数据(ju)显示(shi)，目前我国钢铁(tie)行业(ye)CO2排放总(zong)量较大(da)（占(zhan)全国15%左右(you)），是工(gong)业领(ling)域(yu)减碳(tan)的(de)重(zhong)点(dian)行(xing)业(ye)之一(yi)。为(wei)确保2030年前(qian)碳达峰(feng)，2月(yue)7日(ri)，工业(ye)和信息化(hua)部(bu)等三(san)部委(wei)发布了   《关于促(cu)进(jin)钢铁工业(ye)高质量发展的指导(dao)意见》并(bing)指出，坚(jian)持(chi)总(zong)量调(diao)控和(he)科(ke)技(ji)创(chuang)新(xin)降(jiang)碳相(xiang)结合(he)，坚持(chi)源头治(zhi)理、过(guo)程(cheng)控制和(he)末端治理相结合，全(quan)面推进(jin)超低(di)排放(fang)改造(zao)，统(tong)筹(chou)推(tui)进减污(wu)降碳协(xie)同(tong)治理。

  “双(shuang)碳目(mu)标倒逼(bi)我国钢(gang)铁行(xing)业技术创新。”冶(ye)金(jin)工业信(xin)息标准(zhun)研究院党委(wei)书(shu)记(ji)、院长张龙强对中国(guo)知识(shi)产权报(bao)记(ji)者(zhe)表(biao)示，在双碳(tan)目(mu)标下(xia)，低(di)碳冶(ye)金的(de)优(you)势(shi)将(jiang)促使(shi)国内各大(da)钢铁(tie)生(sheng)产企(qi)业加(jia)大低碳(tan)冶金(jin)研发和(he)投(tou)资(zi)力度。未(wei)来(lai)，随着(zhe)一(yi)大(da)批拥有(you)自主知(zhi)识产权的“低(di)碳(tan)”钢(gang)铁(tie)冶金工(gong)艺(yi)技术(shu)不断(duan)落地，我国钢铁行业有望(wang)迎(ying)来“零(ling)碳”冶(ye)炼时(shi)代。

  01  高炉(lu)减(jian)碳靠改造(zao)

  2021年11月(yue)29日，大型(xing)纪(ji)录(lu)片《钢(gang)铁脊梁(liang)》在(zai)中央广播(bo)电视(shi)总(zong)台央(yang)视财(cai)经(jing)频道首播(bo)，全(quan)面(mian)讲(jiang)述(shu)钢铁(tie)行业具有重大影响(xiang)力和(he)巨大历史价(jia)值的故(gu)事(shi)。在纪(ji)录(lu)片(pian)中出(chu)现(xian)的汉冶萍煤铁厂(chang)矿(kuang)有(you)限(xian)公司完整(zheng)保(bao)留了汉冶萍时(shi)期(qi)的冶炼炉(lu)一座(zuo)，这是我(wo)国(guo)现(xian)存(cun)最早的近(jin)代工(gong)业中钢(gang)铁冶(ye)炼(lian)遗(yi)址，具(ju)有非(fei)常(chang)高的(de)文物价(jia)值。

钢铁(tie)冶炼(lian)炉(lu)是(shi)钢铁生产(chan)的(de)基础设施，同时(shi)也是钢(gang)铁(tie)产业技术升(sheng)级的(de)重(zhong)点。按照钢(gang)铁生产流程(cheng)的长(zhang)短，可(ke)分为(wei)高炉(lu)-转(zhuan)炉(lu)长流程和(he)电(dian)弧(hu)炉短流程的钢(gang)铁生(sheng)产。长流(liu)程冶炼(lian)一(yi)般(ban)指在(zai)高(gao)炉中(zhong)以焦(jiao)炭为还原剂(ji)，对铁矿(kuang)石进(jin)行冶(ye)炼，得到铁(tie)水，然后(hou)铁(tie)水再(zai)移至转炉(lu)中(zhong)，通过吹(chui)氧去(qu)除(chu)多余(yu)的(de)碳(tan)、氧(yang)、磷和剩余的硫，得到(dao)成(cheng)分合格(ge)的钢水(shui)。短(duan)流程冶炼(lian)一(yi)般(ban)是(shi)指(zhi)用(yong)电弧炉(lu)对(dui)以废钢为(wei)主的原料(liao)进(jin)行(xing)加热冶(ye)炼。

  目(mu)前，我国(guo)钢(gang)铁工(gong)业以(yi)高(gao)炉-转(zhuan)炉(lu)长流(liu)程(cheng)生产(chan)为(wei)主(zhu)，一(yi)次能(neng)源(yuan)消耗(hao)结(jie)构主要(yao)为煤炭，节(jie)能降碳改造(zao)升级潜(qian)力(li)较大(da)。根据(ju)最(zui)近(jin)发(fa)布(bu)的《钢(gang)铁行(xing)业(ye)节(jie)能降碳改造升级(ji)实(shi)施(shi)指(zhi)南》披露(lu)，截(jie)至2020年底(di)，我国(guo)钢(gang)铁(tie)行业高炉工(gong)序能(neng)效(xiao)优(you)于标(biao)杆(gan)水平(ping)的(de)产(chan)能(neng)约(yue)占(zhan)4%，能(neng)效(xiao)低(di)于基准(zhun)水平的产(chan)能约(yue)占(zhan)30%；转(zhuan)炉工序能(neng)效优(you)于标杆水(shui)平(ping)的产(chan)能约(yue)占6%，能(neng)效(xiao)低于基(ji)准(zhun)水(shui)平的产能(neng)约占30%。

  控碳很难(nan)吗(ma)？难(nan)。以(yi)高(gao)炉(lu)为例(li)，根(gen)据日本(ben)专(zhuan)家(jia)对生(sheng)产１吨铁所(suo)需能耗(hao)计算，高炉炼铁(tie)过(guo)程(cheng)最(zui)低纯碳消耗量为(wei)414千克／吨(dun)，仅此能耗就(jiu)约占钢铁(tie)长流程总能耗(hao)的60%。“目(mu)前，长流程钢铁生产(chan)仍是(shi)中国钢(gang)铁(tie)生(sheng)产的主(zhu)要生产工(gong)艺(yi)。”北(bei)京(jing)科(ke)技大学(xue)冶(ye)金(jin)与生(sheng)态(tai)工程(cheng)学(xue)院教授(shou)白皓对记(ji)者(zhe)表示(shi)，没(mei)有(you)这(zhe)些(xie)能耗，高炉就无法(fa)实现(xian)炼铁(tie)过(guo)程，这也(ye)是(shi)钢(gang)铁(tie)工业(ye)吨(dun)钢(gang)能(neng)耗(hao)高(gao)的(de)一个(ge)重(zhong)要原因。

  “面对(dui)双碳(tan)目(mu)标，钢(gang)铁行业减(jian)碳(tan)、控(kong)碳的路径之一就是(shi)从高(gao)炉(lu)到(dao)非(fei)高炉(lu)。”兰(lan)格(ge)钢铁(tie)研(yan)究(jiu)中心(xin)副主任葛昕表(biao)示(shi)，去年底(di)开(kai)始(shi)，国内部分钢铁(tie)生(sheng)产(chan)企业在现有(you)钢铁产能(neng)置换中就存(cun)在(zai)明显(xian)的(de)长(zhang)流程向短流程转向(xiang)的(de)趋(qu)势，其(qi)目标为(wei)了在未来(lai)钢(gang)铁行(xing)业(ye)的(de)竞(jing)争(zheng)中(zhong)取得先(xian)机(ji)。

  02  “氢”装上(shang)阵(zhen)破(po)瓶颈

  “钢铁(tie)冶炼的长流程向(xiang)短(duan)流(liu)程转向(xiang)是(shi)控(kong)碳的(de)方(fang)式(shi)之(zhi)一(yi)，另(ling)一个更清(qing)洁(jie)的(de)冶(ye)炼方(fang)法就是氢(qing)能冶(ye)炼技术(shu)。”张(zhang)龙(long)强(qiang)介(jie)绍，氢(qing)能(neng)在冶(ye)金领域的创新(xin)与(yu)应(ying)用，将推动(dong)传(chuan)统(tong)“碳冶金”向(xiang)新(xin)型(xing)“氢(qing)冶金(jin)”转(zhuan)变，使钢(gang)铁(tie)生产摆脱对(dui)化石(shi)能(neng)源的(de)绝对(dui)依(yi)赖(lai)，一(yi)旦(dan)技(ji)术取(qu)得突(tu)破(po)，将(jiang)全面(mian)改变(bian)钢铁行(xing)业(ye)高(gao)碳(tan)排(pai)放的格(ge)局(ju)。

  2019年1月,中国宝武(wu)与中(zhong)核(he)集团、清(qing)华(hua)大(da)学签(qian)订《核能-制(zhi)氢(qing)-冶金(jin)耦合技术战(zhan)略合(he)作框架(jia)协议》,共同(tong)打造(zao)核(he)氢冶金(jin)产(chan)业(ye)联(lian)盟(meng)。前不(bu)久(jiu)，基(ji)于(yu)相(xiang)关技(ji)术(shu)，中国(guo)宝(bao)武(wu)旗(qi)下的宝钢股(gu)份(fen)在(zai)湛江基地开工建设(she)（一(yi)期）1 座百(bai)万(wan)吨(dun)级(ji)、具(ju)备(bei)全(quan)氢(qing)工(gong)艺试验(yan)条(tiao)件的(de)氢基(ji)竖(shu)炉(lu)直(zhi)接(jie)还原示(shi)范(fan)工(gong)程及(ji)配套(tao)设(she)施，可(ke)按不(bu)同比例(li)灵活(huo)使(shi)用(yong)焦炉(lu)煤气、天然(ran)气(qi)和氢(qing)气。

宝钢股份相(xiang)关(guan)负责(ze)人介(jie)绍，未(wei)来，湛江(jiang)基(ji)地(di)将在(zai)氢(qing)基竖炉的(de)基(ji)础(chu)上(shang)，利(li)用南(nan)海地区光伏、风能配套上“光-电(dian)-氢(qing)”“风(feng)-电-氢(qing)”绿色能(neng)源(yuan)，形(xing)成(cheng)与(yu)钢铁冶金工艺(yi)相匹配(pei)的全(quan)循环(huan)、封(feng)闭的流(liu)程，产线(xian)碳排放较长(zhang)流(liu)程(cheng)降(jiang)低90%以上(shang)，并(bing)通(tong)过碳(tan)捕(bu)集、森林碳(tan)汇等实(shi)现绿(lv)氢(qing)全(quan)流程零碳(tan)工(gong)厂。

  在清洁冶(ye)炼(lian)技(ji)术(shu)方面，北(bei)京科技大(da)学(xue)冶金工程(cheng)专业作(zuo)为(wei)世界一流建(jian)设学(xue)科，在(zai)钢(gang)铁冶(ye)金新技术方面具有强(qiang)大的研究(jiu)实力，目(mu)前(qian)已(yi)经(jing)在冶(ye)金与(yu)生态(tai)工(gong)程(cheng)学(xue)院(yuan)组(zu)建(jian)了二氧化(hua)碳(tan)科学(xue)研究(jiu)中(zhong)心，并加强(qiang)与企业(ye)深(shen)度(du)合(he)作(zuo)。2021年(nian)4月，拥有自(zi)主(zhu)知识(shi)产权(quan)的氢(qing)基(ji)熔(rong)融(rong)还原(yuan)冶(ye)炼(lian)技(ji)术(shu)在内(nei)蒙古自治(zhi)区乌(wu)海(hai)市成(cheng)功落地转(zhuan)化(hua)。该技术是(shi)由建(jian)龙(long)集(ji)团(tuan)与北京(jing)科技(ji)大学(xue)等(deng)科研单位联合开(kai)发出的第(di)一代(dai)氢(qing)基熔融(rong)还原(yuan)CISP新(xin)工艺，其关(guan)键设(she)备(bei)及零(ling)部(bu)件均实现(xian)国(guo)产(chan)化(hua)。

与(yu)此同时，“中(zhong)国(guo)钢(gang)铁企业在(zai)积(ji)极(ji)开(kai)展与减(jian)碳技术相(xiang)关的(de)研(yan)究(jiu)和实践(jian)中(zhong)也(ye)取得(de)了(le)诸多创(chuang)新(xin)成果(guo)。”张龙强(qiang)表示，在(zai)“2021全(quan)球(qiu)专利创新(xin)指(zhi)数(shu)”，排名(ming)前30名(ming)企业中有13家(jia)中(zhong)国钢铁(tie)企业(ye)入(ru)选(xuan)，其中中国(guo)宝武位(wei)列(lie)第(di)三，排在全(quan)球(qiu)专利(li)创新指(zhi)数(shu)第一(yi)阵营。

  在(zai)白(bai)皓(hao)看(kan)来(lai)，宝钢股份的(de)百万(wan)吨(dun)级氢(qing)基(ji)竖(shu)炉工(gong)程作(zuo)为低(di)碳(tan)冶金的示(shi)范工程(cheng)以及建龙集(ji)团的(de)氢(qing)基(ji)熔(rong)融还原冶(ye)炼(lian)技术(shu)的落地应(ying)用(yong)，无(wu)疑对我国钢(gang)铁(tie)行(xing)业(ye)的创(chuang)新(xin)引领(ling)、推动(dong)科(ke)学(xue)减(jian)碳(tan)具有(you)重(zhong)要(yao)意义。

 03  按(an)图索骥可控碳

 近(jin)年(nian)来(lai)，我国不同的(de)钢(gang)铁企(qi)业(ye)根据国(guo)家(jia)、地方、行(xing)业(ye)的(de)双碳政策(ce)以(yi)及(ji)结(jie)合(he)自(zi)身(shen)实(shi)际分(fen)别(bie)制(zhi)定碳减排(pai)规划和(he)路线图。“中(zhong)国宝武(wu)、河钢集(ji)团等(deng)企(qi)业(ye)已率先提(ti)出到(dao)2050年的(de)减(jian)碳(tan)技术路线。”白(bai)皓表(biao)示(shi)，以中(zhong)国宝武为例，其(qi)提出了绿色低碳(tan)发(fa)展(zhan)主要思(si)路(lu)，并(bing)在(zai)宝钢(gang)股份(fen)宝(bao)山基地(di)开(kai)展(zhan)富(fu)氢高(gao)炉(lu)试(shi)验(yan)、湛(zhan)江基地(di)开展氢基竖炉(lu)试(shi)验、梅山(shan)基(ji)地开展(zhan)大废(fei)钢(gang)试验(yan)，在(zai)八(ba)一(yi)钢铁(tie)开展富(fu)氧(yang)和炉(lu)顶煤气循环(huan)试验等(deng)。

  河钢(gang)集(ji)团提出的(de)技(ji)术路(lu)径包(bao)括优(you)化(hua)产(chan)业布(bu)局及流(liu)程结(jie)构变革(ge)，推进(jin)全(quan)流(liu)程(cheng)减排(pai)；优(you)化用(yong)能(neng)并(bing)构建(jian)多(duo)元(yuan)能源(yuan)结合(he)体(ti)系(xi)，加(jia)快(kuai)低碳(tan)转(zhuan)型(xing)；开(kai)展(zhan)全生(sheng)命周期评价(jia)，助力(li)钢铁材(cai)料性能和寿命(ming)提(ti)升；打(da)造低(di)碳(tan)循(xun)环(huan)经济(ji)产业链(lian)，实现(xian)协(xie)同(tong)降碳(tan)，开展低(di)碳研发技术示(shi)范(fan)等(deng)。

  张(zhang)龙强表示(shi)，当前(qian)，我(wo)国(guo)钢铁(tie)行(xing)业(ye)降(jiang)碳的主(zhu)要方(fang)向(xiang)包括：继(ji)续实(shi)施产能(neng)产量双(shuang)控，控(kong)制(zhi)粗钢总(zong)量；落(luo)实(shi)钢(gang)铁行业碳达峰(feng)实施方(fang)案(an)，统(tong)筹(chou)推进(jin)减污(wu)降(jiang)碳(tan)协(xie)同治(zhi)理(li)；有序推进(jin)结(jie)构调整(zheng)；开展(zhan)能(neng)效提(ti)升(sheng)及(ji)评估(gu)，支(zhi)持企(qi)业提(ti)高绿(lv)色(se)能(neng)源使(shi)用(yong)比例；制定(ding)氢冶金行动(dong)方案，加快推进低(di)碳(tan)冶炼(lian)技术研发(fa)应用。

  “实现碳(tan)达峰(feng)、碳(tan)中和(he)并(bing)非(fei)一蹴而就(jiu)，而(er)是(shi)全社(she)会(hui)的(de)一场持久(jiu)战(zhan)。”张龙(long)强(qiang)表示，行(xing)业(ye)企业应充分(fen)学习、了(le)解(jie)相关政(zheng)策(ce)，完整(zheng)、准(zhun)确(que)、全(quan)面贯彻(che)新发展(zhan)理(li)念，统(tong)筹(chou)兼顾、科学谋划(hua)、有序(xu)推进钢铁行(xing)业低碳(tan)发(fa)展，通(tong)过做(zuo)好顶层设计(ji)、加强标(biao)准引(yin)领(ling)、储(chu)备低(di)碳(tan)动能(neng)、夯(hang)实(shi)低(di)碳基(ji)础(chu)、革(ge)新低碳(tan)技术(shu)，推动(dong)双(shuang)碳(tan)目(mu)标实(shi)现(xian)。

  白皓(hao)建议，未(wei)来(lai)钢铁工(gong)业要(yao)实(shi)现碳(tan)达峰、碳(tan)中和目标，需要(yao)在流(liu)程结(jie)构、能(neng)源结构(gou)、生产(chan)工(gong)艺(yi)的变(bian)革，走低碳(tan)冶炼之路。推动(dong)行(xing)业资(zi)源综合利用、节(jie)能和减(jian)排(pai)三大维度(du)指(zhi)标(biao)的(de)显著(zhu)提升，只(zhi)有应用钢铁绿(lv)色低碳关键技术，钢(gang)铁(tie)企业(ye)才能实现良好(hao)的(de)经济、环境(jing)和(he)社(she)会效(xiao)益的(de)制(zhi)造(zao)模式(shi)