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《武安君》銳評|時隔3個月,北科大朱榮教授團(tuán)隊(duì)再發(fā)鋼化聯(lián)產(chǎn)重磅論文(附論文)

 yaohbsg 2025-07-23 發(fā)布于廣東
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文章|武安君
編輯|武安君

近日,北京科技大學(xué)朱榮教授團(tuán)隊(duì)就鋼化聯(lián)產(chǎn)議題再發(fā)重磅論文。題目是:基于鋼化聯(lián)產(chǎn)的高爐-轉(zhuǎn)爐長流程極限碳排分析。
這篇發(fā)表在國內(nèi)頂級刊物《中國冶金》2025年6月最新一期的研究論文,系統(tǒng)梳理了鋼化聯(lián)產(chǎn)技術(shù)框架下長流程煉鋼工藝的碳減排路徑、技術(shù)突破與實(shí)證成果,揭示了其實(shí)現(xiàn)近零碳排放的潛力與挑戰(zhàn)。
在工藝優(yōu)化層面,鋼化聯(lián)產(chǎn)通過轉(zhuǎn)爐煤氣(CO)的定向利用,將傳統(tǒng)燃燒排放的碳資源轉(zhuǎn)化為甲酸、乙二醇等化工產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)“以用代排”的碳循環(huán)模式,在鋼鐵行業(yè)最多可降低碳排放(以鋼水計)79.68 kg/t;在化工行業(yè)最多可降低碳排放(以鋼水計)259.16 kg/t。
同時,鐵水生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過氫基直接還原鐵(DRI)、鐵焦技術(shù)及高比例球團(tuán)礦冶煉的協(xié)同應(yīng)用,噸鐵水碳排放可從 1.7 t/t 降至 0.8 t/t,而轉(zhuǎn)爐工序通過低碳原料、能源替代與低碳冶煉技術(shù),工序碳排放(以鋼水計)可從 159.60 kg/t 削減至-165.95 kg/t。
此外,基于碳流分析的動態(tài)模型表明,通過鋼化聯(lián)產(chǎn)、CCUS(碳捕集、利用與封存)和廢鋼比優(yōu)化的多路徑協(xié)同,高爐-轉(zhuǎn)爐長流程噸鋼碳排放(以鋼水計)可從當(dāng)前的 1625.35 kg/t 降至 287.73 kg/t,而電弧爐短流程雖具備 64 kg/t 的超低碳潛力,但綜合廢鋼存量等多因素分析:長流程鋼鐵仍將在 2035 年前后,及相當(dāng)長一段時間內(nèi)擔(dān)當(dāng)減碳主力。
之前的2025年3月14日,朱榮教授團(tuán)隊(duì)曾在《能源環(huán)境保護(hù)》上撰文論及鋼化聯(lián)產(chǎn),認(rèn)為:鋼鐵行業(yè)作為全球能源消耗和碳排放的重點(diǎn)領(lǐng)域,面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力與資源利用挑戰(zhàn)。鋼化聯(lián)產(chǎn)技術(shù)通過將鋼鐵生產(chǎn)中的廢熱、廢氣和 CO2 等副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為有用的能源,實(shí)現(xiàn)了能源的高效回收和利用,成為鋼鐵行業(yè)低碳、綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖片

朱榮教授團(tuán)隊(duì)認(rèn)為:鋼化聯(lián)產(chǎn)的核心思想是在鋼鐵冶煉過程中,利用廢氣、廢熱及 CO2 等副產(chǎn)物進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn),特別是 CO2 還原為 CO 后,可用于進(jìn)一步的冶煉或能源回收。該技術(shù)通過一系列優(yōu)化過程,促進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)過程中熱能、電力和化學(xué)能源的協(xié)同產(chǎn)出,提升了鋼鐵企業(yè)的極致能效,并有效降低了碳排放,符合當(dāng)前綠色制造和低碳經(jīng)濟(jì)的要求。

文章通過分析山西晉南鋼鐵的鋼化聯(lián)產(chǎn)典型案例,探索了一種 CO2-CO 循環(huán)利用的生產(chǎn)模式,驗(yàn)證了鋼化聯(lián)產(chǎn)的可實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性,為鋼鐵企業(yè)實(shí)施鋼化聯(lián)產(chǎn)提供了一條可操作的路線。通過碳排分析,鋼化聯(lián)產(chǎn)在高爐-轉(zhuǎn)爐全流程中的 CO2 資源化循環(huán)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)CO2 減排總量超 30%,其中轉(zhuǎn)爐工序 CO2 排放降低了 27.25%。

隨著研究的深入和技術(shù)的成熟,朱榮教授團(tuán)隊(duì)預(yù)計該技術(shù)將在鋼鐵生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用,為實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)提供有力支撐。

幾乎與此同時,2025年6月3日,山西大學(xué)資源與環(huán)境工程研究所程芳琴教授團(tuán)隊(duì)清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院魯璽教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在頂刊《自然·可持續(xù)性》發(fā)表有關(guān)鋼鐵企業(yè)的最新研究成果。文章首次構(gòu)建了覆蓋鋼鐵、焦化、建材、化工等多產(chǎn)業(yè)的“尾氣-熔渣協(xié)同循環(huán)體系”,提出了分階段脫碳技術(shù)路線圖。


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國際頂刊最早發(fā)表有關(guān)鋼化聯(lián)產(chǎn)的文章是:Nature Chemical Engineering》,作者是:新加坡國立大學(xué)郭揚(yáng)教授和普林斯頓大學(xué)Denise L. Mauzerall教授團(tuán)隊(duì),時間是:2024年4月。題目是:Co-production of steel and chemicals to mitigate hard-to-abate carbon emissions。同時,Nature Chemical Engineering還發(fā)表了題目為Integrating industrial sectors in the transition to more sustainable chemicals的評論文章,總結(jié)了該研究論文的成果并做了展望。


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如今,打開《知網(wǎng)》鍵入鋼化聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵字,得到的文獻(xiàn)數(shù)量是32篇。由此可見,鋼化聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)在業(yè)界形成廣泛共識,并成為長流程鋼鐵減碳降碳不可或缺的重要手段。

附:《中國冶金》原文:

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