钢铁业科学减碳考验行业智慧

2021-12-7 09:41 来源: 经济参考报 |作者: 陈云富 李荣

  作为典型的高耗能、高排放行业,钢铁业正迈出降碳减排实质性步伐。从传统工艺改造,到尝试低碳冶金,再到设立碳中和基金,钢铁企业的降碳减排行动已在路上。

  减碳时间紧任务重

  钢铁是国民经济的重要基础性产业,也是减碳压力最大的行业之一。“我国钢铁工业的碳排放量占全国的15%左右,是制造业31个门类中碳排放量最大的。”对此,冶金工业规划研究院党委书记李新创表示,过去几年,钢铁行业实施了史上最大规模、最高标准的超低排放改造,如今又将面临碳达峰、碳中和的新考验。

  钢铁行业之所以是碳排放大户,在业界专家看来,与巨大的产量不无关系。世界钢铁协会统计数据显示,全球钢厂平均每生产1吨钢会排放1.8吨二氧化碳,2020年我国粗钢产量突破10亿吨,占全球粗钢产量的一半以上,减排的压力可想而知。

  而相比发达经济体的生产结构,我国的钢铁生产以高炉-转炉长流程生产工艺为主,也导致碳排放强度明显高于以短流程为主的钢铁生产,受制于能源结构的高碳化,钢企几乎每个生产环节都有一定的碳排放。

  “简单说钢铁的产量巨大,而且消费可能还没达峰,能源结构也不占优势,是钢铁业减碳面临的巨大挑战。”对此,业界专家指出,尽管近年来钢材市场景气度改善,但随着铁矿石价格的再次走高,钢铁企业的盈利也受到影响,如何科学减碳考验行业智慧。

  对钢铁企业而言,实现“双碳”目标可谓又一次的供给侧结构性改革。钢之家网站创始人吴文章认为,碳达峰、碳中和对钢铁行业必将带来一次洗牌,完成超低排放的、具有绿色环保生产能力的钢铁企业会有更大的发展空间,而没有超低排放、工业技术落后、产能落后的钢铁企业,不仅未来缺乏竞争力,还会被市场淘汰。

  据了解,目前钢铁行业碳达峰实施方案以及碳中和技术路线图的制定工作已基本完成,行业普遍预期到2025年实现碳达峰,到2030年,钢铁业碳排放量则较峰值降低30%。“对钢铁行业,碳达峰不容易,碳中和会更难。”对此,李新创也表示,未来钢铁行业还要依靠碳汇、碳捕捉等手段来实现碳中和。

  技术路径日渐清晰

  面对新挑战,钢铁企业正密集推进行动。作为全球最大钢企,中国宝武钢铁集团有限公司(下称“中国宝武”)率先布局,在前期发布碳中和目标后,近期再次发布低碳冶金技术路线图,并发起设立全球低碳冶金创新联盟。

  在专家看来,中国宝武的减碳路径正日渐清晰,即形成钢铁流程极限能效减碳、重构高炉工艺技术减碳、氢冶金技术减碳、短流程近终形制造技术减碳、循环经济减碳和二氧化碳资源化利用技术减碳六条技术路线。

  其中在钢铁流程极限能效减碳方面,将研究全流程理论极限和技术极限能耗模型,通过最佳可适商业技术(BACT)应用以及智慧制造、界面能效提升、余热余能深度资源化等领域的集成创新,逼近极限能效。

  在重构高炉工艺技术减碳上,则通过技术创新将高炉煤气二氧化碳分离提质、加热返回高炉使用,实现高炉碳利用率极致化,结合富氢冶炼,构建富氢碳循环高炉技术体系,争取实现较传统高炉吨铁碳排放强度下降30%左右。

  而氢冶金技术减碳重点研究绿色制氢工艺技术、氢气直接还原铁矿石工艺技术以及集成应用绿氢-直接还原-电炉短流程冶炼技术,实现吨钢碳排放强度相比高炉-转炉流程大幅度的降碳。

  在短流程减碳上,计划通过构建短流程近终形制造技术平台,开展电炉+近终形制造工艺技术路径研究,实现钢铁加工工艺流程极低减碳。

  另外,通过研发钢铁循环材料、含铁含碳固废、多源生物质等资源在钢铁生产过程中的使用技术,减少化石能源消耗,实现循环经济减碳,并对钢铁流程二氧化碳低成本、大规模进行捕集和资源化利用,探索钢铁流程深度减碳技术。

  为推进技术路线图,中国宝武组建了低碳冶金创新中心,初步形成一中心多试验基地格局,启动包括氢冶金技术、富氢碳循环高炉技术等十大科研项目。此外,中国宝武还成立了专业从事清洁能源和可再生能源开发利用的宝武清洁能源有限公司,发起设立国内市场规模最大碳中和主题基金。

  “在各方努力下,钢铁行业实现‘双碳’目标的技术路线图相当丰富,相信在中国宝武的牵头努力下,全球钢铁行业一定会在2050年实现承诺。”世界钢铁协会总干事巴松表示。

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