5月30日，財政部發布《財政支持做好碳達峰碳中和工作的意見》，明確了財政支持的六大重點方向和領域，重點行業領域綠色低碳轉型是其中之一。在這一政策的加持下

，鋼鐵行業推進“雙碳”的步伐將加快。

　　gangtieshijuyougangxingxuqiudejichuxingcailiao。danmuqian，ziyuanpingjinghehuanjingyaliyuelaiyueqiangliediduigangtiefazhangouchengleshizhixingyueshu。woguogangtiexingyehaoyongdemeitanyuezhanquanguode20%，排放的二氧化碳約占全國的15%

，在製造業中名列首位。在實施國家“雙碳”戰略中，鋼鐵行業肩負著重大的責任，麵臨巨大的壓力。尋求現實、有效、經濟的減排模式和路徑，是鋼鐵行業麵臨的重要課題。

　　習近平總書記重要講話、國家的頂層設計文件已經為該課題提供了一些明確的思路。習近平總書記2021年9月13日在陝西榆林化工公司考察時指出：“煤化工產業潛力巨大
、大有前途
，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業高端化、多元化
、低碳化發展。”今年2月份發布的《關於促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》提到“積極推進鋼鐵與建材、電力、化工
、有色等產業耦合發展，提高鋼渣等固廢資源綜合利用效率”
；《2030年前碳達峰行動方案》提出“深挖節能降碳潛力，鼓勵鋼化聯產”，昭示著國家對鋼鐵行業實現“雙碳”目標提出了產業耦合的循環發展思路。本期，我們將圍繞此路徑進行深入探討。

　　01  如何確定鋼鐵減排新模式
？——立足四大現實

　　據調研，鋼鐵工業實現“雙碳”目標的技術路徑
，大體可分為中近期和遠期兩大類型。

　　一類是遠期目標和路徑。從源頭開發不用碳的綠色能源和以“綠氫”代炭的還原體係，即用非化石能源製造“綠氫”，代替現有的炭能源
，從而生產“零碳鋼”。這zhe是shi一yi個ge美mei好hao的de終zhong極ji願yuan景jing
，也ye是shi一yi項xiang涉she及ji我wo國guo整zheng體ti能neng源yuan結jie構gou調tiao整zheng的de重zhong大da係xi統tong工gong程cheng，不bu是shi鋼gang鐵tie行xing業ye單dan槍qiang匹pi馬ma就jiu能neng實shi現xian的de，也ye需xu要yao漫man長chang歲sui月yue。據ju日ri本ben鋼gang鐵tie聯lian盟meng2019年發布的信息：高爐使用“綠氫”替代碳還原生鐵，繼而生產“零碳鋼”，預計到2100年可以實現
，距今約需80年。當然
，中國可以加快能源結構調整步伐，但涉及的因素很多

，不太可能在短期內實現。

　　另一類是從現實出發開拓減排新路徑。鋼鐵行業應綜合我國經濟發展階段
、資源稟賦狀況和鋼鐵市場需求以及技術支撐能力等因素考慮，從實際出發
，本著現實、有效

、經濟的思路另辟減排途徑，即按照鋼鐵生產流程特點和優勢
，采用煉鋼生產排放的“富碳”與焦化生產排放的“富氫”，耦合成化工產品，固碳減排；同時將生產流程中大量顯熱餘能優化利用，用於發電等，向“鋼化聯產
、高效用碳
、大幅減排”的模式發展。

　　本文提出應主要考慮以下幾方麵現實因素：

　　現實之一
，鋼材需求短期內不會大幅度下降。今後一個相當長的時期

，我國將仍然處於工業化
、城鎮化發展階段，東部與西部
、城市與農村差距較大，對鋼材的需求仍處高位

，不會大幅度下降。因此，單靠限製鋼鐵產量而減少碳排放的空間有限。

　　現實之二，短流程電爐鋼還不具備大規模發展條件。我國廢鋼資源有限，電爐鋼不可能快速發展。2020年我國電爐鋼產量僅占10.4%，而且多數電爐還加入了30%~60%的高爐熱鐵水。因此
，鋼鐵工業以長流程為主
、用炭還原和加熱的工藝在近期不會明顯改變。

　　現實之三，我國以煤炭為主的能源結構將延續多年。據中國工程院專家研究測算，隨著我國能源結構調整，到2030年我國煤炭占能源的比例將從2020年的56.8%下降為50%左右
，但煤炭仍然是主體能源。不講條件地減煤、棄煤是自剪羽翼
，高效用煤才是正確選擇。

　　現實之四，僅依靠傳統思維和路徑實現“雙碳”目標的難度很大。回顧2010年～2020年的10年間，鋼鐵行業視節能減排為生命線，投入巨額資金，采用了最先進的技術裝備，節能降耗達到了國際一流水平。10年來，鋼鐵行業平均噸鋼綜合能耗由640千克/噸左右降到540千克/噸左右，下降了100千克/噸，降幅達15.6%，取得了舉世矚目的成績。然而，同期的鋼產量由6億噸增加為10億噸
，增加了4億噸，增幅達66%。可見，鋼產量增長幅度是能耗下降幅度的4倍
，導致了碳排放總量的繼續增加。顯然

，僅靠傳統的節能減排措施，不能適應“雙碳”目標的要求。

　　因此
，我們必須立足現實，根據鋼鐵工業的工藝流程特點，創新思路，開辟符合鋼鐵工業特色的減排新模式。

　　推進鋼焦融合
、鋼化聯產的主導思路與優勢

　　鋼鐵工業是多種要素並流的流程工業。在鐵素流、碳素流和價值流的運行過程中
，具有顯著的煤炭高效轉換和增值增效功能。

　　在鋼鐵生產中，每生產1噸鋼
，約需煉焦洗精煤482公斤、燒結燃料煤25公斤、高爐噴吹煤138公斤，共約650公斤。過去
，我們習慣把煤炭作為“燃料”，為鋼鐵加熱“一燒了之”，葬送了它的價值功能。實際上，煤炭在完成鋼鐵生產過程中，按能量計算，有50%以上的能量可轉化為焦爐煤氣、高爐煤氣
、轉zhuan爐lu煤mei氣qi和he各ge種zhong形xing態tai的de顯xian熱re餘yu能neng
，即ji所suo謂wei的de餘yu熱re餘yu能neng。其qi實shi，這zhe些xie煤mei氣qi和he餘yu熱re餘yu能neng是shi製zhi造zao化hua工gong產chan品pin的de優you質zhi原yuan料liao或huo轉zhuan化hua新xin能neng源yuan的de寶bao貴gui資zi源yuan。如ru果guo我wo們men不bu充chong分fen認ren識shi並bing利li用yong它ta的de價jia值zhi，不bu但dan能neng效xiao低di、附加值低
，還增加了碳排放和汙染
；如果有效利用，製成化工產品，就能實現“固碳減排”並增值增效。

　　鋼鐵行業應大力推進鋼焦融合
、鋼化聯產，將焦化與鋼鐵生產充分耦合
，把傳統的鋼鐵廠轉化為“鋼鐵廠+化工廠+發電廠”
，構建具有鋼鐵流程特色的節能、固碳、減排、增值的新模式。

　　鋼焦融合可實現煤氣資源的高效利用——製造化工產品。鋼焦融合企業產生的焦爐煤氣
、高爐煤氣、轉爐煤氣具有各自的發生量
、熱值、成分和性能特點（見表1）。

　　焦爐煤氣富含氫氣、轉爐煤氣富含一氧化碳，發揮這種係統資源優勢，兩種煤氣匹配聚合，可生產甲醇或乙二醇
、碳酸二甲酯等高附加值化工產品並分離甲烷生產天然氣，構成“鋼化聯產”新模式（見圖1）。

　　以年產鋼1000萬噸規模的鋼焦融合企業為例

，經煤氣平衡測算，可優化出轉爐煤氣13億標準立方米/年、焦爐煤氣16.38億標準立方米/年。充分利用這兩種煤氣，每年可生產甲醇約56.5萬噸、天然氣3.8億標準立方米。除生產甲醇和天然氣外，還有剩餘的馳放氣和富餘的高爐煤氣，可發電約17億千瓦時。該模式可減排二氧化碳約294萬噸/年，具體如下：

　　生產甲醇56.5萬噸，減排二氧化碳77.69萬噸；生產天然氣3.8億立方米，重量29.3萬噸，減排二氧化碳80.57萬噸；其他富餘的煤氣發電17億千瓦時，減排二氧化碳136萬噸。

　　實例：山西晉南鋼鐵公司以焦爐煤氣與轉爐煤氣為原料建成的年產30萬噸乙二醇項目已投入運行。據2021年上半年運行數據

，每生產1噸乙二醇和附產的天然氣，可消納焦爐煤氣3200立方米、轉爐煤氣1500立方米，乙二醇成本約3000元/噸
，與化工行業傳統工藝成本（4500元/噸）相比
，有明顯的成本優勢。實施鋼化聯產、固碳減排後，每年可減排二氧化碳136萬噸。

　　從化工產品市場需求看，因乙二醇屬於無毒無害產品，是製造纖維、塑料等產品的重要原料，市場前景十分廣闊。據調查

，全國每年消費乙二醇1500多萬噸，其中進口占比57%。化工企業生產乙二醇利潤較高
，而鋼鐵企業利用“廢氣”作原料，成本更低、效益更好。一個年產鋼1000萬噸的鋼鐵企業
，1年可生產乙二醇50萬噸，在正常年份，利潤可達20億元以上，1年多即可收回投資成本。

　　鋼焦融合可實現餘熱餘能資源的高效利用——餘熱餘能發電。鋼焦融合企業與獨立的焦化企業相比，增加了更多的優化用能和高效用能條件，提高了餘熱餘能自發電率。

　　在鋼焦融合企業中，煉鋼汽化冷卻煙道

、軋鋼加熱爐和汽化冷卻爐筋管會產生大量的低參數餘熱蒸汽，可引入化產係統滿足工藝對低參數蒸汽的需要；幹法熄焦（CDQ）產生的高溫高壓蒸汽直接實現純凝高效發電

，發電量可達110千萬時/噸焦～150千瓦時/噸焦，而不必經降溫降壓或抽汽生產出低參數蒸汽再用於化產係統；煙氣顯熱采用煤調濕（CMC）技術，對煉焦洗精煤進行烘幹調濕，裝爐煤含水量每下降1個百分點
，煉焦耗熱量可降低55兆焦耳/噸～62兆焦耳/噸；焦化初冷器循環水熱量可用於焦化—鋼鐵多聯產係統的保溫和製冷；荒煤氣顯熱還可采用特殊設計的換熱器，加熱熱導油用於化產係統或產生蒸汽用於發電；CDQ（幹法熄焦發電技術)
、CCPP（燃氣一蒸汽聯合循環發電技術）

、餘熱蒸汽發電產生的電力可全部被鋼焦融合企業所消納，自發電率可達67%，從而減少社會供電和二氧化碳排放（見圖2）。

　　鋼焦融合可實現焦炭資源的高效利用——高爐節能減炭。幹熄焦（CDQ）技術以惰性氣體替代噴水對熾熱紅焦進行降溫冷卻，可以明顯改善焦炭質量
，可使焦炭的抗碎強度指標M40提高3%～8%
、抗磨強度指標M10改善0.3%～0.8%，焦炭的熱反應性(CSR
、CIR)均有所改善，並且大幅度降低了焦炭的含水量。高爐長期使用幹熄焦炭時，可提高噴煤量
、提高生產能力、降低焦比，節焦量在2%~7％之間或者更多；且在相同質量前提下
，自產焦炭比外購能夠節省成本100元/噸~400元/噸。幹熄焦（CDQ）技術
、CMC（煤調濕技術）應用後，焦炭粒度分布均勻，焦炭機械強度提高
，M40提高1%~1.5%，M10改善0.5%~0.8%，高爐冶煉節焦量為5千克/噸鐵~7.5千克/噸鐵。

　　鋼焦融合可提高吸納煉焦汙染物能力——提升環保水平。鋼焦融合企業具有更大的流程功能優勢
，與獨立焦化廠相比，可消納焦化產生的多種廢棄物。

　　以年產120萬噸焦炭規模的焦化廠為案例
，鋼焦融合產生的環保效果如下：蒸汽消耗大幅度減少，可降低到5噸/小時以下，能源效率更高；酚水量大大降低，可減少酚水量29.35萬噸/年
，實現焦化廢水最小化

；焦化廢水經處理後可用於鋼鐵製造流程中的高溫工藝進行消納降解，實現焦化廢水零排放。鋼焦融合企業應用CDQ技術，可實現節水0.44立方米/噸焦；應用CMC技術，可減少焦化酚氰廢水量25千克/噸焦~30千克/噸焦。

　　對“鋼焦融合、鋼化聯產”模式的基本評估和減排效果初步測算

　　本文的核心是從我國國情和鋼鐵工業的現實出發
，發揮鋼鐵工業特有的流程優勢，通過鋼焦融合

、鋼化聯產，把“碳”由燃料轉化為原料；由排放固化為產品，走綠色、低碳、高效發展道路。

　　在減排效果測算上，我們借鑒北京國金衡信認證公司近幾年對30多家鋼鐵企業現場采集的有關數據及優化平衡測算，以年產鋼1000萬噸的鋼焦融合企業為例，對“鋼焦融合
、鋼化聯產”運行效果進行了初步測算
，其結果是：每年可生產乙二醇56.5萬噸/年；生產天然氣3.8億立方米/年；餘熱餘能（不含已用於製造化工產品的焦爐和轉爐煤氣）自發電比可達到67%。以上3項（甲醇
、天然氣、自發電）每年可減排二氧化碳約294萬噸。

　　若包括焦化廠能量網絡優化、鋼鐵流程低溫餘熱社會分布式利用等，可減排二氧化碳525萬噸/年，即噸鋼減排0.525噸二氧化碳。若按噸鋼排放二氧化碳2噸左右計算
，減排幅度為26%，這是一個很大的減排空間。

　　構建鋼焦融合、鋼化聯產、低(di)碳(tan)排(pai)放(fang)新(xin)模(mo)式(shi)的(de)基(ji)礎(chu)條(tiao)件(jian)，是(shi)鋼(gang)鐵(tie)聯(lian)合(he)企(qi)業(ye)實(shi)現(xian)鋼(gang)鐵(tie)產(chan)能(neng)與(yu)焦(jiao)化(hua)產(chan)能(neng)相(xiang)匹(pi)配(pei)，形(xing)成(cheng)完(wan)整(zheng)的(de)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)。但(dan)由(you)於(yu)曆(li)史(shi)原(yuan)因(yin)，我(wo)國(guo)鋼(gang)焦(jiao)分(fen)離(li)狀(zhuang)態(tai)十(shi)分(fen)突(tu)出(chu)
，難(nan)以(yi)構(gou)建(jian)新(xin)模(mo)式(shi)，也(ye)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)“雙碳”目標。

　　據統計，2020年全國生產焦炭4.26億噸，其中鋼鐵企業自產焦炭1.56億噸，占比僅36.6%
；獨立焦化廠產焦2.7億噸，占63.4%。也就是說，鋼鐵企業約有2/3的焦炭缺口要靠獨立焦化廠供給。

　　獨立焦化企業
，由於生產單一，不能形成物質流與能量流的係統優化，直接導致能源轉換效率低下
，既浪費了資源，又汙染了環境。

　　盡管國家三令五申限製獨立焦化廠發展，特別是對炭化室高度4.3米及以下的小焦爐，早已列入淘汰目錄，但由於其產量高達1.4億噸
，涉及3億多噸鋼的供焦問題，加之一些地區限製鋼鐵企業配套建設潔淨化大型焦爐，為落後的小焦爐提供了市場空間，很難淘汰。

　　獨立焦化廠的主要問題：

　　一(yi)是(shi)焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)利(li)用(yong)不(bu)合(he)理(li)，升(sheng)值(zhi)利(li)用(yong)受(shou)限(xian)。鋼(gang)鐵(tie)聯(lian)合(he)企(qi)業(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)替(ti)代(dai)焦(jiao)爐(lu)氣(qi)加(jia)熱(re)，實(shi)現(xian)氣(qi)體(ti)資(zi)源(yuan)價(jia)值(zhi)優(you)化(hua)和(he)環(huan)境(jing)質(zhi)量(liang)本(ben)質(zhi)改(gai)變(bian)，而(er)獨(du)立(li)焦(jiao)化(hua)廠(chang)將(jiang)自(zi)產(chan)焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)的(de)50%以上用於焦爐自身加熱，不但燒掉了寶貴的資源

，還造成二氧化硫
、氮氧化物排放汙染。

　　二是幹熄焦技術普及率低。鋼鐵聯合企業從綜合價值考慮
，普遍實施節能環保的幹熄焦技術，使鋼鐵流程顯著降低成本、降低碳排放。而獨立焦化廠普遍使用濕法熄焦，大量浪費能源、大量耗水、汙染嚴重。

　　三是獨立焦化廠對焦化汙水難以高效治理。鋼鐵企業是高溫流程
，在高爐衝渣
、轉爐悶渣工序可以對焦化流程產生的有機廢水、濃鹽水進行高效消納處理
，而獨立焦化廠不具備這些條件。

　　zongshangsuoshu
，woguogangjiaochuyuyanzhongfenlizhuangtai，bulunduigangtieqiyehaishidulijiaohuaqiyeeryandoushilieshi，nanyifahuigangtiexingyeteyoudeliuchenggongnengyoushi，buliyu“雙碳”目標的實現。

　　在實施“雙碳”戰略中
，鋼鐵工業必須從現實出發
，運用係統工程的觀念，加快推進“鋼焦融合、鋼化聯產”協同創新，開拓節能減排增效的高質量發展新模式。為此，特提出以下6條建議。

　　第一條：貫徹新發展理念，提高對鋼焦融合發展的新認知。在創新意識的驅使下
，需重新認知鐵素流與碳素流的耦合效用：可以將“燃料”變“原料”,將汙染物轉化為化工產品
，從而實現固碳減排
，向“用炭不排碳”的方向發展。

　　第二條：加強頂層設計，推進鋼焦融合新發展。鋼(gang)鐵(tie)與(yu)焦(jiao)化(hua)企(qi)業(ye)的(de)分(fen)離(li)由(you)來(lai)已(yi)久(jiu)，既(ji)有(you)曆(li)史(shi)原(yuan)因(yin)，更(geng)有(you)地(di)域(yu)性(xing)體(ti)製(zhi)障(zhang)礙(ai)。為(wei)此(ci)，亟(ji)待(dai)加(jia)強(qiang)全(quan)國(guo)性(xing)統(tong)籌(chou)謀(mou)劃(hua)，支(zhi)持(chi)鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)完(wan)善(shan)工(gong)藝(yi)
，匹(pi)配(pei)焦(jiao)化(hua)工(gong)序(xu)，落(luo)實(shi)產(chan)能(neng)置(zhi)換(huan)政(zheng)策(ce)，推(tui)進(jin)鋼(gang)焦(jiao)深(shen)度(du)融(rong)合(he)
、協同發展。

　　第三條：建立鋼焦融合示範工程，引領鋼鐵行業構建“雙碳”新模式。本著“先立後破、先行先試、分類指導
、創新驅動”的原則，樹立標杆、典型引路，穩步推進鋼焦融合發展。

　　第四條：加強技術研發，倡導協同創新。鋼化聯產是一項跨行業、跨技術領域的新模式，需要行業之間技術融合
，倡導鋼鐵企業與能源、化工等專業研發機構合作，加快推進“雙碳”目標進程。

　　第五條：加大政策扶持
，發揮市場作用。國務院《2030年前碳達峰行動方案》中明確“鼓勵鋼化聯產”。如何落地需要有實施細則，並建議設立專項基金，在國家支持下，引導社會資本積極參與
，助力鋼焦融合發展。

　　第六條：加強組織領導，完善管理與考核。鋼焦融合、鋼化聯產，涉及跨地區、跨行業能耗
、能效、用煤及排放等指標考核
，需要國家相關部門統籌協同。建議各級政府重點考核鋼鐵企業炭利用效率
、二氧化碳排放量、企業餘熱餘能自發電率等指標，逐步建立“雙碳”工作的長效機製。

　　樊三彩

　　鋼鐵、化(hua)工(gong)都(dou)是(shi)曆(li)史(shi)悠(you)久(jiu)的(de)傳(chuan)統(tong)行(xing)業(ye)，目(mu)前(qian)也(ye)都(dou)麵(mian)臨(lin)低(di)碳(tan)轉(zhuan)型(xing)的(de)相(xiang)同(tong)使(shi)命(ming)，如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)攜(xie)起(qi)手(shou)來(lai)，積(ji)極(ji)探(tan)索(suo)一(yi)種(zhong)循(xun)環(huan)經(jing)濟(ji)耦(ou)合(he)發(fa)展(zhan)的(de)模(mo)式(shi)
，或(huo)許(xu)是(shi)實(shi)現(xian)“雙碳”目標成本最優、效益最好的一條“雙贏”甚至“多贏”路徑，不僅經濟效益高
，還將產生明顯的社會效益。

　　其實當前，已有很多鋼企在這方麵進行著積極的實踐——

　　4月29日晚，吉林市政府與建龍集團簽署《鋼化新材料產業園項目投資框架協議》，建龍鋼鐵將在此地實現鋼化聯產
，積極推動副產品和生產廢料綜合循環利用；

　　晉南鋼鐵積極構建鋼—焦—化—氫全閉環低碳產業鏈，2021年噸鋼碳排放為1.58噸，較鋼焦聯合企業碳排放平均水平1.85噸下降了15%；噸鋼綜合能耗為502千克標準煤，達到了《高耗能行業重點領域能效標杆水平和基準水平（2021年版）》的標杆水平
；

　　榮程集團著力打造全國首家“鋼化聯產—氫冶金”試驗工廠，目前正在積極開展噴吹天然氣試驗前期各項準備工作；

　　……

　　鋼化聯產是整合資源利用、降低一次能源消耗
、減少汙染排放的高質量發展新模式，有專家稱其為“真正意義上的碳中和措施”。相較於企業內部流程改造升級的“小改小革”與革命性的氫冶金
，鋼化聯產似乎是介於中間的成本—效益比最佳的一條路徑。雖然所有的低碳技術
、模式最終都要接受市場的檢驗
，但已經被寫入國家頂層設計文件的“鋼化聯產”模式，未來必將迎來巨大的發展空間，給行業帶來一次意義深遠的理念變革和生產方式變革。為此
，鋼企務必緊抓政策機遇，算好“經濟賬”“環保賬”，寫好“鋼化聯產”大文章！