钢铁行业是国民经济支柱产业,同时也是能源消耗与碳排放大户,其能耗总量、碳排放量位居工业行业前列。在双碳战略背景下,推进钢铁工程绿色化改造,普及节能减排新技术,优化生产能耗结构,降低污染物与碳排放,已成为钢铁行业可持续发展的硬性要求。如何平衡生产效益与绿色环保,探索适配我国钢铁产业现状的绿色发展路径,是当下钢铁工程领域的重点研究课题。
传统钢铁工程生产模式以长流程冶炼为主,依托高炉—转炉工艺完成钢材生产,该模式煤炭消耗量大,且二氧化硫、氮氧化物、粉尘及二氧化碳排放量大,环保压力突出。近年来,国内钢铁企业逐步优化生产工艺结构,大力推广短流程电炉炼钢工艺。短流程工艺以废钢为主要原料,无需高炉炼铁工序,相较于长流程,能耗降低60%以上,碳排放减少75%左右,同时可实现废旧钢铁资源循环利用,兼具经济与环保双重价值。现阶段,提高短流程炼钢产能占比,是钢铁行业节能减排最直接有效的手段。
工艺优化与节能设备升级,是细化层面节能减排的关键举措。在炼铁工序中,普及高炉余压发电、烧结余热回收、烟气循环利用技术,回收生产过程中废弃热能与压力能,转化为电能、热能供厂区生产使用,大幅降低外购能源消耗。部分先进钢厂通过余热余压综合回收系统,可满足厂区30%以上的用电需求。在烟气治理方面,升级超低排放改造设备,采用脱硫脱硝一体化、布袋除尘、活性炭吸附等技术,对冶炼烟气进行深度净化,严控污染物排放浓度,达到国家超低排放标准。
新能源替代技术的落地应用,为钢铁工程绿色发展提供全新方向。以往钢铁冶炼加热环节主要依赖煤炭、天然气,现如今光伏发电、太阳能集热、氢能冶炼等新能源技术逐步落地。大型钢厂利用厂区闲置屋顶、空地搭建分布式光伏电站,为生产辅助设备供电;太阳能集热设备用于预热工艺用水与助燃空气,减少化石能源消耗。此外,氢基竖炉冶炼技术逐步开展工业化试验,以氢气替代焦炭还原铁矿石,从根源上杜绝二氧化碳排放,颠覆传统冶炼模式,是未来绿色钢铁的核心发展技术。
目前钢铁行业绿色转型仍面临诸多阻碍。短流程炼钢受废钢资源储备、回收体系不完善制约,产能占比难以快速提升;氢冶炼、低碳智能减排等新技术研发成本高,工业化落地难度大;中小型钢企环保资金投入不足,节能减排设备更新滞后。对此,行业需完善废钢回收分级体系,出台政策扶持短流程钢厂发展;高校与科研机构加大低碳冶炼技术研发力度,降低技术应用成本;企业建立全生命周期低碳管理体系,将环保指标纳入生产考核。
绿色低碳是钢铁工程行业发展的不可逆趋势。未来钢铁行业需构建“工艺优化+设备升级+新能源替代+固废资源化”一体化绿色发展体系,统筹短期减排与长期低碳转型,稳步完成双碳目标,推动钢铁产业实现高质量绿色可持续发展。