赵英杰 ，易群 ，王涛，韩建超，崔阳，刘倩，任忠凯，刘元铭，黄庆学

（1. 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室，太原 030024；2. 太原理工大学环境科学与工程学院，太原 030024； 3. 太原理工大学机械与运载工程学院，太原 030024）

一、前言

钢铁行业是化石能源消耗密集型行业，相关温室气体排放约占世界总排放量的7% [1]；全球近75%的钢铁生产采用高炉（炼铁）、转炉（炼钢）工艺，生产过程会向环境排放大量的CO2、硫化物、氮氧化物、污水等。因此，世界各国都在积极寻求低能耗、低排放、高效率的炼铁炼钢工艺。我国作为世界最大的能源生产国与消费国，形成了规模庞大的煤炭、焦化、钢铁等能源消耗产业。相关产业为经济社会发展作出了积极贡献，但也伴生了环境、生态、能源安全等问题。全面推进能源生产消费革命与生态文明建设，实现能源与环境绿色和谐发展已成为重大任务。

直接还原铁（DRI）工艺具有低硫、低磷、密度大、热能高、尺寸规则等特点，生产环境友好，符合清洁化生产的需要；与高炉–转炉工艺相比，采用气基DRI–电炉炼钢工艺后，生产每吨钢可减排CO2约0.83 t [2]。然而我国钢铁生产以高能耗、高排放的高炉–转炉长流程炼钢为主（占比高达90%），电炉炼钢占比明显偏低。相应地，我国钢铁行业的能源消耗以煤炭和焦炭为主（占比高达92%），行业煤炭消耗约占我国煤炭消费总量的18%，碳排放约占全国总量的15% [3]。我国煤炭、焦化、钢铁等行业的长远发展，必然面临资源、环境、生态等的约束，特别是随着碳达峰、碳中和目标的提出，钢铁行业很难维持当前高炉–转炉炼钢工艺的市场存量规模。……