鋼鐵業科學減碳考驗行業智慧

　　編者按：在我國31個制造業門類中，鋼鐵業碳排放量最大，約占全國的15%，減排任務艱巨。作為國民經濟的重要基礎性產業，鋼鐵業產量巨大，消費未達峰，能源結構也不占優勢，令鋼鐵業減碳面臨巨大挑戰，如何科學減碳考驗行業智慧。與此同時，“雙碳”也將帶來鋼鐵行業的一次洗牌，具有綠色環保生產能力的鋼鐵企業將迎來更大的發展空間。

　　鋼企多線并進 攻堅降碳減排

　　□記者 陳云富 李榮 上海報道

　　作為典型的高耗能、高排放行業，鋼鐵業正邁出降碳減排實質性步伐。從傳統工藝改造，到嘗試低碳冶金，再到設立碳中和基金，鋼鐵企業的降碳減排行動已在路上。

　　減碳時間緊任務重

　　鋼鐵是國民經濟的重要基礎性產業，也是減碳壓力最大的行業之一。“我國鋼鐵工業的碳排放量占全國的15%左右，是制造業31個門類中碳排放量最大的。”對此，冶金工業規劃研究院黨委書記李新創表示，過去幾年，鋼鐵行業實施了史上最大規模、最高標準的超低排放改造，如今又將面臨碳達峰、碳中和的新考驗。

　　鋼鐵行業之所以是碳排放大戶，在業界專家看來，與巨大的產量不無關系。世界鋼鐵協會統計數據顯示，全球鋼廠平均每生產1噸鋼會排放1.8噸二氧化碳，2020年我國粗鋼產量突破10億噸，占全球粗鋼產量的一半以上，減排的壓力可想而知。

　　而相比發達經濟體的生產結構，我國的鋼鐵生產以高爐-轉爐長流程生產工藝為主，也導致碳排放強度明顯高于以短流程為主的鋼鐵生產，受制于能源結構的高碳化，鋼企幾乎每個生產環節都有一定的碳排放。

　　“簡單說鋼鐵的產量巨大，而且消費可能還沒達峰，能源結構也不占優勢，是鋼鐵業減碳面臨的巨大挑戰。”對此，業界專家指出，盡管近年來鋼材市場景氣度改善，但隨著鐵礦石價格的再次走高，鋼鐵企業的盈利也受到影響，如何科學減碳考驗行業智慧。

　　對鋼鐵企業而言，實現“雙碳”目標可謂又一次的供給側結構性改革。鋼之家網站創始人吳文章認為，碳達峰、碳中和對鋼鐵行業必將帶來一次洗牌，完成超低排放的、具有綠色環保生產能力的鋼鐵企業會有更大的發展空間，而沒有超低排放、工業技術落后、產能落后的鋼鐵企業，不僅未來缺乏競爭力，還會被市場淘汰。

　　據了解，目前鋼鐵行業碳達峰實施方案以及碳中和技術路線圖的制定工作已基本完成，行業普遍預期到2025年實現碳達峰，到2030年，鋼鐵業碳排放量則較峰值降低30%。“對鋼鐵行業，碳達峰不容易，碳中和會更難。”對此，李新創也表示，未來鋼鐵行業還要依靠碳匯、碳捕捉等手段來實現碳中和。

　　技術路徑日漸清晰

　　面對新挑戰，鋼鐵企業正密集推進行動。作為全球最大鋼企，中國寶武鋼鐵集團有限公司(下稱“中國寶武”)率先布局，在前期發布碳中和目標后，近期再次發布低碳冶金技術路線圖，并發起設立全球低碳冶金創新聯盟。

　　在專家看來，中國寶武的減碳路徑正日漸清晰，即形成鋼鐵流程極限能效減碳、重構高爐工藝技術減碳、氫冶金技術減碳、短流程近終形制造技術減碳、循環經濟減碳和二氧化碳資源化利用技術減碳六條技術路線。

　　其中在鋼鐵流程極限能效減碳方面，將研究全流程理論極限和技術極限能耗模型，通過最佳可適商業技術(BACT)應用以及智慧制造、界面能效提升、余熱余能深度資源化等領域的集成創新，逼近極限能效。

　　在重構高爐工藝技術減碳上，則通過技術創新將高爐煤氣二氧化碳分離提質、加熱返回高爐使用，實現高爐碳利用率極致化，結合富氫冶煉，構建富氫碳循環高爐技術體系，爭取實現較傳統高爐噸鐵碳排放強度下降30%左右。

　　而氫冶金技術減碳重點研究綠色制氫工藝技術、氫氣直接還原鐵礦石工藝技術以及集成應用綠氫-直接還原-電爐短流程冶煉技術，實現噸鋼碳排放強度相比高爐-轉爐流程大幅度的降碳。

　　在短流程減碳上，計劃通過構建短流程近終形制造技術平臺，開展電爐+近終形制造工藝技術路徑研究，實現鋼鐵加工工藝流程極低減碳。

　　另外，通過研發鋼鐵循環材料、含鐵含碳固廢、多源生物質等資源在鋼鐵生產過程中的使用技術，減少化石能源消耗，實現循環經濟減碳，并對鋼鐵流程二氧化碳低成本、大規模進行捕集和資源化利用，探索鋼鐵流程深度減碳技術。

　　為推進技術路線圖，中國寶武組建了低碳冶金創新中心，初步形成一中心多試驗基地格局，啟動包括氫冶金技術、富氫碳循環高爐技術等十大科研項目。此外，中國寶武還成立了專業從事清潔能源和可再生能源開發利用的寶武清潔能源有限公司，發起設立國內市場規模最大碳中和主題基金。

　　“在各方努力下，鋼鐵行業實現‘雙碳’目標的技術路線圖相當豐富，相信在中國寶武的牽頭努力下，全球鋼鐵行業一定會在2050年實現承諾。”世界鋼鐵協會總干事巴松表示。

　　綠氫冶金還有多遠

　　值得注意的是，在主要行動路線中，氫冶金試驗被寄予厚望。“由于國內鋼企的主流煉鋼技術和能源結構短期還難以改變，相比傳統技術改造路線，企業更期待在引入清潔原料方向取得突破，產生相對‘終極’的解決方案。”一家行業咨詢機構研究部門負責人表示。

　　所謂氫冶金工藝，是用氫替代傳統煤焦作為還原劑來置換鐵礦石中的鐵元素，實現冶煉過程的完全零排放。此前，德國蒂森克虜伯鋼鐵公司在2019年率先在煉鋼工藝中引入這一技術，國內鋼企除了中國寶武，河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司等也啟動了相關試驗項目。

　　在業界專家看來，氫冶金與傳統的高爐流程相比，以氫氣代替高爐冶煉使用的碳作為鋼鐵的還原劑，能減少冶煉過程中二氧化碳等排放，同時，氫能可能來自可再生能源或天然氣，還能進一步減少煤炭的使用，更會大幅降低碳排放。

　　“氫能作為目前最具潛力的二次清潔能源，在我國的能源轉型中將占據重要地位。”李新創也表示，氫能源的利用，既是方向也是未來，但包括氫能源的運輸和儲存在內，技術層面上還有很多問題有待解決。

　　比如氫氣尤其是清潔的氫氣如何實現大規模生產。業內人士介紹，現有制氫技術大多依賴化石能源，一方面無法避免碳排放，另一方面產能規模有限，而盡管可再生能源制氫技術正逐步成熟，但目前產能還有限，同時不少機構探索的太陽能光解水制氫、生物質制氫等技術也還有待突破。

　　由于生產氫成本較高，氫冶金的成本也還較高。“總體上，國內部分氫能冶金技術已建成示范工程并投產，取得一定的創新突破，但示范工程尚處于工業性試驗階段。”冶金工業信息標準研究院的報告也指出，氫冶金還存在基礎設施不完善、相關標準空白、成本較高、安全用氫等問題，同時現階段所用氫氣多數仍為“灰氫”，距離真正實現“綠氫冶金”還較遠。

　　鞍鋼：減碳路徑高質量發展

　　應用，力爭2035年碳排放總量較峰值降低30%;持續發展低碳冶金技術，力爭成為我國鋼鐵行業首批實現碳中和的大型鋼鐵企業。

　　8月鞍鋼、本鋼兩大鋼企重組，進一步推動鞍鋼集團在“雙碳”目標下的轉型升級步伐。“初步計劃比鋼鐵行業提前一年，在2024年左右完成碳達峰目標。”鞍鋼集團黨委書記、董事長譚成旭介紹，目前鞍鋼的噸鋼排放量與全國行業平均值相當，而本鋼則高于平均值，重組后鞍鋼將推動節能減排技術向本鋼復制推廣，并合力研發新技術，向綠色冶金工廠轉型。

　　壓力與機遇并存

　　數據顯示，2020年鋼鐵行業煤炭消費量占全國煤炭消費總量的20%，是除電力行業之外煤耗最大行業。“雙碳”目標背景下，我國鋼鐵行業將面臨“能耗雙控”和“碳雙控”的雙重約束，壓力與機遇并存。

　　一方面，我國鋼鐵行業工藝結構不合理、能源結構單一，且產業集中度低、綠色發展水平不平衡，綠色低碳轉型任重道遠。據了解，2020年我國前十位鋼鐵企業行業集中度僅為39.2%，高比例球團礦冶煉等節能降碳工藝技術僅少數企業能夠掌握，一些中小鋼鐵企業缺乏節能降碳意識和能力。

　　另一方面，行業和地方碳達峰及減碳行動規劃尚未完全出臺，鋼鐵行業節能降碳相關標準缺失，減碳工作缺乏頂層設計指導;高端碳管理人才、創新性節能降碳技術以及配套資金支持的缺乏，使得行業節能降碳空間有限。據測算，以年產量400萬噸的鋼鐵企業為例，若要達到降碳30%的目的，需要投資約35億元，而目前我國缺乏相應的配套資金支持政策。

　　我的鋼鐵網資訊總監徐向春表示，當中國鋼鐵業進入市場需求接近飽和、產能規模接近峰值、“雙碳”壓力不斷加大的新階段，兼并整合將是大勢所趨，也是解決行業問題的關鍵之舉。

　　鞍鋼集團明確表示，將通過推進兼并重組淘汰落后產能，優化產業布局及工藝流程，加快研發應用低碳冶金技術和前沿碳捕獲、利用與封存技術，布局新能源產業，提高氫能、太陽能、風能等綠色能源應用比例，以此實現碳達峰、碳中和。

　　業內人士也指出，未來鋼鐵行業應加大龍頭企業對行業節能降碳、綠色轉型的引領和推進作用，由龍頭企業牽頭，籌備全球低碳冶金創新聯盟，搭建綠色低碳冶金開放共享合作平臺。同時應以國家宏觀政策為引導，以技術為支撐、以管理為手段、以考核為監督、以投入為保障，加大財政金融支持力度，科學指導鋼鐵企業實施節能降碳技術改造，完善鋼鐵行業節能降碳監管體系，推動“雙碳”目標實現。

　　□記者 李宇佳 白涌泉 沈陽報道

　　在我國31個制造業門類中，鋼鐵業碳排放量最大，減排任務艱巨。面對“雙碳”目標，被稱為“共和國鋼鐵工業長子”的鞍鋼集團多舉措推進節能減排降碳，探索“雙碳”目標下的高質量發展模式。

　　節能減排顯實效

　　連日來，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司(下稱“朝陽鋼鐵”)的廠區內熱火朝天。在廠區一角，一個長480米、寬148米、高49米，占地面積相當于10個足球場大小的儲煤棚化封閉項目正在建設之中。據了解，這是遼寧省目前在建面積最大的儲煤棚化封閉項目之一，預計明年4月末竣工，建成后將大幅減少儲煤的風耗和揚塵污染，改善廠區環境。

　　朝陽鋼鐵是鞍鋼集團的三級子公司,近年來該公司聚焦“雙碳”目標，大幅降低能源消耗，升級改造環保設備，向環保績效A級企業發起沖擊。據朝陽鋼鐵總經理田勇介紹，目前該公司一方面大幅壓低無組織排放，在運輸儲存等環節盡力實現清潔運輸，另一方面縮短煉鋼流程，降低噸鋼綜合能耗，減少二氧化碳排放。

　　“通過短流程煉鋼，可將綜合能耗壓減在噸鋼120公斤標煤左右，比長流程煉鋼的二氧化碳排放減少一半以上。”田勇說。

　　與此同時，朝陽鋼鐵逐步加強企業內部控制，從上到下嚴控能耗總量。“我們煉鋼廠的每個車間、每個小組、每個班組都下達降耗目標任務，并與員工績效直接掛鉤，比如噸鋼消耗多少鐵水和廢鋼，就決定了這個爐長50%的考核指標。”朝陽鋼鐵煉鋼廠廠長助理寧生龍說。

　　通過多方改革，朝陽鋼鐵效益大幅提升。目前，朝陽鋼鐵共有員工1984名，年產能達250萬噸;今年1月至9月實現利潤14億元，已超過2018年全年利潤總額。

　　朝陽鋼鐵的節能管控僅是鞍鋼集團推進節能減排的一個縮影。為創新構建與現代化企業相適應的節能減排管理規章制度體系，鞍鋼集團修訂了《鞍鋼集團有限公司節能管理辦法》，進一步明確了各子企業作為法人主體的節能減排責任，分解落實到各廠礦區等生產單元，并納入鞍鋼集團子企業提質增效專項評價考核體系。同時通過重點工序、環節、用能設備的節能減排工藝應用與改造，全面發揮設備功能，提升用能效率。2013年至2020年，鞍鋼集團累計開展節能項目373項，投資額36億余元。

　　向綠色冶金轉型

　　在“雙碳”政策背景下，鋼鐵行業面臨巨大的低碳轉型壓力，鋼企加速布局低能耗產業轉型升級已成為重要發展戰略。早在2016年，鞍鋼集團就建立了碳核算體系，重點排放子企業每年根據要求編制溫室氣體排放報告、碳排放監測規劃等，如實報告碳排放數據信息，并配合管理部門開展第三方/四方碳核查工作。

　　在今年5月27日于上海召開的世界鋼鐵大會上，鞍鋼集團發布《鞍鋼集團碳達峰碳中和宣言》，承諾在2021年底發布低碳冶金路線圖;2025年前實現碳排放總量達峰;2030年實現前沿低碳冶金技術產業化突破，深度降碳工藝大規模推廣

　　河鋼：低碳理念貫串綠色工廠

　　□記者 劉桃熊 石家莊報道

　　作為特大型鋼鐵集團，河鋼集團近年來堅持“綠色”引領戰略，累計實施重點節能減排項目500多個，投資219億元。目前，河鋼集團正以“三大革新”為引領，向“雙碳”目標穩步邁進。

　　一年前，河鋼唐鋼新區和河鋼石鋼新區相繼在唐山市樂亭縣和石家莊市井陘礦區正式投產。從渤海之濱到太行山麓，兩座新生的綠色鋼鐵工廠成為河鋼集團踐行低碳理念最好的注腳。

　　在河鋼唐鋼新區，巨龍般的管廊凌空飛架，將廠區和碼頭連接起來。“這既是生產運輸的大動脈，也是一道環保屏障。”河鋼唐鋼新區能源環保部部長龐得奇告訴記者，海上運來的物料全部通過皮帶通廊直接入倉，從源頭上解決了汽車運輸煙塵排放等污染問題。

　　河鋼唐鋼新區充分考慮煉鐵、煉鋼、軋鋼各個環節的短流程優勢，在設計上追求物質流、能量流和排放流最小化，有效縮短過程時間和空間，將生產過程中的碳排放量降到最低。目前，唐鋼新區運用130多項國內外先進環保生產技術、工藝裝置，實現了全流程超低排放。

　　廢鋼-電爐煉鋼-軋鋼……在河鋼石鋼新區，鋼鐵行業最綠色環保的流程布局——短流程煉鋼分外亮眼。相較長流程，短流程主要以廢鋼為原料，以電和天然氣為主要能源，省去了焦化、燒結、高爐等高排放生產環節。

　　據介紹，在新形勢下，隨著工業化進程的推進，廢鋼資源逐步積聚，以發展電爐短流程煉鋼為核心的工藝結構創新勢在必行。河鋼石鋼新區著力打造國內鋼鐵長流程轉短流程典范，相比老廠區，實現噸鋼綜合能耗降低62%，噸鋼水耗降低46%，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物排放減少75%。

　　今年3月，河鋼集團發布了碳達峰、碳中和總體目標：2022年實現碳達峰，2025年實現碳排放量較峰值降低10%以上，2030年實現碳排放量較峰值降低30%以上，2050年實現碳中和。

　　河鋼集團低碳綠色發展行動計劃路線圖包括：推動裝備大型化、智能化和綠色化升級，實現全流程碳減排;應用降低高爐燃料比、提高球團礦比例、大比例“廢鋼+直還鐵”煉鋼、節能型煉鋼技術、燒結煙氣選擇性循環技術、高爐渣余熱回收、高爐噴吹氫氣等技術，推進能源利用高效化;發展熱泵、太陽能、風電、生物質能等新能源，加大綠色電力的消耗占比;開發高性能、輕量化、長壽命、近終型、可循環綠色低碳產品;加快固廢減量和循環利用，發展電力重卡及氫燃料重卡物流體系;打造全球氫能還原與利用技術研發中心。

　　為保障目標的順利實現，河鋼集團建立健全了體制機制并制定了保障措施。從健全自主創新支撐體系、完善碳排放管理標準體系、健全碳金融交易制度、擴大跨行業交流合作、健全完善激勵機制、健全低碳綠色發展組織領導體系、組建低碳綠色發展專業研究機構、強化碳減排配套政策支持、加強人才隊伍建設、加強低碳宣傳及全員碳減排意識等十個方面入手，推動碳減排工作扎實推進。

　　在行動計劃中，河鋼集團繪制了以“三大革新”來引領實現“雙碳”目標的改革脈絡。“當前，關于鋼鐵行業未來發展路徑的研究有很多，但鋼鐵行業要真正實現碳達峰、碳中和，必須通過能源結構創新、工藝結構創新和材料技術創新來實現。”河鋼集團黨委書記、董事長于勇認為。

　　石鋼新區、唐鋼新區就充分體現了河鋼集團在工藝結構上的創新。而在鋼鐵材料技術創新方面，河鋼集團將健全產品全生命周期技術研發、評價和服務體系，建設以產品為核心的上下游生態圈。通過開發具有高性能、輕量化、長壽命、近終型、可循環等綠色低碳產品，開展產品生態設計和低碳生產，為下游用戶提供綠色低碳鋼鐵產品和碳足跡核算鋼鐵材料數據，從產業鏈共贏降低碳排放。

　　“能源結構創新，就是要通過推進風能、太陽能、氫能和生物質能等可再生能源在鋼鐵生產各工序的有效利用，逐步擺脫鋼鐵生產對化石能源的絕對依賴，從源頭上解決鋼鐵冶煉過程中碳排放高的問題。”于勇介紹，其中氫能被譽為21世紀最具發展潛力的清潔能源，氫能冶煉技術應用將是鋼鐵行業實現能源結構革命的有效途徑。

　　據介紹，河鋼集團已在河北張家口地區率先啟動年產120萬噸煉鋼原料的富氫直接還原工程。該項目從分布式綠色能源利用、低成本制氫、氫氣直接還原、二氧化碳脫除等全流程和全過程進行創新研發，探索世界鋼鐵工業發展低碳甚至零碳經濟的最佳途徑。

　　為加快實現能源綠色低碳發展，河鋼集團還將進一步加大可再生能源的開發利用，減少化石能源消耗、調整優化能源結構，發展太陽能、風電、生物質能、干熱巖等新能源，持續加大綠色電力的消耗占比。

作者：經濟參考報