钢铁工业低碳化发展

从钢铁制造流程动态运行的物理本质出发,论述了钢铁工业低碳化发展的物理本质——制造流程、供应链和服务链运行过程中耗散结构的合理构建和耗散过程的优化,认为钢铁工业低碳化发展是一个系统性命题,不仅要从具体的工序/装置来解决,更重要的是要从流程结构、流程功能、流程效率等方面来解决。进而,基于国内外钢铁行业CO_(2)排放现状的分析,构建了中国钢铁行业碳达峰与碳中和的情景分析模型,通过情景分析,量化分析了主要降碳措施的减排贡献,指出在钢铁行业实现碳达峰与碳中和的过程中,粗钢产量控制的累计减排贡献约为45%,有序、合理地利用废钢约占39%,氢还原技术约占9%,节能、“界面”技术、智能化等因素约占7%。同时,提出了中国钢铁行业低碳发展路线图的设想和碳达峰平台期、脱碳化、碳中和3个阶段的发展目标,并从资源、能源、生产制造流程脱碳化3个角度对未来钢铁行业的发展前景进行了展望,分析表明,到2060年,中国钢铁行业的铁矿石消耗量将有望减少75%,废钢的利用量将增加89%;煤炭消耗量将有望减少92%,电力消耗量的波动相对较小,氢气的用量将可能达到1400万t/a;高炉-转炉长流程占比约为15%,全废钢电炉流程约为60%,氢还原-电炉流程约为25%。最后,提出了未来钢铁行业3类流程的设想,即高炉-转炉长流程、全废钢电炉流程和氢还原-电炉流程。