数据(ju)显示(shi)，目前(qian)我(wo)国(guo)钢铁行业(ye)CO2排放(fang)总(zong)量(liang)较大（占全国(guo)15%左右(you)），是(shi)工(gong)业(ye)领(ling)域减碳的重(zhong)点行业之(zhi)一(yi)。为确(que)保(bao)2030年(nian)前(qian)碳达(da)峰，2月(yue)7日，工业和信(xin)息(xi)化(hua)部等三(san)部(bu)委(wei)发(fa)布(bu)了   《关(guan)于(yu)促(cu)进(jin)钢铁(tie)工(gong)业(ye)高(gao)质量发(fa)展(zhan)的指导意见》并(bing)指(zhi)出(chu)，坚(jian)持(chi)总(zong)量(liang)调(diao)控(kong)和(he)科(ke)技创(chuang)新降碳相(xiang)结(jie)合，坚(jian)持(chi)源(yuan)头治(zhi)理、过程控(kong)制(zhi)和(he)末(mo)端(duan)治理相结(jie)合，全(quan)面(mian)推进(jin)超低(di)排(pai)放(fang)改造(zao)，统筹(chou)推(tui)进(jin)减(jian)污降(jiang)碳(tan)协同治理。

  “双碳(tan)目(mu)标倒(dao)逼(bi)我国钢铁(tie)行(xing)业(ye)技(ji)术创新(xin)。”冶(ye)金(jin)工业信息(xi)标准(zhun)研究(jiu)院(yuan)党(dang)委书(shu)记(ji)、院长张龙强(qiang)对(dui)中(zhong)国(guo)知识产权报(bao)记者(zhe)表(biao)示，在(zai)双碳(tan)目标下，低碳冶金的优(you)势(shi)将(jiang)促(cu)使(shi)国内(nei)各(ge)大(da)钢(gang)铁生产企(qi)业加大低碳冶(ye)金(jin)研(yan)发和(he)投(tou)资(zi)力度(du)。未来，随(sui)着(zhe)一(yi)大(da)批拥(yong)有自主(zhu)知(zhi)识产权(quan)的“低碳(tan)”钢(gang)铁(tie)冶(ye)金工艺技术(shu)不(bu)断落(luo)地(di)，我(wo)国钢铁行(xing)业(ye)有(you)望迎来“零碳(tan)”冶炼(lian)时(shi)代。

  01  高炉(lu)减(jian)碳靠(kao)改(gai)造

  2021年(nian)11月29日，大型纪录片(pian)《钢(gang)铁脊梁(liang)》在(zai)中(zhong)央(yang)广播电(dian)视(shi)总台(tai)央视(shi)财(cai)经频道(dao)首播，全(quan)面(mian)讲述钢铁(tie)行业具(ju)有重(zhong)大影(ying)响(xiang)力(li)和巨大历(li)史(shi)价(jia)值的(de)故事。在(zai)纪录(lu)片中出(chu)现(xian)的(de)汉(han)冶(ye)萍(ping)煤(mei)铁(tie)厂矿(kuang)有(you)限(xian)公司(si)完(wan)整保留(liu)了(le)汉冶(ye)萍时期的冶炼(lian)炉(lu)一(yi)座(zuo)，这(zhe)是我(wo)国(guo)现(xian)存(cun)最早(zao)的近代工业中钢(gang)铁冶(ye)炼(lian)遗(yi)址，具(ju)有非(fei)常(chang)高(gao)的(de)文(wen)物(wu)价(jia)值(zhi)。

钢(gang)铁冶(ye)炼(lian)炉(lu)是钢铁生产的基础(chu)设(she)施，同时也是(shi)钢铁(tie)产业技(ji)术(shu)升(sheng)级的重(zhong)点(dian)。按照(zhao)钢(gang)铁(tie)生产流程的长(zhang)短(duan)，可(ke)分为高(gao)炉-转炉(lu)长(zhang)流程(cheng)和电弧炉短流(liu)程(cheng)的钢(gang)铁生(sheng)产。长流程冶(ye)炼(lian)一(yi)般指(zhi)在(zai)高(gao)炉中以焦炭为还(hai)原(yuan)剂，对铁矿石(shi)进(jin)行冶炼(lian)，得(de)到(dao)铁水(shui)，然后(hou)铁水再(zai)移至转炉中，通(tong)过(guo)吹(chui)氧去除多(duo)余的(de)碳(tan)、氧、磷和(he)剩(sheng)余的硫(liu)，得(de)到(dao)成分合(he)格的钢水。短流程(cheng)冶(ye)炼(lian)一般(ban)是指用(yong)电(dian)弧(hu)炉对(dui)以废(fei)钢(gang)为主(zhu)的(de)原料进(jin)行(xing)加热(re)冶炼。

  目前，我(wo)国钢(gang)铁工(gong)业以(yi)高炉-转炉长流程(cheng)生产(chan)为主，一(yi)次(ci)能源(yuan)消耗(hao)结(jie)构(gou)主要(yao)为煤(mei)炭(tan)，节(jie)能(neng)降(jiang)碳改(gai)造(zao)升(sheng)级潜(qian)力(li)较(jiao)大。根据(ju)最近发(fa)布(bu)的(de)《钢铁行业(ye)节(jie)能(neng)降(jiang)碳(tan)改(gai)造(zao)升级(ji)实施指南(nan)》披露，截(jie)至2020年底(di)，我(wo)国(guo)钢(gang)铁行业(ye)高炉工序(xu)能(neng)效(xiao)优(you)于标杆(gan)水平(ping)的产能约占(zhan)4%，能(neng)效低(di)于基准(zhun)水(shui)平的产能约占30%；转炉(lu)工(gong)序能效(xiao)优(you)于标杆(gan)水平的(de)产能约占(zhan)6%，能效(xiao)低(di)于基(ji)准水(shui)平(ping)的产(chan)能约占30%。

  控(kong)碳很难吗？难(nan)。以高炉(lu)为例(li)，根(gen)据(ju)日(ri)本(ben)专家(jia)对生(sheng)产１吨(dun)铁(tie)所需能耗(hao)计(ji)算，高(gao)炉炼铁过(guo)程(cheng)最(zui)低纯碳(tan)消(xiao)耗(hao)量为414千(qian)克／吨，仅此能(neng)耗(hao)就(jiu)约占钢(gang)铁(tie)长(zhang)流(liu)程(cheng)总能耗的60%。“目(mu)前，长流程(cheng)钢(gang)铁(tie)生(sheng)产仍是(shi)中国钢(gang)铁生产的主要生(sheng)产工(gong)艺。”北京科(ke)技大学冶(ye)金与生(sheng)态(tai)工(gong)程(cheng)学院教(jiao)授(shou)白(bai)皓对记(ji)者(zhe)表示(shi)，没有(you)这些能耗(hao)，高(gao)炉(lu)就(jiu)无法(fa)实现(xian)炼铁(tie)过程(cheng)，这也是(shi)钢(gang)铁(tie)工业(ye)吨钢(gang)能耗高(gao)的一个重(zhong)要原因。

  “面(mian)对双碳目标(biao)，钢(gang)铁(tie)行业减碳、控(kong)碳的路径之一(yi)就是(shi)从高炉到非(fei)高(gao)炉。”兰(lan)格钢铁(tie)研究(jiu)中(zhong)心副(fu)主任葛昕(xin)表示，去年(nian)底(di)开(kai)始(shi)，国内部分(fen)钢(gang)铁(tie)生产企(qi)业在(zai)现(xian)有(you)钢(gang)铁(tie)产能置换中就存在(zai)明(ming)显的长(zhang)流(liu)程(cheng)向(xiang)短流程转向的趋势，其(qi)目(mu)标(biao)为(wei)了(le)在未(wei)来钢铁(tie)行(xing)业(ye)的(de)竞(jing)争中取(qu)得(de)先(xian)机(ji)。

  02  “氢”装上阵破瓶颈

  “钢铁冶(ye)炼的(de)长流程向(xiang)短流程(cheng)转向(xiang)是(shi)控(kong)碳的方式(shi)之一，另(ling)一个更清洁的冶(ye)炼方(fang)法(fa)就是氢能(neng)冶炼(lian)技术(shu)。”张(zhang)龙强介(jie)绍(shao)，氢能(neng)在冶金领(ling)域(yu)的(de)创新(xin)与(yu)应用，将(jiang)推(tui)动传统(tong)“碳冶(ye)金(jin)”向新型“氢(qing)冶金”转(zhuan)变(bian)，使钢铁(tie)生(sheng)产(chan)摆脱对(dui)化(hua)石能源(yuan)的(de)绝对依赖，一(yi)旦(dan)技(ji)术(shu)取(qu)得(de)突破，将(jiang)全(quan)面(mian)改(gai)变(bian)钢铁(tie)行(xing)业高(gao)碳(tan)排(pai)放的格(ge)局(ju)。

  2019年1月,中国(guo)宝武与中核(he)集团(tuan)、清(qing)华大学(xue)签订《核(he)能(neng)-制(zhi)氢(qing)-冶金耦合(he)技术战(zhan)略(lve)合(he)作框(kuang)架(jia)协(xie)议(yi)》,共(gong)同打(da)造核(he)氢冶(ye)金产业(ye)联(lian)盟(meng)。前不久(jiu)，基(ji)于相关(guan)技术，中国(guo)宝武旗下(xia)的宝钢(gang)股(gu)份(fen)在湛(zhan)江基(ji)地开工(gong)建(jian)设(she)（一期(qi)）1 座百万(wan)吨级、具(ju)备(bei)全氢工艺(yi)试(shi)验条(tiao)件的(de)氢(qing)基(ji)竖炉直(zhi)接(jie)还原(yuan)示范工(gong)程及(ji)配(pei)套(tao)设施(shi)，可(ke)按不同比(bi)例(li)灵活(huo)使(shi)用焦炉煤气、天(tian)然(ran)气(qi)和氢气(qi)。

宝钢股(gu)份(fen)相(xiang)关负责人介绍(shao)，未来，湛(zhan)江基(ji)地将(jiang)在(zai)氢基(ji)竖(shu)炉的基础(chu)上，利(li)用(yong)南(nan)海(hai)地区(qu)光(guang)伏、风能配套上(shang)“光(guang)-电(dian)-氢(qing)”“风-电-氢”绿色能源(yuan)，形成与(yu)钢(gang)铁冶(ye)金工(gong)艺相匹配的全循(xun)环(huan)、封闭(bi)的(de)流(liu)程(cheng)，产线(xian)碳(tan)排放(fang)较长(zhang)流(liu)程(cheng)降(jiang)低90%以(yi)上(shang)，并(bing)通过碳捕集(ji)、森林(lin)碳汇(hui)等实现(xian)绿(lv)氢全(quan)流程零(ling)碳工(gong)厂。

  在清(qing)洁冶炼(lian)技术(shu)方(fang)面，北京(jing)科技大(da)学(xue)冶(ye)金(jin)工(gong)程(cheng)专业(ye)作(zuo)为世(shi)界一(yi)流(liu)建设学(xue)科，在钢铁冶(ye)金(jin)新技术方(fang)面具(ju)有强大的(de)研究(jiu)实力(li)，目前已经(jing)在冶金与(yu)生态(tai)工(gong)程(cheng)学院(yuan)组建了二(er)氧(yang)化(hua)碳科(ke)学研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)，并(bing)加(jia)强(qiang)与(yu)企业深(shen)度合作(zuo)。2021年4月，拥(yong)有(you)自(zi)主(zhu)知(zhi)识产(chan)权的(de)氢(qing)基(ji)熔融还原冶(ye)炼(lian)技(ji)术(shu)在内(nei)蒙(meng)古(gu)自(zi)治(zhi)区(qu)乌海市成功(gong)落(luo)地转(zhuan)化(hua)。该技术(shu)是由建龙(long)集(ji)团与北京科技(ji)大学等科(ke)研(yan)单(dan)位联合开发(fa)出的(de)第一代(dai)氢(qing)基(ji)熔融(rong)还原CISP新工(gong)艺，其关(guan)键设备及(ji)零(ling)部(bu)件均实现国产化(hua)。

与(yu)此同时，“中(zhong)国(guo)钢(gang)铁(tie)企(qi)业在积(ji)极(ji)开(kai)展(zhan)与减碳技(ji)术(shu)相关的研(yan)究和(he)实(shi)践(jian)中(zhong)也(ye)取得(de)了(le)诸(zhu)多创(chuang)新成果(guo)。”张(zhang)龙强表示(shi)，在“2021全(quan)球专(zhuan)利创新(xin)指(zhi)数”，排名(ming)前(qian)30名(ming)企业(ye)中(zhong)有(you)13家中(zhong)国(guo)钢铁企(qi)业(ye)入选(xuan)，其(qi)中中(zhong)国宝武位(wei)列第(di)三，排在全球专(zhuan)利(li)创(chuang)新(xin)指数(shu)第(di)一(yi)阵营。

  在白皓看来(lai)，宝钢股(gu)份(fen)的百万(wan)吨级(ji)氢(qing)基(ji)竖炉工程作为(wei)低(di)碳(tan)冶金(jin)的示(shi)范工(gong)程以(yi)及建龙集团的氢(qing)基熔融(rong)还(hai)原冶(ye)炼技术(shu)的落地应用(yong)，无(wu)疑对(dui)我(wo)国钢(gang)铁行业的创新(xin)引(yin)领、推(tui)动科(ke)学减(jian)碳(tan)具有重要(yao)意义(yi)。

 03  按图索(suo)骥(ji)可(ke)控碳(tan)

 近年来(lai)，我(wo)国不(bu)同的(de)钢铁(tie)企(qi)业(ye)根(gen)据国家(jia)、地方(fang)、行(xing)业的双碳政(zheng)策以(yi)及结合(he)自身实际(ji)分别(bie)制(zhi)定(ding)碳(tan)减(jian)排规(gui)划(hua)和(he)路线(xian)图。“中国宝武(wu)、河钢(gang)集团等(deng)企业已(yi)率(lv)先提出到2050年的减(jian)碳技术(shu)路(lu)线。”白(bai)皓(hao)表示，以(yi)中国(guo)宝(bao)武(wu)为例(li)，其(qi)提(ti)出(chu)了(le)绿(lv)色(se)低(di)碳(tan)发展(zhan)主(zhu)要(yao)思(si)路，并(bing)在宝(bao)钢股份(fen)宝(bao)山基地开展(zhan)富氢(qing)高炉(lu)试(shi)验、湛江(jiang)基(ji)地(di)开展(zhan)氢基竖炉(lu)试验(yan)、梅山(shan)基(ji)地开(kai)展大废钢试(shi)验(yan)，在八一(yi)钢铁开(kai)展富氧(yang)和(he)炉(lu)顶煤(mei)气循(xun)环试(shi)验(yan)等(deng)。

  河钢集(ji)团(tuan)提出的技(ji)术(shu)路径(jing)包(bao)括优化(hua)产(chan)业布(bu)局及(ji)流(liu)程结构变革(ge)，推(tui)进(jin)全(quan)流(liu)程减(jian)排(pai)；优(you)化(hua)用能并(bing)构建(jian)多元(yuan)能源(yuan)结(jie)合体(ti)系(xi)，加快低(di)碳(tan)转(zhuan)型(xing)；开(kai)展全(quan)生命(ming)周(zhou)期(qi)评价(jia)，助力(li)钢(gang)铁(tie)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)和寿(shou)命(ming)提(ti)升(sheng)；打(da)造(zao)低碳循环经(jing)济产业(ye)链(lian)，实(shi)现协(xie)同降碳(tan)，开(kai)展低(di)碳(tan)研发技(ji)术示(shi)范(fan)等(deng)。

  张龙强表示，当前(qian)，我(wo)国钢(gang)铁(tie)行(xing)业(ye)降(jiang)碳的(de)主(zhu)要方向(xiang)包(bao)括(kuo)：继(ji)续实施产能产(chan)量(liang)双(shuang)控(kong)，控(kong)制(zhi)粗钢总量(liang)；落(luo)实钢铁行(xing)业碳达(da)峰(feng)实施(shi)方案(an)，统(tong)筹推进(jin)减(jian)污(wu)降(jiang)碳协(xie)同(tong)治理；有序(xu)推(tui)进(jin)结构调整(zheng)；开(kai)展(zhan)能(neng)效(xiao)提升及(ji)评(ping)估，支(zhi)持(chi)企业(ye)提(ti)高(gao)绿(lv)色能(neng)源使用比例；制(zhi)定氢冶(ye)金行动方案，加(jia)快(kuai)推进(jin)低(di)碳(tan)冶炼(lian)技(ji)术(shu)研(yan)发应(ying)用。

  “实现碳达峰(feng)、碳中和(he)并(bing)非(fei)一(yi)蹴(cu)而(er)就，而是(shi)全社会(hui)的一场持久(jiu)战(zhan)。”张龙强表(biao)示(shi)，行(xing)业(ye)企业(ye)应(ying)充(chong)分(fen)学(xue)习、了解(jie)相(xiang)关(guan)政(zheng)策，完整(zheng)、准确、全(quan)面贯彻(che)新(xin)发(fa)展理念(nian)，统(tong)筹兼(jian)顾(gu)、科学(xue)谋划、有序(xu)推(tui)进钢铁行业(ye)低碳(tan)发展，通(tong)过做好(hao)顶层设(she)计(ji)、加(jia)强标(biao)准(zhun)引领(ling)、储备(bei)低(di)碳动(dong)能、夯实(shi)低(di)碳基(ji)础(chu)、革(ge)新(xin)低碳技术，推(tui)动双碳(tan)目(mu)标(biao)实现(xian)。

  白皓(hao)建议(yi)，未(wei)来钢铁工业要实现碳达峰(feng)、碳(tan)中和目标(biao)，需(xu)要在(zai)流(liu)程结(jie)构、能(neng)源结(jie)构(gou)、生(sheng)产(chan)工(gong)艺的变革，走低碳冶(ye)炼(lian)之路(lu)。推动行业(ye)资源综(zong)合(he)利用、节(jie)能(neng)和(he)减排(pai)三大(da)维度指(zhi)标的(de)显(xian)著提升(sheng)，只有(you)应(ying)用(yong)钢(gang)铁(tie)绿色(se)低碳关键(jian)技(ji)术，钢(gang)铁(tie)企业才(cai)能实(shi)现(xian)良好的经(jing)济(ji)、环(huan)境和(he)社会效益的制造(zao)模(mo)式