数据(ju)显示(shi)，目(mu)前(qian)我国(guo)钢铁(tie)行业(ye)CO2排(pai)放(fang)总(zong)量(liang)较(jiao)大（占全国(guo)15%左(zuo)右(you)），是工(gong)业(ye)领域(yu)减碳的(de)重点(dian)行业(ye)之一(yi)。为确(que)保(bao)2030年(nian)前(qian)碳达(da)峰，2月7日，工业和信(xin)息化部(bu)等三(san)部委发布了(le)   《关于(yu)促(cu)进钢铁(tie)工业高(gao)质(zhi)量发展的指导(dao)意(yi)见》并指(zhi)出(chu)，坚持(chi)总(zong)量(liang)调控(kong)和(he)科技创(chuang)新降(jiang)碳相结合，坚持(chi)源头(tou)治理、过(guo)程控制和末端(duan)治(zhi)理相(xiang)结(jie)合，全(quan)面(mian)推进超(chao)低(di)排(pai)放(fang)改(gai)造，统筹推进(jin)减(jian)污降碳(tan)协(xie)同治(zhi)理(li)。

  “双(shuang)碳(tan)目(mu)标倒(dao)逼(bi)我(wo)国钢(gang)铁(tie)行业(ye)技(ji)术(shu)创(chuang)新。”冶(ye)金(jin)工(gong)业(ye)信息(xi)标(biao)准研究院(yuan)党(dang)委(wei)书记、院长张(zhang)龙(long)强(qiang)对中(zhong)国(guo)知(zhi)识(shi)产权报记者表(biao)示(shi)，在双(shuang)碳(tan)目(mu)标下，低碳(tan)冶(ye)金(jin)的(de)优(you)势将(jiang)促(cu)使(shi)国(guo)内各大钢铁(tie)生(sheng)产(chan)企(qi)业(ye)加大(da)低碳冶(ye)金(jin)研(yan)发和投资力(li)度。未(wei)来，随着一大批(pi)拥有(you)自(zi)主知(zhi)识产权(quan)的“低碳”钢铁冶金(jin)工(gong)艺(yi)技(ji)术不(bu)断落(luo)地，我国钢(gang)铁(tie)行业(ye)有(you)望迎(ying)来“零碳”冶(ye)炼时代。

  01  高(gao)炉(lu)减(jian)碳靠改(gai)造

  2021年(nian)11月(yue)29日，大(da)型(xing)纪(ji)录片《钢铁脊(ji)梁(liang)》在(zai)中(zhong)央广(guang)播(bo)电(dian)视(shi)总(zong)台(tai)央(yang)视(shi)财经(jing)频道首播(bo)，全面(mian)讲(jiang)述钢铁行(xing)业具有(you)重(zhong)大(da)影(ying)响力(li)和巨大(da)历史(shi)价(jia)值的故(gu)事(shi)。在纪录片中出(chu)现的汉(han)冶萍(ping)煤铁厂矿有(you)限公司完(wan)整(zheng)保留了(le)汉(han)冶萍时期(qi)的(de)冶炼炉一座，这(zhe)是(shi)我(wo)国(guo)现(xian)存最早(zao)的近(jin)代(dai)工业中(zhong)钢铁冶炼遗(yi)址，具有(you)非常(chang)高的文(wen)物(wu)价值(zhi)。

钢(gang)铁(tie)冶炼炉(lu)是(shi)钢(gang)铁生(sheng)产(chan)的基(ji)础设(she)施，同时(shi)也是钢铁(tie)产(chan)业(ye)技术(shu)升(sheng)级的重点。按(an)照钢(gang)铁(tie)生产流程(cheng)的(de)长短(duan)，可分(fen)为(wei)高(gao)炉-转炉(lu)长(zhang)流程和(he)电(dian)弧炉(lu)短(duan)流(liu)程(cheng)的钢(gang)铁生产。长流(liu)程(cheng)冶炼(lian)一(yi)般(ban)指(zhi)在(zai)高炉(lu)中(zhong)以(yi)焦(jiao)炭(tan)为(wei)还原剂，对铁(tie)矿石进行冶(ye)炼(lian)，得到(dao)铁(tie)水(shui)，然后(hou)铁水再(zai)移至转炉中(zhong)，通过(guo)吹(chui)氧去除(chu)多余(yu)的碳(tan)、氧(yang)、磷和剩(sheng)余(yu)的硫，得(de)到成分(fen)合(he)格(ge)的(de)钢水。短(duan)流(liu)程冶炼一般(ban)是(shi)指用(yong)电弧(hu)炉(lu)对(dui)以废钢为主的原(yuan)料进(jin)行加热(re)冶(ye)炼(lian)。

  目(mu)前，我国钢铁(tie)工(gong)业以(yi)高炉-转(zhuan)炉长流程生产为主(zhu)，一(yi)次(ci)能源(yuan)消耗结构(gou)主(zhu)要(yao)为煤炭，节能降(jiang)碳改(gai)造(zao)升级潜力较大(da)。根据最(zui)近(jin)发(fa)布(bu)的《钢铁(tie)行业节(jie)能(neng)降(jiang)碳(tan)改造(zao)升(sheng)级(ji)实(shi)施(shi)指(zhi)南》披(pi)露，截至(zhi)2020年底(di)，我国(guo)钢铁行业高(gao)炉(lu)工(gong)序(xu)能(neng)效优于(yu)标(biao)杆(gan)水(shui)平(ping)的(de)产能(neng)约(yue)占(zhan)4%，能(neng)效(xiao)低于基(ji)准水平(ping)的(de)产能(neng)约(yue)占(zhan)30%；转炉工序能(neng)效优(you)于(yu)标(biao)杆水(shui)平的产(chan)能约占6%，能效低于(yu)基(ji)准水(shui)平(ping)的(de)产(chan)能(neng)约(yue)占30%。

  控碳很难(nan)吗？难(nan)。以高炉(lu)为(wei)例，根据(ju)日本专家(jia)对(dui)生产(chan)１吨铁(tie)所需(xu)能耗(hao)计算，高炉炼铁过(guo)程最低(di)纯(chun)碳消耗量为(wei)414千克／吨，仅(jin)此(ci)能耗(hao)就(jiu)约占钢(gang)铁(tie)长流(liu)程总能耗(hao)的(de)60%。“目(mu)前(qian)，长流(liu)程(cheng)钢(gang)铁生(sheng)产仍是中(zhong)国(guo)钢(gang)铁(tie)生产的主要(yao)生(sheng)产工艺。”北京科(ke)技(ji)大学(xue)冶金(jin)与(yu)生态工(gong)程(cheng)学(xue)院教授白(bai)皓对记者表(biao)示(shi)，没有(you)这(zhe)些能耗(hao)，高(gao)炉(lu)就无(wu)法实(shi)现(xian)炼铁(tie)过程，这(zhe)也是(shi)钢(gang)铁工业(ye)吨钢能(neng)耗(hao)高(gao)的(de)一(yi)个(ge)重要(yao)原(yuan)因。

  “面对(dui)双碳(tan)目标(biao)，钢(gang)铁行(xing)业(ye)减(jian)碳、控(kong)碳的(de)路径(jing)之一就(jiu)是(shi)从高(gao)炉(lu)到(dao)非(fei)高(gao)炉。”兰(lan)格(ge)钢(gang)铁(tie)研(yan)究中心副(fu)主任(ren)葛(ge)昕表(biao)示，去(qu)年底开(kai)始(shi)，国内(nei)部分钢铁(tie)生(sheng)产(chan)企业在现(xian)有(you)钢铁(tie)产(chan)能(neng)置(zhi)换(huan)中就存在明(ming)显的长(zhang)流(liu)程向短流(liu)程转向(xiang)的(de)趋(qu)势，其目(mu)标为了在(zai)未来钢(gang)铁(tie)行业的竞争(zheng)中取(qu)得先机(ji)。

  02  “氢(qing)”装上(shang)阵破(po)瓶(ping)颈

  “钢(gang)铁(tie)冶炼的长(zhang)流(liu)程(cheng)向短(duan)流程(cheng)转(zhuan)向是控碳(tan)的(de)方式(shi)之(zhi)一，另(ling)一个更清洁的冶(ye)炼(lian)方(fang)法就是氢能(neng)冶(ye)炼(lian)技(ji)术。”张龙(long)强介(jie)绍(shao)，氢(qing)能在(zai)冶(ye)金(jin)领域(yu)的创新与(yu)应(ying)用(yong)，将推动(dong)传统(tong)“碳冶(ye)金(jin)”向新型(xing)“氢冶(ye)金”转变，使钢铁(tie)生(sheng)产摆(bai)脱对(dui)化石(shi)能源的绝对依赖，一旦(dan)技术取(qu)得突破(po)，将全面改(gai)变(bian)钢铁(tie)行(xing)业高(gao)碳排(pai)放的(de)格局。

  2019年(nian)1月,中(zhong)国宝武与中(zhong)核(he)集团、清(qing)华(hua)大(da)学签订(ding)《核(he)能(neng)-制氢(qing)-冶金耦合技术战(zhan)略(lve)合(he)作(zuo)框架(jia)协议》,共同打造(zao)核(he)氢(qing)冶金(jin)产(chan)业(ye)联盟。前(qian)不久，基于相关(guan)技(ji)术，中国(guo)宝武旗下(xia)的(de)宝(bao)钢股(gu)份在湛江(jiang)基地(di)开(kai)工(gong)建(jian)设(she)（一期）1 座(zuo)百(bai)万吨级、具(ju)备(bei)全(quan)氢(qing)工(gong)艺(yi)试(shi)验条(tiao)件(jian)的(de)氢(qing)基竖炉(lu)直(zhi)接还(hai)原(yuan)示范(fan)工(gong)程(cheng)及配(pei)套(tao)设施(shi)，可按不同(tong)比例灵活使用(yong)焦(jiao)炉(lu)煤气(qi)、天然气和氢(qing)气。

宝钢(gang)股份(fen)相(xiang)关负(fu)责人(ren)介(jie)绍(shao)，未来，湛(zhan)江(jiang)基地(di)将(jiang)在(zai)氢(qing)基(ji)竖(shu)炉的基础上(shang)，利(li)用南海地(di)区光伏、风能配(pei)套(tao)上“光-电-氢(qing)”“风-电-氢(qing)”绿(lv)色能源，形成与钢(gang)铁(tie)冶(ye)金工(gong)艺相(xiang)匹配的全(quan)循(xun)环(huan)、封(feng)闭的流(liu)程(cheng)，产线碳排放较长(zhang)流(liu)程降低(di)90%以上，并(bing)通(tong)过(guo)碳(tan)捕集(ji)、森林(lin)碳(tan)汇等实现(xian)绿氢(qing)全(quan)流(liu)程零(ling)碳工(gong)厂(chang)。

  在清洁冶炼技(ji)术(shu)方面，北(bei)京科技大(da)学(xue)冶金(jin)工(gong)程专(zhuan)业作(zuo)为世(shi)界(jie)一(yi)流(liu)建(jian)设(she)学科，在(zai)钢(gang)铁冶金(jin)新技术(shu)方面(mian)具(ju)有(you)强大的研(yan)究实力(li)，目(mu)前(qian)已(yi)经在冶金(jin)与(yu)生态(tai)工(gong)程(cheng)学(xue)院(yuan)组建(jian)了(le)二氧化(hua)碳(tan)科学研(yan)究(jiu)中心，并加强(qiang)与(yu)企业深(shen)度合(he)作(zuo)。2021年4月，拥有自(zi)主知识(shi)产(chan)权(quan)的氢(qing)基熔融还原(yuan)冶(ye)炼技术(shu)在(zai)内蒙(meng)古(gu)自治区(qu)乌(wu)海市(shi)成功(gong)落(luo)地转(zhuan)化(hua)。该技术(shu)是由(you)建(jian)龙集(ji)团与(yu)北(bei)京科技大学等(deng)科研单位(wei)联(lian)合(he)开发出(chu)的(de)第(di)一代氢(qing)基(ji)熔融还原(yuan)CISP新工艺，其(qi)关键(jian)设(she)备(bei)及(ji)零部(bu)件(jian)均(jun)实(shi)现(xian)国(guo)产化(hua)。

与此同时，“中国钢铁企业(ye)在(zai)积极开(kai)展与(yu)减碳技术相(xiang)关的(de)研(yan)究(jiu)和实践(jian)中也取(qu)得了诸多创(chuang)新成果(guo)。”张龙强表(biao)示(shi)，在(zai)“2021全球专(zhuan)利创(chuang)新指数(shu)”，排名前(qian)30名企(qi)业(ye)中有(you)13家(jia)中(zhong)国(guo)钢铁(tie)企(qi)业入选，其(qi)中中国宝(bao)武位(wei)列第(di)三(san)，排在全球专(zhuan)利创(chuang)新(xin)指(zhi)数(shu)第一(yi)阵营。

  在白(bai)皓看来，宝钢股份(fen)的百万(wan)吨级(ji)氢(qing)基(ji)竖炉工(gong)程作(zuo)为低碳(tan)冶(ye)金(jin)的(de)示(shi)范(fan)工程以及建龙(long)集(ji)团的(de)氢(qing)基(ji)熔(rong)融还原(yuan)冶炼(lian)技术的落(luo)地(di)应用，无疑对(dui)我国(guo)钢铁行业(ye)的(de)创新(xin)引(yin)领、推动(dong)科(ke)学减碳具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)义(yi)。

 03  按(an)图(tu)索(suo)骥(ji)可控(kong)碳(tan)

 近年来，我(wo)国(guo)不(bu)同(tong)的(de)钢(gang)铁企(qi)业根(gen)据国(guo)家、地(di)方、行业(ye)的双(shuang)碳政(zheng)策(ce)以(yi)及(ji)结合(he)自(zi)身(shen)实(shi)际(ji)分(fen)别(bie)制定碳减(jian)排(pai)规(gui)划和(he)路(lu)线(xian)图。“中(zhong)国宝(bao)武、河钢集(ji)团等企(qi)业(ye)已率先(xian)提(ti)出(chu)到2050年(nian)的减碳(tan)技术(shu)路线。”白皓(hao)表示，以中国宝(bao)武为(wei)例(li)，其提(ti)出(chu)了绿(lv)色(se)低(di)碳(tan)发(fa)展(zhan)主要(yao)思路，并(bing)在宝钢股(gu)份(fen)宝山(shan)基地(di)开展富(fu)氢高(gao)炉(lu)试验(yan)、湛(zhan)江基(ji)地(di)开(kai)展(zhan)氢(qing)基竖炉(lu)试验、梅山基(ji)地(di)开(kai)展大废钢试验，在八一(yi)钢(gang)铁(tie)开(kai)展富(fu)氧(yang)和炉顶煤气(qi)循环(huan)试(shi)验(yan)等。

  河钢集(ji)团(tuan)提(ti)出的(de)技(ji)术路(lu)径(jing)包括优化(hua)产(chan)业布局(ju)及流程结(jie)构变革(ge)，推(tui)进(jin)全流(liu)程减(jian)排；优化用(yong)能(neng)并(bing)构(gou)建多元(yuan)能源(yuan)结合体(ti)系(xi)，加(jia)快(kuai)低(di)碳转型(xing)；开(kai)展(zhan)全(quan)生命(ming)周(zhou)期(qi)评价，助力(li)钢(gang)铁材(cai)料性能(neng)和寿(shou)命(ming)提升(sheng)；打(da)造(zao)低碳(tan)循环经(jing)济(ji)产(chan)业链(lian)，实现协同降碳(tan)，开(kai)展低(di)碳研(yan)发技(ji)术示范等。

  张(zhang)龙强表示(shi)，当(dang)前，我国(guo)钢(gang)铁行业降碳的主(zhu)要(yao)方向包(bao)括：继(ji)续实(shi)施产(chan)能(neng)产量(liang)双(shuang)控，控(kong)制粗(cu)钢(gang)总量；落实钢铁(tie)行(xing)业碳(tan)达峰实施方案，统筹(chou)推进减(jian)污降碳(tan)协(xie)同治理(li)；有(you)序(xu)推进结(jie)构调(diao)整(zheng)；开展能(neng)效(xiao)提升(sheng)及(ji)评(ping)估(gu)，支持(chi)企(qi)业(ye)提(ti)高绿色能(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)比(bi)例；制(zhi)定氢冶(ye)金行动方案，加快推进(jin)低(di)碳(tan)冶(ye)炼技术(shu)研发应用(yong)。

  “实(shi)现(xian)碳达峰、碳(tan)中和并非(fei)一(yi)蹴(cu)而(er)就(jiu)，而(er)是(shi)全社(she)会(hui)的一(yi)场持(chi)久战。”张(zhang)龙(long)强(qiang)表示(shi)，行(xing)业(ye)企(qi)业(ye)应(ying)充分(fen)学(xue)习(xi)、了解相关(guan)政(zheng)策，完整、准确(que)、全面贯彻(che)新发展理念，统筹兼(jian)顾、科学(xue)谋划(hua)、有序(xu)推(tui)进(jin)钢铁(tie)行(xing)业低(di)碳发展(zhan)，通(tong)过(guo)做好(hao)顶(ding)层(ceng)设(she)计、加(jia)强标(biao)准(zhun)引领、储(chu)备(bei)低碳(tan)动(dong)能(neng)、夯(hang)实低(di)碳(tan)基(ji)础(chu)、革(ge)新低碳技术，推动双(shuang)碳(tan)目(mu)标(biao)实(shi)现(xian)。

  白皓(hao)建议(yi)，未来(lai)钢(gang)铁(tie)工业(ye)要(yao)实现(xian)碳(tan)达峰、碳中和目(mu)标，需(xu)要(yao)在(zai)流(liu)程结构、能(neng)源结构、生(sheng)产工(gong)艺的变(bian)革(ge)，走(zou)低碳冶炼(lian)之(zhi)路。推动行业资(zi)源(yuan)综(zong)合(he)利用、节能和(he)减(jian)排三大维(wei)度指标(biao)的(de)显(xian)著(zhu)提升，只(zhi)有应用钢铁(tie)绿色(se)低碳(tan)关键技(ji)术，钢铁企(qi)业才能(neng)实现良好(hao)的经济(ji)、环(huan)境(jing)和社会效益的制(zhi)造模(mo)式