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六方面齐努力 推动钢铁脱碳
加入时间:2021-03-27        来源:中国环境报


  钢铁超低排放改造正如火如荼开展,近300家钢铁企业和6.2亿吨粗钢产能正在实施最为严格的污染物排放标准的环保改造。接下来,还将迎接一个新目标——2030年碳达峰和2060年碳中和。

  “钢铁行业是制造业31个门类中碳排放量最大的行业,约占总排放量的15%,减排压力巨大。大家必须积极谋划、尽早行动。”近日,在北京举办的2021(第十二届)中国钢铁发展论坛上,中国工程院工程管理学部主任、中国工程院院士胡文瑞呼吁。

  《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》正在编制

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  作为国内产量排名第一的钢铁企业,中国宝武集团已经率先发布了碳达峰计划:2023年力争实现碳达峰,2035年力争减碳30%,2050年力争实现碳中和。随后,一些钢企也发布了碳达峰计划。

  据记者了解,《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》目前正在编制,行业碳达峰目标初步定为:2025年前,钢铁行业实现碳排放达峰;到2030年,钢铁行业碳排放量较峰值降低30%,预计将实现碳减排量4.2亿吨。

  冶金工业规划研究院党委书记、总工程师、俄罗斯自然科学院外籍院士李新创表示,钢铁行业实现碳达峰、碳减排对应国家层面4个节点,即2025年深化重点领域低碳行动;2030年前碳排放达峰;2035年稳中有降;2060年前碳中和,也可分为四个阶段,分别是阶段一碳排放达峰;阶段二稳步下降;阶段三较大幅度下降;阶段四深度脱碳。

  他认为,应从六个方面支撑钢铁行业碳达峰、碳减排,一是推动绿色布局,二是节能及能效提升,三是优化用能及流程结构,四是构建循环经济产业链,五是应用突破性低碳技术,六是制度建设和政策体系保障。

  高质量、减量化发展,不应盲目提高产量

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  2020年,我国铁矿石进口量创历史新高,与此同时,全年粗钢产量及钢材消费也双双创出历史新高。据冶金工业规划研究院预测,2021年,我国钢材需求总量还将会有1%的小幅增长。

  在原冶金工业部副部长、中国工程院院士殷瑞钰看来,中国钢铁工业应该走高质量、减量化的发展道路,首先不应盲目提高产量,不能大量出口低附加值钢材。

  殷瑞钰表示,2005年起,我国成为钢铁产品净出口国,随后几年一跃成为世界最大钢材出口国。低附加值钢材的出口一方面抬高了铁矿石价格,另一方面把国际钢价压了下去,得不偿失。

  他提供了一组数据,以2016年中国净出口9496万吨钢材(折合粗钢9868万吨)带来的资源、能源、环境负荷来看,需要进口1.58亿吨铁矿石,运输需要263万个车皮,估算约消耗3.21亿吨新水,排放二氧化碳1.72亿吨,二氧化硫7.35万吨、烟粉尘7.02万吨。

  应从六方面推进脱碳化

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  “钢铁企业要走节能、减排、脱碳的绿色发展道路,当前要高度重视脱碳化。”殷瑞钰表示,脱碳化意味着要从如下几个方面着力:一是资源脱碳化,特别是合理使用废钢;二是能源脱碳化,少用或不用化石能源,转而用电,特别是充分利用电网的弃电;三是生产制造流程脱碳化,首先从建筑用长材的生产流程变革做起,合理布局城市周边钢厂;四是进出口贸易脱碳化,以税收、配额等措施限制高碳负荷产品的出口总量。五是政策法规脱碳:分阶段开征碳税、分行业实施碳交易,出台脱碳化负面清单,酝酿脱碳化立法;六是通过供给侧结构性改革,推动产业结构优化,降低高耗能制造业、能源行脱碳化技术瓶颈待突破业、交通运输业的碳排放。同时,提高碳汇能力。

  “中国钢铁工业的流程结构应该在减量化的发展进程中作出调整,以全废钢电炉流程生产建筑用长材来替代以中小高炉、转炉生产的螺纹钢、线材等大宗产品,即以适当的布局发展城市钢厂、利用城市矿山。”殷瑞钰认为,中国未来钢厂将分成两类布局,一类是以高炉、转炉厂流程和生产板材为主的大型联合企业,主要布置在沿海深水港地区;一类是以生产建筑用长材为主的全废钢电炉短流程钢厂,主要布置在城市周边,以消纳废钢、弃电、城市中水等资源能源,与城市和谐相处。

  此外,他还表示,政策法规是实现碳达峰、碳中和的强大动力。从钢铁工业超低排放的成功经验可以看出,一系列配套的政策是实现目标的强大动力。因此,对碳税、碳交易、碳负面清单、碳规划、脱碳化立法等必须高度关注。

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  全球碳捕集与封存研究院发布的《全球碳捕集与封存现状2020》显示,钢铁行业大约产生了全球7%的二氧化碳排放量。通过钢铁循环利用、能效项目以及用氢替代化石燃料的初步措施,已经做了大量的工作来减少排放。同时,仍有一大部分温室气体排放可以通过使用CCS来实现减排。

  位于阿布扎比的阿联酋钢厂,自2016年以来一直用溶剂捕集法进行碳捕集和封存。二氧化碳的产生源自直接还原铁装置(DRI,即将铁矿石转化为用于炼钢的铁元素)中用作还原剂的煤炭或天然气。这家钢厂每年大约捕集80万吨二氧化碳。

  殷瑞钰建议,对于一些生产扁平材的大型钢铁联合企业,要进一步开发节能、脱碳化技术,进一步降低碳排放量。

  中国钢铁工业协会此前也表示,要突破低碳工艺技术瓶颈,需推动非化石能源尤其是氢能在钢铁行业的应用。

  在应用突破性低碳技术方面,李新创表示,实现深度脱碳的途径目前有:氢能冶炼、电解还原、氧气高炉及非高炉冶炼、生物质能利用、CCS/CCUS等。

  “现阶段,生物质能不具备大规模利用的条件,电解技术仍处于实验基础研究阶段。因此,氢能冶炼、氧气高炉及非高炉冶炼、CCS/CCUS是重点。”李新创表示,其中,氢能冶炼(以氢作为还原剂替代碳冶金)是钢铁生产实现无化石冶炼、实现零碳排放的重要技术,也是目前国际国内钢铁行业的关注热点。

  据了解,氢能冶炼的原理是将氢气代替煤炭作为高炉的还原剂,以减少乃至完全避免钢铁生产中的二氧化碳排放。在传统的工艺流程中,需要在高炉中消耗300千克的焦炭和200千克的煤粉作为还原剂,才能生产出1吨生铁。而在钢铁生产中,氢气可作为铁矿石的无排放还原剂,对气候保护十分有益。氢气燃烧的副产物只有水,并不产生有害气体。它能以高能量密度的液体或气体形式储存和运输,且用途广泛。由于其多功能性,氢气在向清洁、低碳能源系统的过渡过程中起着关键作用。

  “目前,瑞典、德国、日本等国家钢铁行业均在开展相关实践及应用,国内宝武、酒钢等也正开展相关研究。”李新创表示,实现绿氢制取、成本降低是这项技术应用突破的关键,应重点围绕以高炉富氢(或纯氢)冶炼和气基竖炉富氢(或纯氢)冶炼为主的技术路线,推动关键核心技术、工艺和装备取得重大突破。

(责任编辑:张旭庆)
 
 
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