https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-320《ISIJ国际》，第回顾展望2050年钢铁工业实现零碳排放的前景有山达郎*D日本仙台青叶区片平2-1-1东北大学，邮编980-8577。(2024年10月15日收到：2024年12月6日受理：Advance online发表于2010年12月16日，2024:2025年2月15日发布)应对全球气候变化的威助胁是所有行业的当务之急。《巴黎协定》为所有成员国设定了到2050年实现碳中和的全球长期目标。由于钢铁行业约占全球温室气体排放总量的7.2%，因此需要基于或超越过去发展的创新技术来实现这一长期目标。已经为钢铁工业提出了各种零碳技术。这篇综述从长期目标和未来发展的角度关注钢铁工业的现状。从技术角度出发，考虑钢铁工业与可持续发展的综合一致性，讨论了低碳脱碳炼铁工艺的优化设计。特别是对使用可再生能源的氢基炼铁工艺的前景进行了描述。关键词：全球变暖：钢铁工业：二氧化碳减排：二氧化碳捕获和利用：智能碳使用：氢基炼铁。1.介绍生产流程结构合理的行业，其向二氧化碳减排的平稳过于2015年生效的《巴黎协定》设定了将全球平均气渡具有挑战性。特别是，与其他部门相比，由于工艺寿温上升限制在远低于工业化前水平2.0°C,最好是命较长，它的投资周期较长，而且需要大量投资来进行1.5°C的目标。1)为了实现这一目标，每个国家都提工艺改造。因此，必须从早期阶段就制定并顺利实施未交了其国家确定的贡献，这是一个自我定义的承诺，以来的战略。各种术语被用来定义2050年的目标，如碳实现碳中和以及到2050年净零排放的长期目标。每个中和、零排放、零碳排放和净零排放。碳中和适用于对国家都提出了具体的温室气体减排措施来实现这一目一个行业的全面综合评价：然而，钢铁行业的大多数二标，各个行业也根据各自的技术结构制定了2050年的氧化碳排放被归类为范围1，虽然它也涉及范围2和范具体数字目标。由于所有部门的数字目标总和与实现全围3的排放，但主要目标是在钢铁生产中追求零碳和排球温室气体排放目标直接相关，每个部门的具体目标正放：因此，在本次审查中，使用零碳和零排放来表示目受到关注。标实现情况。碳是炼钢的主要还原剂和能源，钢铁工业约占全球温从历史上看，钢铁行业一直是供应对社会有益的材料室气体排放量的7.2%，如图1.2所示)具体而言，它大的关键，并通过建立高效的生产流程和支持国家发展，约产生通过大规模生产能力为经济发展做出贡献。然而，由于3.1Gt/y的二氧化碳排放量，从而对全球变暖有很大它依赖碳作为还原剂和能源，其生产活动与二氧化碳的的影响。另一方面，钢铁工业对于向社会提供各种钢铁生成直接相关，并占温室气体排放的很大一部分。由于产品的稳定供应是必不可少的，因为它是大规模的全球粗钢产量预计将继续增长，钢铁行业必须进一步提高产量*通讯作者：电子邮件：tatsuro.ariyana.b5 @tohoku.ac.jp2025日本钢铁研究所。这是一篇在知识共享署名-非商业-节点许可条款下的开放访问文章http5://Creative Comons org/licenses/by-NC-nd/4.0/).165ISI International,Vol.65(2025)Iron andsteel72%Agriculture,Energyforestry and75.1%other land use18.4%AgricultureOtherAFOLUWasteIndustrialAmmoniaprocessesAviation5.2%EmissionsTransportUnallocatedBuildings图一。全球温室气体排放背景下的钢铁工业部分。)为实现2050年目标而应对全球变暖的努力用于减少二氧化碳：然而，它需要重复使用含有特朗普同时继续提供钢铁产品。元素的钢铁材料，这在它们的使用和供应上都有限制。如上所述，当前的炼铁工艺使用来自化石燃料的天然在钢铁工业等大型流程工业中，几乎不可能一步到位可获得的碳作为还原剂和能源，用于钢产品的大规模生地将传统生产系统转变为脱碳生产系统，以满足未来的产。尽管在铁矿石还原过程中不可避免地会产生C02,零碳目标，这也不可能通过渐进式改进来实现。目前使但有必要减轻还原剂和热源对碳的依赖，并采用有助于实现未来零碳目标的大规模工艺。由于快速绿色转型极用的高炉最终将需要更换炉衬，而氢能可以用于直接还原过程，因为它涉及基于气体的还原。因此，对当前过具挑战性，从全球角度来看，迫切需要一条通向2050程特性的全面理解对于开发未来过程愿景是至关重要年的可行路径，同时保持一致的资源、能源和产品供的，这种愿景可以对当前情况做出反应，并有助于建立应。本文综合介绍了当前炼铁技术发展的现状和趋势，未来的连续路径。并展望了未来实现零碳排放的途径。22.未来绿色转型的意义2.钢铁工业的现状与其他行业相比，钢铁行业需要较长的资本再投资周期和大量的改造。为了确保高效的钢铁生产，所用设施2.1.当前的炼铁工艺的规模显著扩大，并保持稳定的长寿命运行。此外，改如图2所示，当前的炼铁工艺可分为高炉工艺、直接造高炉等主要生产设施成本极高，改造需要长期资本投还原工艺和使用电弧炉(EAF)的废料熔化。2023年，全资计划。钢铁厂是一个集合了各种功能和复杂过程的工球粗钢产量约为1.89亿吨/年。3)其中，高炉法因其适业工厂。为了顺利实现零碳排放的目标，必须实施有计合大规模生产，占粗钢产量的71%。直接还原工艺主要划的转型。图3显示了考虑到Agora Indust虹y和涉及竖炉工艺，该工艺使用重整天然气作为还原剂，比Wuppertal Institute for Climate,Environment and使用富氢气体的高炉排放大约三分之二的C02。虽然这Energy指出的寿命终止，需要重新投资的高炉产种工艺仅限于天然气资源丰富的地区，但近年来，其使能。4)到2030年，超过70%的现有高炉将达到其寿命终用范围不断扩大，已达到1.37亿吨/年。通过电弧炉进止，需要重新投资。高炉目前的寿命约为25年，预计行废钢熔炼不涉及氧化铁还原，与高炉工艺相比，其二高炉将陆续进行换料。如果再投资仅限于过去的改造水氧化碳排放量仅为三分之一，因此，这是一种很有前途平，零碳是不可能的的方法2025年ISIJ166