钢(gang)铁减(jian)“碳” “氢(qing)”装上阵(zhen)
作者(zhe)：admin 发(fa)布(bu)日期(qi)：2022/3/2 8:14:16
哐当哐当(dang)，哐(kuang)当当……2月15日(ri)，随(sui)着(zhe)一(yi)声(sheng)声(sheng)铿锵有力(li)的打(da)桩声(sheng)响(xiang)起(qi)，位(wei)于(yu)广东省湛江(jiang)市的宝(bao)山钢(gang)铁(tie)股(gu)份有(you)限(xian)公司(si)（下(xia)称宝钢(gang)股(gu)份(fen)）“零(ling)碳(tan)”冶炼(lian)项(xiang)目——拥有自(zi)主知识(shi)产(chan)权的国内(nei)首套百万(wan)吨级氢基(ji)竖(shu)炉(lu)全(quan)面(mian)施工建设，吹(chui)响(xiang)了我国钢铁(tie)行(xing)业向“零碳(tan)”制造(zao)技术进军(jun)的(de)号(hao)角(jiao)。
数(shu)据显(xian)示，目前我国钢铁(tie)行业CO2排放(fang)总量(liang)较(jiao)大（占(zhan)全国(guo)15%左(zuo)右(you)），是工(gong)业领域(yu)减(jian)碳的重点(dian)行(xing)业之一(yi)。为(wei)确(que)保(bao)2030年前碳达(da)峰，2月7日(ri)，工(gong)业和信(xin)息(xi)化部等(deng)三部(bu)委发(fa)布(bu)了(le) 《关(guan)于(yu)促进(jin)钢铁(tie)工(gong)业(ye)高质量(liang)发展(zhan)的指导意(yi)见(jian)》并(bing)指(zhi)出，坚(jian)持(chi)总量调(diao)控和科(ke)技(ji)创新降碳(tan)相结(jie)合，坚(jian)持源头治(zhi)理、过(guo)程(cheng)控(kong)制(zhi)和末(mo)端治理(li)相结(jie)合，全面(mian)推进(jin)超低排(pai)放(fang)改(gai)造(zao)，统(tong)筹(chou)推进(jin)减污(wu)降(jiang)碳协(xie)同(tong)治(zhi)理。
“双(shuang)碳目(mu)标倒(dao)逼我(wo)国(guo)钢铁(tie)行业技术创新。”冶(ye)金工业信(xin)息(xi)标准(zhun)研究院党(dang)委书记、院长张(zhang)龙(long)强对中国(guo)知识产(chan)权(quan)报(bao)记者表(biao)示，在(zai)双碳(tan)目(mu)标下，低(di)碳冶金的优(you)势将(jiang)促(cu)使国内(nei)各(ge)大(da)钢铁生产企(qi)业(ye)加大(da)低(di)碳(tan)冶(ye)金研(yan)发和投(tou)资力(li)度。未来，随(sui)着一(yi)大(da)批(pi)拥有(you)自(zi)主知识产(chan)权的“低(di)碳(tan)”钢铁(tie)冶(ye)金(jin)工艺技术(shu)不断落地，我国(guo)钢(gang)铁(tie)行(xing)业有望(wang)迎(ying)来(lai)“零碳(tan)”冶炼时(shi)代(dai)。
01 高(gao)炉减碳(tan)靠改(gai)造(zao)
2021年(nian)11月(yue)29日(ri)，大(da)型(xing)纪(ji)录(lu)片《钢铁脊(ji)梁》在(zai)中(zhong)央(yang)广播电(dian)视(shi)总台(tai)央(yang)视(shi)财(cai)经频(pin)道(dao)首播，全(quan)面讲(jiang)述钢(gang)铁行(xing)业(ye)具(ju)有(you)重大影(ying)响力(li)和(he)巨(ju)大(da)历史价(jia)值的故(gu)事(shi)。在(zai)纪(ji)录片中(zhong)出现(xian)的(de)汉冶(ye)萍煤(mei)铁厂矿(kuang)有限(xian)公(gong)司完(wan)整保(bao)留了汉(han)冶(ye)萍(ping)时(shi)期(qi)的(de)冶炼炉一座(zuo)，这(zhe)是我国(guo)现存(cun)最早(zao)的(de)近代(dai)工(gong)业中(zhong)钢铁冶炼(lian)遗(yi)址，具(ju)有非(fei)常高(gao)的(de)文物(wu)价值。
钢(gang)铁(tie)冶(ye)炼(lian)炉是钢(gang)铁生(sheng)产(chan)的基础(chu)设施，同时(shi)也(ye)是钢铁产业技(ji)术升(sheng)级(ji)的(de)重(zhong)点。按照钢铁(tie)生(sheng)产(chan)流程的(de)长短(duan)，可(ke)分为(wei)高(gao)炉-转(zhuan)炉长(zhang)流(liu)程(cheng)和(he)电弧炉(lu)短流程(cheng)的(de)钢(gang)铁(tie)生(sheng)产(chan)。长流程(cheng)冶炼(lian)一(yi)般指(zhi)在高炉中(zhong)以(yi)焦炭为(wei)还(hai)原(yuan)剂，对铁(tie)矿石进(jin)行冶(ye)炼(lian)，得(de)到铁水(shui)，然后铁(tie)水(shui)再移(yi)至转炉中(zhong)，通过吹氧去(qu)除多(duo)余的(de)碳(tan)、氧、磷(lin)和剩余的硫(liu)，得(de)到成分(fen)合格(ge)的(de)钢(gang)水(shui)。短流程(cheng)冶(ye)炼(lian)一般(ban)是(shi)指用电弧(hu)炉(lu)对(dui)以(yi)废(fei)钢为主的(de)原(yuan)料进行加热冶(ye)炼(lian)。
目(mu)前，我(wo)国钢铁(tie)工(gong)业(ye)以高炉-转炉(lu)长流(liu)程生产为(wei)主，一次(ci)能源(yuan)消(xiao)耗结(jie)构主(zhu)要为(wei)煤炭(tan)，节(jie)能(neng)降碳(tan)改造(zao)升级(ji)潜(qian)力(li)较(jiao)大(da)。根据(ju)最(zui)近发(fa)布的(de)《钢铁(tie)行业节(jie)能(neng)降碳(tan)改造(zao)升级(ji)实施(shi)指南(nan)》披露，截(jie)至2020年底，我(wo)国(guo)钢(gang)铁行业高(gao)炉工序(xu)能效(xiao)优于(yu)标杆(gan)水平的(de)产能(neng)约占4%，能(neng)效低于基(ji)准水平的(de)产(chan)能约(yue)占(zhan)30%；转炉工序能(neng)效(xiao)优(you)于(yu)标(biao)杆水(shui)平(ping)的(de)产(chan)能(neng)约占(zhan)6%，能(neng)效低(di)于(yu)基(ji)准(zhun)水平(ping)的产能约占30%。
控碳很(hen)难(nan)吗(ma)？难。以高炉(lu)为(wei)例，根据日(ri)本(ben)专(zhuan)家(jia)对(dui)生(sheng)产１吨铁所需能耗(hao)计算(suan)，高炉(lu)炼铁过程最(zui)低纯(chun)碳消(xiao)耗(hao)量为(wei)414千(qian)克／吨，仅(jin)此能耗就约(yue)占钢铁长(zhang)流程(cheng)总能(neng)耗(hao)的60%。“目前(qian)，长(zhang)流程(cheng)钢(gang)铁(tie)生产(chan)仍是中(zhong)国(guo)钢铁生(sheng)产(chan)的主要(yao)生产(chan)工艺(yi)。”北京科(ke)技(ji)大(da)学冶金(jin)与(yu)生态(tai)工程学(xue)院教(jiao)授(shou)白皓(hao)对(dui)记者表示(shi)，没有这些(xie)能耗，高(gao)炉就(jiu)无(wu)法(fa)实现(xian)炼铁过程，这也(ye)是钢铁工业(ye)吨钢(gang)能耗(hao)高(gao)的一(yi)个(ge)重要(yao)原因(yin)。
“面(mian)对(dui)双碳(tan)目(mu)标，钢(gang)铁(tie)行业减(jian)碳(tan)、控碳的(de)路径之一就是(shi)从高(gao)炉到非高(gao)炉。”兰格(ge)钢(gang)铁研究中(zhong)心(xin)副主任葛(ge)昕(xin)表示，去年(nian)底(di)开(kai)始(shi)，国(guo)内部分钢铁生(sheng)产企业(ye)在(zai)现(xian)有(you)钢(gang)铁(tie)产(chan)能(neng)置换中就(jiu)存(cun)在明显的长流程向短流(liu)程转(zhuan)向(xiang)的趋势，其目标为(wei)了(le)在未(wei)来(lai)钢(gang)铁(tie)行业(ye)的竞(jing)争中(zhong)取得(de)先(xian)机(ji)。
02 “氢”装上(shang)阵破(po)瓶(ping)颈
“钢(gang)铁冶(ye)炼的长(zhang)流(liu)程向(xiang)短流程转向是控碳(tan)的(de)方(fang)式之一，另一个更(geng)清洁(jie)的(de)冶(ye)炼方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)氢能冶(ye)炼技术。”张龙(long)强介绍(shao)，氢(qing)能在(zai)冶金(jin)领域的(de)创(chuang)新与(yu)应用(yong)，将推动(dong)传统(tong)“碳冶(ye)金(jin)”向(xiang)新(xin)型(xing)“氢冶金(jin)”转(zhuan)变(bian)，使(shi)钢(gang)铁生产(chan)摆脱(tuo)对(dui)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)的绝对(dui)依(yi)赖(lai)，一(yi)旦(dan)技术取得突(tu)破(po)，将(jiang)全面改(gai)变(bian)钢铁行业(ye)高碳(tan)排放的(de)格(ge)局(ju)。
2019年(nian)1月,中(zhong)国宝(bao)武与中核(he)集(ji)团(tuan)、清(qing)华大学(xue)签(qian)订《核能-制(zhi)氢(qing)-冶金(jin)耦(ou)合技(ji)术(shu)战(zhan)略合作框(kuang)架协(xie)议》,共同(tong)打造核(he)氢冶金产(chan)业(ye)联盟。前不久(jiu)，基于(yu)相关(guan)技(ji)术，中国宝武旗下(xia)的(de)宝钢股份(fen)在湛江基(ji)地开(kai)工(gong)建(jian)设（一(yi)期(qi)）1 座百万吨(dun)级(ji)、具备全(quan)氢(qing)工艺(yi)试(shi)验条件(jian)的氢(qing)基竖(shu)炉直(zhi)接还原示范工程及(ji)配套设施，可(ke)按不同(tong)比(bi)例灵活(huo)使用焦炉煤气(qi)、天(tian)然(ran)气和(he)氢(qing)气(qi)。
宝钢股(gu)份(fen)相(xiang)关负(fu)责人介(jie)绍，未(wei)来，湛(zhan)江(jiang)基(ji)地将在(zai)氢基(ji)竖(shu)炉的基础上(shang)，利用南(nan)海地区(qu)光伏、风(feng)能(neng)配套(tao)上“光-电-氢(qing)”“风-电-氢(qing)”绿色(se)能(neng)源(yuan)，形(xing)成(cheng)与钢铁(tie)冶(ye)金工艺(yi)相匹配的(de)全(quan)循环(huan)、封(feng)闭(bi)的(de)流程(cheng)，产(chan)线碳排放较(jiao)长流(liu)程(cheng)降低(di)90%以(yi)上，并通过碳(tan)捕集、森(sen)林碳汇等实(shi)现绿氢(qing)全流程零碳(tan)工厂。
在(zai)清洁冶炼(lian)技(ji)术方(fang)面(mian)，北(bei)京(jing)科技(ji)大学冶金(jin)工程专(zhuan)业作为(wei)世(shi)界一(yi)流建设(she)学科(ke)，在(zai)钢(gang)铁(tie)冶(ye)金(jin)新(xin)技术(shu)方(fang)面具(ju)有(you)强大(da)的(de)研究实力，目前已经在冶金与生态工程(cheng)学院组(zu)建(jian)了(le)二氧(yang)化(hua)碳科(ke)学(xue)研究中心，并(bing)加强(qiang)与企(qi)业深度(du)合作(zuo)。2021年(nian)4月，拥(yong)有自主(zhu)知(zhi)识(shi)产(chan)权的氢(qing)基熔融还原冶炼(lian)技(ji)术在(zai)内(nei)蒙(meng)古自(zi)治(zhi)区乌海(hai)市成功落(luo)地转化。该技术是由建(jian)龙集团与(yu)北(bei)京(jing)科(ke)技大(da)学等科(ke)研(yan)单位联合(he)开(kai)发(fa)出的第一(yi)代(dai)氢基(ji)熔(rong)融还原CISP新(xin)工艺(yi)，其(qi)关(guan)键设(she)备(bei)及(ji)零(ling)部件均(jun)实(shi)现国产化(hua)。
与(yu)此(ci)同(tong)时，“中国(guo)钢铁企(qi)业(ye)在积极(ji)开展与(yu)减碳(tan)技术相(xiang)关的研(yan)究和实(shi)践(jian)中也(ye)取(qu)得了诸多创(chuang)新(xin)成果(guo)。”张龙(long)强(qiang)表(biao)示，在(zai)“2021全(quan)球专(zhuan)利创新(xin)指数”，排名(ming)前30名(ming)企业(ye)中(zhong)有13家中国钢(gang)铁企(qi)业入选(xuan)，其(qi)中中国(guo)宝(bao)武(wu)位列第三(san)，排在全球(qiu)专利创新指数第(di)一阵营(ying)。
在白(bai)皓看来，宝(bao)钢(gang)股(gu)份(fen)的(de)百(bai)万(wan)吨(dun)级氢基(ji)竖炉(lu)工(gong)程作(zuo)为(wei)低碳(tan)冶(ye)金的(de)示范(fan)工程以(yi)及(ji)建龙集团(tuan)的氢基熔融还原冶(ye)炼技(ji)术的(de)落地应(ying)用(yong)，无疑对我国钢(gang)铁(tie)行(xing)业(ye)的(de)创新引领、推(tui)动(dong)科学(xue)减碳具有重(zhong)要(yao)意义。
03 按图(tu)索(suo)骥可(ke)控(kong)碳(tan)
近(jin)年(nian)来，我(wo)国不(bu)同的(de)钢铁企业根据(ju)国(guo)家(jia)、地(di)方、行(xing)业的双(shuang)碳政策以(yi)及(ji)结(jie)合(he)自身(shen)实际分别制(zhi)定碳(tan)减(jian)排(pai)规(gui)划和(he)路线(xian)图(tu)。“中国宝(bao)武、河(he)钢(gang)集(ji)团等(deng)企(qi)业(ye)已(yi)率(lv)先提出到2050年的(de)减碳技术(shu)路(lu)线。”白皓(hao)表示(shi)，以中(zhong)国(guo)宝(bao)武(wu)为例(li)，其提(ti)出(chu)了(le)绿色低碳发(fa)展(zhan)主要(yao)思路，并(bing)在(zai)宝钢(gang)股份宝(bao)山(shan)基(ji)地(di)开(kai)展(zhan)富(fu)氢(qing)高炉试(shi)验(yan)、湛江基地开展氢基(ji)竖炉(lu)试验、梅山(shan)基(ji)地(di)开(kai)展(zhan)大(da)废钢(gang)试(shi)验(yan)，在八(ba)一钢(gang)铁开(kai)展(zhan)富氧(yang)和(he)炉(lu)顶(ding)煤气循环(huan)试(shi)验(yan)等。
河钢(gang)集(ji)团(tuan)提(ti)出的(de)技(ji)术(shu)路(lu)径(jing)包括(kuo)优化产业(ye)布局及(ji)流程(cheng)结(jie)构变革(ge)，推(tui)进全(quan)流(liu)程减排(pai)；优(you)化(hua)用能(neng)并(bing)构建多(duo)元(yuan)能源(yuan)结合(he)体系，加快(kuai)低(di)碳转型(xing)；开(kai)展全(quan)生(sheng)命(ming)周期(qi)评价，助力钢(gang)铁(tie)材料(liao)性(xing)能和寿(shou)命(ming)提(ti)升(sheng)；打(da)造(zao)低碳循(xun)环(huan)经(jing)济(ji)产(chan)业(ye)链，实现协同降碳，开(kai)展(zhan)低碳研(yan)发技术(shu)示范等。
张(zhang)龙强表(biao)示(shi)，当(dang)前(qian)，我(wo)国(guo)钢(gang)铁(tie)行业降(jiang)碳(tan)的(de)主(zhu)要方(fang)向包(bao)括(kuo)：继续(xu)实(shi)施(shi)产能(neng)产量双控，控制粗钢(gang)总(zong)量(liang)；落实钢(gang)铁行(xing)业(ye)碳(tan)达(da)峰实施(shi)方案(an)，统筹(chou)推进减(jian)污降(jiang)碳(tan)协同治(zhi)理(li)；有序推(tui)进(jin)结(jie)构(gou)调(diao)整(zheng)；开展(zhan)能效(xiao)提(ti)升及评(ping)估(gu)，支(zhi)持企(qi)业(ye)提(ti)高(gao)绿(lv)色(se)能源(yuan)使用比例；制定氢(qing)冶金(jin)行(xing)动方案，加(jia)快(kuai)推(tui)进(jin)低碳(tan)冶(ye)炼技(ji)术(shu)研发(fa)应(ying)用。
“实现碳(tan)达(da)峰(feng)、碳(tan)中和并(bing)非一蹴(cu)而就，而(er)是(shi)全社(she)会(hui)的(de)一(yi)场(chang)持(chi)久战(zhan)。”张龙(long)强(qiang)表(biao)示，行业企(qi)业(ye)应充分学习(xi)、了解(jie)相关政策(ce)，完(wan)整(zheng)、准确(que)、全面(mian)贯(guan)彻(che)新发(fa)展理(li)念，统筹兼顾、科(ke)学谋划(hua)、有序推(tui)进(jin)钢铁(tie)行(xing)业低(di)碳(tan)发(fa)展(zhan)，通过(guo)做(zuo)好顶层(ceng)设(she)计(ji)、加(jia)强标(biao)准引领(ling)、储备(bei)低碳(tan)动(dong)能(neng)、夯(hang)实(shi)低(di)碳(tan)基(ji)础、革新低碳(tan)技(ji)术(shu)，推动双(shuang)碳目(mu)标(biao)实(shi)现。
白皓(hao)建(jian)议，未(wei)来钢(gang)铁(tie)工(gong)业(ye)要实现(xian)碳(tan)达(da)峰、碳中和目标，需要(yao)在流(liu)程(cheng)结构(gou)、能源结(jie)构(gou)、生产工艺的(de)变(bian)革，走(zou)低(di)碳(tan)冶(ye)炼之路(lu)。推(tui)动行(xing)业资(zi)源综(zong)合(he)利(li)用、节(jie)能和减(jian)排三大维(wei)度指(zhi)标(biao)的显(xian)著提(ti)升(sheng)，只有(you)应(ying)用(yong)钢铁(tie)绿(lv)色低(di)碳关(guan)键(jian)技术(shu)，钢(gang)铁企(qi)业(ye)才能(neng)实(shi)现良好(hao)的经(jing)济、环(huan)境(jing)和社会(hui)效(xiao)益的制(zhi)造(zao)模(mo)式
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