钢铁业的能源利用
钢铁业积极管理能源的利用。钢铁生产中的节能降耗对于确保行业竞争力和尽量减少对环境的影响（如温室气体排放）起着至关重要的作用。因其具有100%的可回收利用性、耐用性和轻量化潜力等特性，钢铁在其多轮生命周期中节约能源消耗。
炼钢能耗
2025年，全球粗钢产量达到18.494亿吨。未来几年预计钢铁消费量将持续稳步增长，以满足人口日益增长的需要以及对低碳钢日益增长的需求。
钢铁生产过程是高能耗的，然而，成熟的能源管理体系确保炼钢全过程尽可能地高效利用和回收再利用能源。
炼钢能源强度从1960年的约50GJ/t降至2024年的20.95GJ/t，降幅达58%。
图1: 1960 – 2024年吨钢粗钢能耗指标
来源：世界钢铁协会对标数据库
能耗管控是钢铁企业实现可持续运营的重要一环
世界钢铁协会依托能耗对标工具和“能效升级” 项目，协助会员开展厂区及各工序水平的能耗评估，助力企业完成对标分析、跨厂区对比，并制定针对性改进方案。
况。生命周期清单数据可通过世界钢铁协会网站：worldsteel.org申请获取。
能耗产生和使用
钢铁行业面临日益增长的环境压力，亟需降低生产环节的碳强度。然而，该行业能耗高、且生产依赖连续式高温工艺，这制约了企业向低碳电力转型的速度。
为此，钢铁企业正多措并举推进低碳工作，包括改善能源效率，在技术可行的条件下逐步实现工艺电气化、签订长期购电协议采购低碳电力，在经济条件和电网条件具备地区，开展氢基炼钢和电炉炼钢试点项目。
企业还在条件允许的情况下，投资建设厂区分布式能源及配套设施（如光伏发电系统等），直接为生产供电；同时向外部采购低碳电力，整体降低用能碳强度。相关实践案例包括：安赛乐米塔尔、中国宝武、北美耶弗拉兹、纽柯钢铁、京德勒西南钢铁。据世界钢铁协会会员企业2024年提供的数据显示，可再生能源占行业总能耗的比重达到1.94%。
能源投入
- 能源成本在钢铁生产成本中占相当大的份额，具体费用主要取决于用能类型与厂区所在地。因此，提升能源效率能够降低生产成本、增强企业竞争力。
- 钢铁厂的能源效率千差万别，它取决于生产工艺、所用的铁矿石和还原剂的类型和质量、投入废钢的数量和质量、钢材的品种结构、操作控制技术以及材料效。详情见下表1。
- 原材料的开采、洗选和原料运输也间接消耗能源。对高炉-转炉流程而言，这些间接能源消耗约占钢铁生产总能耗（含原料和钢铁生产）的10%，而对电炉流程而言，间接能源消耗占总能耗的5%。
| 生产工艺流程 | 煤 | 电 | 天然气 |
| 高炉-转炉流程（BF-BOF) | 70-80% | 10-15% | 5-15% |
| 以100%废钢为原料的电炉 | 5-15% | 50-70% | 10-25% |
| 以70%直接还原铁和30%废钢为原料的电炉 | 5-15% | 25-40% | 40-60% |
表1: 各生产工艺流程的能源投入来源
来源：世界钢铁协会对标数据库
从全球到区域成本构成
随着钢铁行业从全球煤炭交易向本地化定价电力转变，这意味着各地区的成本差距将逐步扩大。价格合理的电力将成为保持全球竞争力的关键。
能源作为还原剂
- 和以废钢为原料的生产工艺相比，以铁矿石为原料的生产工艺的能源消耗更高，这是因为将铁矿石还原成铁需要消耗大量化学能源。
- 因为还原反应需要在1700°C左右的温度下发生，煤炭、焦炭和天然气等还原剂也为还原反应提供所需的热量。
- 焦炭，在传统的高炉-转炉生产流程中，是铁矿石的主要还原剂；然而，随着直接还原铁应用更加广泛，天然气、氢气和生物质等其他还原剂逐渐用于各类新兴生产技术。
- 在长流程冶炼设施中，炼焦煤的能量多达75%消耗在高炉里，炼焦煤转化为焦炭后，在高炉内发挥多项重功能，既作为化学还原剂、高炉炉料骨架，同时也充当燃料。剩余25%部分则为烧结和焦化设备供热，在各种后续生产阶段以共生产品煤气的形式作为能量源取代其他燃料。与之相比，动力煤主要用于发电和供热，并不适合炼制焦炭，也无法在炼铁工序中用作还原剂。
- 钢铁生产商正不断尝试氢基还原试验，而且部分新建厂区也规划采用或逐步转型为氢基直接还原工艺。
| 能源投入 | 作为能源 | 作为能源和还原剂 |
| 煤 | 高炉、烧结和焦炭厂 | 焦炭生产，高炉碰吹煤 |
| 电 | 电炉、轧机和电机 | – |
| 天然气 | 加热炉、发电机组 | 高炉碰吹、生产直接还原铁 |
| 油 | 蒸汽生产 | 高炉碰吹 |
| 氢 | – | 高炉碰吹(甲烷化), 生产直接还原铁 |
| 生物质 | 高炉 | 高炉碰吹 |
表2: 钢铁生产中能源的应用
来源：世界钢铁协会对标数据库
共生产品煤气
- 产自焦炉、高炉和转炉的共生产品煤气可以充分再利用，从而节约额外的化石燃料资源。它们通常贡献钢厂60%以上的能源总消耗，既可以用作直接燃料替代品，也可用于内部发电。或者，这些煤气还可以用于外部电厂发电或厂外输出。仅在没有其他选择时，它们才被燃烧。
- 运用现有技术可以实现二氧化碳捕集，随后将其转售用于强化采油、农业、食品饮料及化工生产，也能将其永久封存至地下.
未来的能源效率提升
- 当今可用的最佳钢铁生产工艺已使能源利用达到最优。然而，中期内，钢铁行业能源效率的提升有望通过在全球范围内向落后钢厂转让或者推广最佳可用技术而实现。
- 当这些新技术具备商业化和成熟度时，突破性技术有望带来钢铁生产方式的重大变革。
钢铁在产品生命周期里的节能
- 钢铁生产属于高耗能产业，但诸多钢铁制品在使用阶段可实现节能增效，部分场景下，其节约的能源甚至远超生产过程的耗能量。以 V117-4.2 兆瓦风力发电机组为例，其全生命周期产出的能源，是制造阶段能耗的 50 倍。（来源：维斯塔斯官网）
- 这并不意味着生产环节的能效提升不再重要。它们同等关键：一是降低钢铁生产能耗，二是优化钢铁制品的使用效能。
钢铁在循环经济中的应用
钢材还能减少产品生命周期能源使用和其它方面的排放，包括通过产品设计、回收和再利用、再制造和再循环，实现资源的最大价值。更多有关此主题的详情，请登录worldsteel.org网站参阅循环经济部分内容。
2026年5月 | AP/RJ
