中科院院士躬身入局力挺钢化联产（张锁江团队撰文深论碳中和背景下的钢化联产发展趋势）

    钢铁行业是我国国民经济的支柱性产业，2021年我国粗钢产量为10.3亿吨，约占世界粗钢产量的53%，能耗约占全国总能耗的11.6%，二氧化碳排放量约占全国碳排放总量的15%，是典型的高耗能和高碳排行业。我国钢铁产量大，以煤炭为主的能源结构使得钢铁行业在实施“双碳”(碳达峰和碳中和)战略中，面临着巨大的挑战和难题。2021年10月国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出了“推广先进适用技术，深挖节能降碳潜力，鼓励钢化联产”；2022年2月，国家发改委、工信部和生态环境部联合印发《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》，提出“积极推进钢铁与建材、电力、化工、有色等产业耦合发展，提高钢渣等固废资源综合利用效率”，因此产业间耦合发展是实现钢铁行业“双碳”目标的有效措施。钢铁企业生产过程中使用煤炭作为还原剂和燃料，副产大量煤气，包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等，普遍采用燃烧供热和发电进行利用，附加值低、碳排放量大，成为碳中和背景下钢铁行业面临的巨大挑战。因副产煤气含有大量一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氢气等，若将这些混合气体通过分离提纯后，作为原料应用在化工生产中合成化学品，可形成钢化联产的基本应用模式。钢化联产不但能使钢铁生产中的副产物得到高效利用，还能促进化工原料多元供应，最重要的是将钢铁行业排放的碳元素固定到化工产品中，是实现化石资源替代、减少钢铁和化工行业碳排放的有效途径。

    目前钢化联产最常利用的方式仅仅是将副产煤气中的一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等分离提纯，生产甲醇、乙醇、乙二醇等化工产品。但是，钢厂生产各个环节均会产生大量的余热，粗钢冶炼过程产生大量的钢渣，这些余热和钢渣如果直接排放到环境中，会造成极大的资源能量浪费以及环境安全问题。若将钢铁企业生产过程中产生的煤气、余热和钢渣都与化工行业进行耦合，进行全组分的化工高值化利用，可形成碳中和背景下的钢化联产利用新模式(如图1所示)。比如副产煤气进一步衔接利用化工制造技术生产化学品，特别是煤化工企业，可省去煤气化工段，减少煤炭资源的使用，大幅降低化工行业碳排放；钢厂余热应用余热能量综合利用技术产生低品位蒸汽或热水，用于需求更低热源的化工生产过程中；而废弃钢渣应用钢渣深度冶炼技术和建筑材料制备技术，应用于化工过程中催化剂的合成以及功能材料的制备，为钢厂企业节省大量钢渣的处置成本。钢化联产利用新模式使钢厂副产的物质和能量变废为宝，在我国碳中和目标下，这种多行业耦合增效，重构工业可持续发展生态链的措施尤为重要。