三类钢铁制造流程降碳路线综述

倪冰; 崔志峰; 上官方钦; 郦秀萍; 李涛

doi:10.20057/j.1003-8620.2023-00141

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三类钢铁制造流程降碳路线综述

综述 | 更新时间：2026-01-21

- 三类钢铁制造流程降碳路线综述
- Overview on Carbon Reduction Routes of Three Types of Iron and Steel Manufacturing Processes
- 特殊钢 2023年44卷第5期页码：2-8
- 作者机构：
  
  1.中国钢研科技集团有限公司钢铁绿色化智能化技术中心，北京 100081
  2.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083
- 作者简介：
  
  倪冰（1974―），男，博士，正高级工程师；E-mail：nibingcisri@163.com
  上官方钦（1984―），男，博士，正高级工程师；E-mail：13811710701@qq.com
- 基金信息：
  
  国家级--中国工程院战略咨询研究项目（品牌项目）(2022-PP-01-04);其它--现代生态智能电炉与电炉短流程关键技术开发(事20161190ZD)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2023-00141
  中图分类号： TF089
- 收稿：2023-07-13，
  
  纸质出版：2023-10-01
- 稿件说明：
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倪冰,崔志峰,上官方钦等.三类钢铁制造流程降碳路线综述[J].特殊钢,2023,44(05):2-8.

Ni Bing,Cui Zhifeng,Shangguan Fangqin,et al.Overview on Carbon Reduction Routes of Three Types of Iron and Steel Manufacturing Processes[J].Special Steel,2023,44(05):2-8.
倪冰,崔志峰,上官方钦等.三类钢铁制造流程降碳路线综述[J].特殊钢,2023,44(05):2-8. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00141.

Ni Bing,Cui Zhifeng,Shangguan Fangqin,et al.Overview on Carbon Reduction Routes of Three Types of Iron and Steel Manufacturing Processes[J].Special Steel,2023,44(05):2-8. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00141.

摘要

根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想，未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中，逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、能源结构、产品结构、装备水平、管理水平、技术水平等。采用中国钢研构建的双碳分析模型（CISRI-CPCN），绘制了三类流程的降碳路线图。研究结果表明，三类流程碳排放量逐年降低。从2020―2060年，长流程的CO

排放量从2.0 t/t（钢）降低到0.87 t/t（钢），可通过碳汇、碳交易等手段实现碳中和。2050年短流程从0.45 t/t（钢）降低到接近0，有望实现“近零碳”冶炼。2060年氢冶金电弧炉流程（50%废钢+50%HDRI原料结构）从1.31 t/t（钢）降低到接近0，基本实现碳中和。综合考虑国民经济的发展需求，建议未来钢铁行业在减量化发展过程中，对三类流程的产品结构进行逐步调整。长流程的产品结构应逐步过渡到以生产平材产品为主，特别是高端板材，主要布局在沿海深水港地区。短流程应以建筑用长材为切入口，逐步替代中小高炉-转炉流程，部分生产合结钢等优特钢或不锈钢等单一品种，主要布局在废钢资源丰富的城市周边。目前氢冶金-电弧炉流程尚处于探索和开发阶段，需要克服其在绿氢、经济性、技术可靠性以及工程化等方面的诸多困难。

Abstract

According to the analysis and assumption of the low-carbon development of the iron and steel industry， the future iron and steel production and manufacturing processes will gradually evolve into three categories： blast furnace-converter long process， all-scrap electric arc furnace short process and hydrogen metallurgy-electric furnace process.The key factors affecting the carbon emission level of the three types of processes include process structure， raw material structure， energy structure， product structure， equipment level， management level， technical level， etc. This paper uses the "carbon peak and carbon neutrality" analysis model （CISRI-CPCN） constructed by China Iron and Steel Research Institute to draw a carbon reduction roadmap for the three types of processes.The research results show that the carbon emission of the three types of processes decreases annually. From 2020 to 2060， the CO

emission of the long process will be reduced from 2.0 t/t （steel） to 0.87 t/t （steel）， and carbon neutrality can be achieved through carbon sinks， carbon trading and other means. In 2050， the short process will be reduced from 0.45 t/t （steel） to close to 0， which is expected to achieve "near-zero carbon" smelting. In 2060， the hydrogen metallurgical electric arc furnace process （50% scrap steel + 50% hydrogen direct reduced iron raw material structure） will be reduced from 1.31 t/t （steel） to close to 0， basically achieving carbon neutrality. Comprehensively considering the development needs of the national economy， it is recommended that the steel industry gradually adjust the product structure of the three types of processes in the development of steel industry reduction in the future. The product structure of the long process should gradually transform into the production of flat products， especially high-end flat products， which are mainly distributed in coastal deep-water port areas. The short process should take the long products for construction as the entry point， gradually replace the small and medium-sized blast furnace-converter process， and partially produce single varieties such as combined steel and other high-quality special steel or stainless steel， mainly in the layout around cities with rich scrap steel resources. At present， the hydrogen metallurgy-electric furnace process is still in the stage of exploration and development， and many difficulties in green hydrogen， economy， technical reliability and engineering needed to be overcome.

关键词

Keywords

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张琦，田硕硕，沈佳林 . 中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表与路线图［J］. 钢铁 . doi： 10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20230123 http://dx.doi.org/10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20230123 .

崔志峰，徐安军，上官方钦 . 国内外钢铁行业低碳发展策略分析［J］. 工程科学学报， 2022 ， 44 （ 9 ）： 1496 - 1506 .

邢奕，崔永康，田京雷，等 . 钢铁行业低碳技术应用现状与展望［J］. 工程科学学报， 2022 ， 44 （ 4 ）： 801 - 811 .

上官方钦，刘正东，殷瑞钰 . 钢铁行业“碳达峰”“碳中和”实施路径研究［J］. 中国冶金， 2021 ， 31 （ 9 ）： 15 - 20 .

Yin R Y ， Liu Z D ， Shangguan F Q. . Thoughts on the Implementation Path to a Carbon Peak and Carbon Neutrality in China's Steel Industry ［J］. Engineering ， 2021 ， 7 （ 12 ）： 1680 - 1683 .

World Steel Association . Sustainability Indicators 2022 report ［R］. ［ S.l. ］： World Steel Association ， 2022 .

Ren M ， Lu P T ， Liu X R ， et al . Decarbonizing China’s iron and steel industry from the supply and demand sides for carbon neutrality ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 298 ： 117209 .

那洪明，何剑飞，袁喻兴，等 . 钢铁企业不同生产流程碳排放解析［C］//中国金属学会能源与热工分会，东北大学. 第十届全国能源与热工学术年会论文集 . 2019 ： 7 .

上官方钦，周继程，王海风，等 . 气候变化与钢铁工业脱碳化发展［J］. 钢铁， 2021 ， 56 （ 5 ）： 1 - 6 .

曹文全，俞峰，王存宇，等 . 高端装备用轴承钢冶金质量性能现状及未来发展方向［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 1 ）： 1 - 10 .

陈星宇，徐振，王宁，等 . 低屈强比高强度海工钢研究进展［J］. 特殊钢， 2020 ， 41 （ 6 ）： 1 - 5 .

上官方钦 . 全废钢电弧炉流程优化研究——城市钢厂与钢铁工业脱碳化［D］. 北京：钢铁研究总院， 2021 .

Tanaka H . Resources trend and use of direct reduced iron in steelmaking process ［J］. Kobelco Technol. Rev ， 2015 ， 33 （ 1 ）： 1 - 7 .

Morales R D ， Conejo A N ， Rodriguez H H . Process dynamics of electric arc furnace during direct reduced iron melting ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2002 ， 33 （ 2 ）： 187 - 199 .

李立凯，高放，王敏，等 . 废钢比对转炉钢液过氧化的影响及配料调优［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 3 ）： 39 - 45 .

陈均，梁新腾 . 200 t转炉半钢冶炼提高转炉废钢消耗的试验研究［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 6 ）： 32 - 36 .

崔志峰，上官方钦，王方杰，等 . 2022—2060年中国废钢资源量分析预测［J］. 钢铁， 2023 ， 58 （ 6 ）： 126 - 133 .

上官方钦，郦秀萍，周继程，等 . 中国废钢资源发展战略研究［J］. 钢铁， 2020 ， 55 （ 6 ）： 8 - 14 .

卜庆才，吕江波，李品芳，等 . 2020—2030年中国废钢资源量预测［J］. 中国冶金， 2016 ， 26 （ 10 ）： 45 - 49 .

上官方钦，殷瑞钰，李煜，等 . 论中国发展全废钢电弧炉流程的战略意义［J］. 钢铁， 2021 ， 56 （ 8 ）： 86 - 92 .

谢欣烁，杨卫娟，施伟，等 . 制氢技术的生命周期评价研究进展［J］. 化工进展， 2018 ， 37 （ 6 ）： 2147 - 2158 .

朱喜达，陆家生，赵勇智，等 . 冷作模具钢（Cr12MoV）短流程生产工艺实践［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 3 ）： 10 - 13 .

赵斌，张娜，彭国宏，等 . 复吹转炉双联工艺冶炼X80管线钢脱磷试验研究［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 2 ）： 52 - 55 .

肖丙政，谢海平，魏刚武，等 . GCr15轴承钢转炉冶炼中“C-P-T”协同控制工艺优化研究［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 6 ）： 54 - 59 .

范铁军 . 钢铁企业数字化转型探索［J］. 中国钢铁业， 2020 （ 8 ）： 41 - 42+45 .

上官方钦，张春霞，胡长庆，等 . 中国钢铁工业的CO 2 排放估算［J］. 中国冶金， 2010 ， 20 （ 5 ）： 37 - 42 .

上官方钦，张春霞，郦秀萍，等 . 关于钢铁行业CO 2 排放计算方法的探讨［J］. 钢铁研究学报， 2010 ， 22 （ 11 ）： 1 - 5+10 .

上官方钦，张春霞，郦秀萍，等 . 钢铁企业CO 2 排放计算方法及其应用探讨［C］. 2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集. 唐山， 2011 ： 87 - 92 .

张利娜 . 钢铁行业低碳技术应用及发展研究［J］. 冶金能源， 2023 ， 42 （ 2 ）： 3 - 6+32 .

张洲培 . 碳交易政策背景下钢铁行业碳绩效评价分析［J］. 现代工业经济和信息化， 2023 ， 13 （ 3 ）： 31 - 33 .

上官方钦，周烨，李涛，等 . 钢铁行业碳排放管理与服务平台的设计与开发［J］. 中国冶金， 2023 ， 33 （ 1 ）： 34 - 40 .

Wang X Y ， Yu B Y ， An R Y ， et al . An integrated analysis of China’s iron and steel industry towards carbon neutrality ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 322 ： 119453 .

舒印彪，张丽英，张运洲，等 . 我国电力碳达峰、碳中和路径研究［J］. 中国工程科学， 2021 ， 23 （ 6 ）： 1 - 14 .

舒印彪，赵勇，赵良，等 . “双碳”目标下我国能源电力低碳转型路径［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1663 - 1672 .

殷瑞钰 . 冶金流程工程学［M］. 北京：冶金工业出版社， 2023 .

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