的技術難題之后，我國第一套30 萬t/a 焦爐煤氣制直接還原鐵工業化試驗裝置——中晉太行礦業有限公司氫氣直還鐵項目于2019 年10 月調試投產。在氣源上中晉公司選擇了國內資源量相對富裕的焦爐煤氣，中晉公司與中國石油大學共同提出的CSDRI氣基豎爐還原煉鐵技術適應我國國情，擺脫了氣基還原鐵技術對天然氣的依賴，大幅度減少了污染物的排放，這一技術的成功及推廣將大力推動我國氣基豎爐及短流程工藝的發展。

采用氫的直接還原煉鐵工藝及配套煉鋼技術，氫能源主要是利用非化石能源產生的（如核能制氫或新一代電解水制氫），高反應性的氫氣與鐵礦原料發生反應，生成直接還原鐵（DRI），過程不產生CO2等溫室氣體，實現綠色煉鐵生產。后續將直接還原鐵與廢鋼一起裝入電爐煉鋼，或者制成熱壓塊鐵儲存或出售。這一技術是鋼鐵冶金工業的重大突破性技術，鋼鐵工業發達國家均在重點研究和示范相應技術，如瑞典鋼鐵公司（SSAB）已開展HYBRIT 項目，旨在聯合開發用氫替代煉焦煤和焦炭的突破性煉鐵技術。

3.3 可再生能源的利用技術

3.3.1 光伏發電技術

光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。根據鋼廠屋頂、水面資源特點就地安裝，直接接入附近車間單元中低壓配電系統，就地消納，減少輸電損耗。光伏發電系統具有安全可靠、無噪聲、低污染、無須消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電，建設周期短的優點。如寶鋼建設廠房屋頂光伏發電項目，總裝機容量為50 MW，為國家金太陽示范工程。項目采用合同能源管理模式，整個項目總投資4.704 9億元。電站總計包括20 個并網站點，使用屋面建筑面積約102萬m2，太陽能光伏系統安裝面積約35萬m2，并網方式為“并網不上網”，所發電量全部自己消納，年平均發電量5 016 萬kW·h，每年可節約標煤1.68 萬t，每年可減排二氧化碳4.15 萬t，年平均節能收益為1 750.59萬元。

3.3.2 風力發電技術

風力發電的基本原理是風的動能通過風輪機轉換成機械能，再帶動發電機發電轉換成電能。充分利用鋼廠廠區空地開發分散式風電，就近接入鋼廠車間10 kV或35 kV配電系統，就地消納，能夠有效降低鋼廠電力成本，提高鋼廠綠電占比。風力發電技術已實現工業化應用。如在江蘇某港口安裝了7 臺分散式風電發電系統，一臺分散式風機，相當于種了5 000棵樹，在整個的生命周期，能夠節省16萬t的二氧化碳排放，相當于節省了8萬t的煤。

3.4 鋼化聯產

鋼鐵-化工聯產是通過鋼鐵、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，在保留高爐前提下實現高爐-轉爐長流程最合理、最可持續的減排方式，也是通過鋼鐵-化工協同，實現碳排放趨零的解決方案。鋼化聯產涉及主要技術路徑有以下幾個：

（1）低能耗煤氣合成甲醇、乙二醇、乙醇等化工產品技術：轉爐煤氣CO 含量高、焦爐煤氣H2含量高，通過合成，生產甲醇、乙二醇、乙醇等化工產品。應用實例有達州鋼鐵用焦爐氣和轉爐氣為原料合成甲醇，具有成本優勢，實現年產10.6萬t甲醇。河北首鋼郎澤引進全球領先的生物發酵法制乙醇技術，2018 年5 月首套工業化項目調試成功，年產燃料乙醇4.5萬t，工業尾氣生物發酵法制乙醇項目在寧夏等地陸續布局并投產。2020年8月，山西立恒鋼鐵以焦爐煤氣和轉爐煤氣為原料的年產30 萬t乙二醇聯產LNG項目投產。

（2）石灰窯尾氣制碳素氫鈉：2014年4月16日，北京凌云制藥利用新興鑄管石灰窯尾氣排放的CO2，建設了年產6萬t碳酸氫鈉原料藥生產基地。

（3）轉爐煤氣制甲酸聯產草酸：2018年4月，國內第一個轉爐煤氣制甲酸項目聯產草酸項目—山東石橫特鋼所屬的阿斯德化工年產20 萬t 甲酸、5萬t草酸等順利投產。

對于利用CO2合成化工產品的相關技術目前正處于積極研發中，包含：一步法合成三嗪醇技術、二氧化碳液相催化還原制甲醇、二氧化碳加氫合成甲烷、二氧化碳加氫合成二甲醚、光催化CO2還原制甲醇、二氧化碳電催化制乙烯、二氧化碳微生物發酵法生產乙酸技術、CO2合成有機高分子材料等。這些研究目前不夠成熟，但有些已取得了一定進展，前景良好，加強這方面的研究應用，使CO2成為有用的化工資源，對解決環境問題實現碳減排具有重大意義。

3.5 碳捕集、利用與封存

與低碳冶金技術不同，CCS/CCUS 技術是一項新興的、具有大規模二氧化碳減排潛力的技術，即把生產過程中排放的二氧化碳進行提純，繼而投入到新的生產過程中進行循環再利用或封存。作為目前唯一能夠實現化石能源大規模低碳化利用的減排技術，CCS/CCUS 是我國實現2060 年碳中和目標技術組合的重要組成部分。

4 山鋼低碳生產技術路徑探析

山鋼低碳科技創新的總體思路為：以“引進借鑒、自主研發、協同研發、積極跟隨”相結合的方式全面推進低碳技術創新，分階段有側重的開展低碳技術科技創新。重點方向為：原料結構優化，流程結構優化、能源結構優化、生物質能及非化石能源替代，工藝技術創新、節能及能效提升、智能化、鋼化聯產、突破性技術、綠色產品等方向。

4.1 第一階段：碳達峰（2030年前）

以已應用技術推廣、原料結構優化，生物質能及非化石能源替代，工藝技術創新、節能及能效提升、全流程智能化技術為重點，開展低碳技術的研發與應用；積極融入全球低碳冶金創新聯盟等創新平臺，關注并跟蹤氫冶金、CCS/CCUS等突破性技術。

（1）原料結構優化。原料結構優化是源頭減碳技術，應持續開展高塊礦/高球團比高爐冶煉、超高廢鋼比轉爐冶煉等原料結構優化技術研究，以綠色低碳入爐料比例提升，促進噸鋼碳排放強度的降低。

（2）生物質能及非化石能源替代通。過生物質能燒結、氫系燃料噴吹燒結、高爐生物質炭替代、廢塑料廢輪胎及焦爐煤氣等富氫燃料（氣）高爐噴吹等技術的研發應用，優化現有工藝能源結構，實現清潔低碳生產。

（3）工藝技術創新。開展復合造塊燒結、雙層燒結、蒸汽噴吹輔助燒結、微波點火、新型黏結劑球團焙燒、干燥煤煉焦、超高富氧率高爐冶煉、高效低成本潔凈鋼冶煉、CO2捕集及鋼鐵流程循環利用等先進工藝技術的研發和工業化應用，推進“高效、低碳、低成本”冶煉技術的創新發展。

（4）節能及能效提升。加快高爐渣、鋼渣顯熱回收、低溫煙氣余熱回收技術的研發，進一步深度開發降低燒結系統漏風率、電爐密閉加料及廢鋼預熱等技術，實現余熱余能極致回收及能源的高效利用。

（5）智能化技術。深化各工序智能化技術開發，如：智能料場技術、燒結球團智能控制模型、高爐煉鐵過程智能化關鍵技術、廢鋼智能判定、綠色智能電爐技術、連鑄坯質量在線預報及控制等，推進全流程智能化系統建立，研發基于深度感知的冶金流程數字孿生技術、基于物聯網及數字定位的智能庫區技術、鋼鐵制造全流程“數字孿生”關鍵技術、鋼鐵全流程工序界面協同融合技術等，推進實現生產過程“數字化、可視化、智能化”，以智能化技術的應用提升企業資源和能源的利用效率，降低碳排放。

（3）跟蹤前沿突破性技術。積極參與各類鋼鐵低碳突破性技術創新平臺，與一流企業、科研院所共同研發、緊密跟蹤關注國內外非高爐煉鐵（熔融還原、直接還原）、氫能冶煉、電解鐵礦石、低成本高效CCS/CCUS技術等。

4.2 第二階段：減碳30%（2030—2035）

在進一步優化原料結構、能源結構的基礎上，有序調整流程結構，重點研究開發低碳前沿共性技術及末端CO2固化技術，保障鋼鐵制造流程持續穩定降碳。

（1）優化流程結構。以熔融還原煉鐵、直接還原+電爐、全廢鋼電爐、近終型鑄軋一體化等綠色智能化短流程工藝替代部分現有高爐-轉爐長流程工藝，實現流程結構優化降碳。

（2）現有流程前沿技術開發。開展預還原燒結、金屬化微波燒結、Ferro-coke等新型爐料技術的開發，推進換熱式兩段焦爐、煤氣脫除的CO2與CH4干重整合成氣高爐噴吹、氧氣高爐、等離子高溫冶金、低成本制氫儲氫技術等低碳前沿共性技術的研究、示范及推廣應用，實現源頭減碳及過程降碳。

（3）鋼化聯產技術。目前國內多地進行了鋼化聯產項目的示范，但當前鋼化聯產項目能耗較高，減排效果不明顯，需要進一步深入研究，開發一種低能耗的煤氣合成甲醇、乙二醇、乙醇等化工產品的技術，研究開發CO2一步法合成三嗪醇技術，將煤氣中的碳固定到產品中去，減少企業碳排放。

4.3 第三階段：深度脫碳（2036—）

以綠電、綠氫占比大幅增加的能源結構變革為基礎，以無碳冶金（氫冶金等）、鋼化聯產、CCS/CCUS 技術研發及廣泛應用為手段，構建鋼鐵-化工-氫能相融合的一體化智能生產模式，實現鋼鐵流程深度脫碳。

引進消化吸收氫冶金（氫直接還原、高爐氫氣噴吹等）、核能冶金、太陽能煉鋼、電解煉鐵等革命性突破性工藝，發展無碳冶金前沿技術，推進鋼鐵制造流程近零碳排放。這些技術需密切跟蹤國內外研發進展情況，實現技術突破并工業化示范應用后積極結合山鋼實際予以引進應用。

積極開發應用鋼化聯產固碳（CO2合成有機高分子材料、光催化CO2還原制甲醇等）、逐步示范并大規模應用低成本高效CCS/CCUS技術，實現CO2的低成本捕集、高值化利用、大規模封存，貢獻碳中和。

5 結 論

鋼鐵制造流程的碳素流在鋼鐵生產的各工序進行轉化與能量耗散，采取相應的節能低碳技術降低能源消耗至關重要。山鋼從碳素流的轉化和能量耗散過程分析入手，系統梳理了已應用的成熟低碳生產技術、近期可工業化的先進低碳技術，及進一步跟蹤和研究的前沿技術，提出山鋼以“引進借鑒、自主研發、協同研發、積極跟隨”相結合的方式全面推進低碳技術創新，分階段有側重的開展低碳技術科技創新。探尋了通過原料結構優化，流程結構優化、能源結構優化、生物質能及非化石能源替代，工藝技術創新、節能及能效提升、智能化、鋼化聯產、突破性技術、綠色產品等方向的鋼鐵低碳生產技術路徑和對策建議，為綠色低碳高質量發展指明了方向。