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鋼鐵減排亟需技術(shù)迭代升級

中國能源報發(fā)布時間:2023-05-22 12:07:13

  鋼鐵行業(yè)是最難實現(xiàn)碳中和的行業(yè)之一。世界鋼鐵協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,2022年,中國粗鋼產(chǎn)量約為10.13億噸。按照每噸粗鋼碳排放量為1.8噸計算,去年全年我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量約在18.23億噸,占全國碳排放總量的15%以上,是制造業(yè)31個門類中碳排放量最大行業(yè)。

  “在‘雙碳’目標(biāo)下,高排放行業(yè)相繼頒布碳達峰目標(biāo),鋼鐵行業(yè)低碳化、產(chǎn)品零碳化勢在必行。”提及鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展趨勢,中國節(jié)能協(xié)會碳中和專業(yè)委員會副主任委員張文斌在接受《中國能源報》記者采訪時指出,鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展目標(biāo)將從行業(yè)低碳逐漸轉(zhuǎn)向產(chǎn)品零碳排放,需要依靠技術(shù)工藝不斷改進、升級。

  降碳重要途徑

  鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),截至目前,鋼鐵工業(yè)仍然存在產(chǎn)能過剩壓力大、產(chǎn)業(yè)安全保障能力不足、綠色低碳發(fā)展水平有待提升等問題。

  為加快降低鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量,《關(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確提出,力爭到2025年,80%以上鋼鐵產(chǎn)能完成超低排放改造,噸鋼綜合耗能降低2%以上,水資源消耗強度降低10%以上,確保2030年前碳達峰。

  張文斌認為:“碳達峰碳中和目標(biāo)下,我國可再生能源替代進程提速,節(jié)能提效成為以鋼鐵為代表的制造業(yè)減排主旋律,這也是現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主要方向。目前,鋼鐵行業(yè)持續(xù)進行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,嚴格執(zhí)行產(chǎn)能置換,優(yōu)化生產(chǎn)力布局,深挖節(jié)能降碳潛力。”

  中郵證券的報告顯示,在上述背景下,鋼鐵行業(yè)將提高冶煉技術(shù),大力推進全廢鋼電爐工藝、鋼鐵工業(yè)廢水聯(lián)合再生回用、焦化廢水電磁強氧化深度處理工藝,支撐鋼鐵產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)改造和超低排放。

  不過,張文斌指出:“我國鋼鐵產(chǎn)能需求大,對原材料需求高,由于廢鋼資源較少,難以支撐原材料供給,因此以鐵礦石、石灰石和焦煤為原料的長流程制鋼法仍占主導(dǎo)地位,實現(xiàn)碳中和難度巨大,僅推進節(jié)能減排并不能實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)‘雙碳’目標(biāo),還需要采取特別的技術(shù)。”

  招商銀行研究院也給出相同觀點,從目前主要冶煉技術(shù)情況來看,減碳途徑主要有三種方法:一是完成超低排放改造,降低噸鋼綜合能耗,但進一步下降空間有限;二是減少粗鋼產(chǎn)量,直接減少碳排放;三是提升鋼鐵冶煉技術(shù),實現(xiàn)低碳冶金或零碳冶金。

  現(xiàn)有技術(shù)路線有局限

  國際能源署認為,鋼鐵行業(yè)要實現(xiàn)凈零排放,有兩種技術(shù)路線。一種是碳管理,即利用CCUS技術(shù)將碳捕集,再作為煉鐵的還原劑利用,以此抵消生成過程中的碳排放;另一種是非焦冶煉,即通過最小化碳的使用來避免二氧化碳的產(chǎn)生。

  國元證券的報告顯示,綠氫冶煉是非焦冶煉的代表技術(shù)。氫可以替代焦炭作為煉鋼工藝中的還原劑使用。推動綠氫在鋼鐵領(lǐng)域的使用,以達到減排效果。招商銀行研究院同樣表示,“綠氫+鋼鐵”是未來鋼廠減少碳排放的可行方案之一,冶金技術(shù)有望呈現(xiàn)從焦炭到氫氣的升級趨勢。

  不過,這兩種技術(shù)路線都有一定局限性。“為實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo),鋼鐵行業(yè)積極技術(shù)創(chuàng)新。CCUS和綠氫冶金技術(shù)是目前鋼鐵產(chǎn)業(yè)主流零碳技術(shù)路線。但目前CCUS技術(shù)大多停留捕集后將二氧化碳封存于地下層面,再利用尚沒有形成規(guī)?;l(fā)展。至于綠氫冶金技術(shù)路線,綠氫制備還處于發(fā)展初期,產(chǎn)業(yè)鏈存在氫供應(yīng)短板和生命周期碳循環(huán)缺環(huán)問題,技術(shù)也不成熟。”張文斌說。

  國際能源署則表示,雖然CCUS技術(shù)已經(jīng)取得一些突破,但要真正實現(xiàn)商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍需時日,現(xiàn)階段無法滿足以鋼鐵為代表的高排放產(chǎn)業(yè)的減排需求,僅依靠CCUS技術(shù)推進鋼鐵行業(yè)減排并不現(xiàn)實。

  期待技術(shù)百花齊放

  張文斌提出,為推動鋼鐵產(chǎn)業(yè)生態(tài)工業(yè)建設(shè),實現(xiàn)價值最大化,一定要堅持技術(shù)創(chuàng)新。“百花齊放更有利于鋼鐵行業(yè)進步,不管是CCUS技術(shù),還是各種新型非焦冶煉技術(shù),都要搞,并不斷試驗。隨著‘雙碳’進程不斷深化,行業(yè)將涌現(xiàn)更多的新工藝、新技術(shù),或?qū)愉撹F產(chǎn)業(yè)節(jié)能降碳邁上新臺階。”

  國際能源署在《全球能源行業(yè)2050凈零排放路線圖》中提出,到2030年,全球?qū)崿F(xiàn)的大部分二氧化碳減排量主要來源于現(xiàn)有技術(shù),而到2050年,一半以上的二氧化碳減排成果將歸功于目前技術(shù)儲備,即未來技術(shù)。

  “基于我國可再生能源資源稟賦和發(fā)展現(xiàn)狀,在發(fā)展現(xiàn)有技術(shù)的同時,還要重視生物質(zhì)能在鋼鐵行業(yè)減排上的作用。我國約30億噸的生物質(zhì)資源不宜再被用于直接燃燒發(fā)電或供熱,但可以應(yīng)用于生物質(zhì)氣化-炭化生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù)發(fā)展,助力鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)行業(yè)碳達峰與產(chǎn)品碳中和。”張文斌說,“比如,利用BECNU生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù),對生物質(zhì)進行熱解氣化得到生物質(zhì)燃氣和生物炭,碳中和生物質(zhì)燃氣可以完全替代短流程鋼生產(chǎn)所需的化石能源,同時,生物炭可替代部分化石輔助材料,剩余生物炭制成碳中和生物炭肥施入土壤培肥固碳,從而實現(xiàn)短流程電爐鋼生命周期凈零碳排放。”

  4月底,世界首個碳中和鋼合同塵埃落定。深圳碳中和生物燃氣股份有限公司中標(biāo)亞新鋼鐵集團福建鼎盛鋼鐵有限公司碳中和鋼項目,利用BECNU生態(tài)系統(tǒng)工程技術(shù)探索鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品碳中和實現(xiàn)路徑。

  張文斌指出:“應(yīng)對氣候變化,實行‘雙碳’戰(zhàn)略,必須全社會一盤棋,堅持系統(tǒng)性思維,從行業(yè)整體出發(fā)考慮,單打獨斗是不行的,一種技術(shù)一招鮮包打天下的時代已經(jīng)過去了。瞄定綠色發(fā)展目標(biāo),鋼鐵行業(yè)一定要積極布局新技術(shù),加快技術(shù)迭代升級。”

來源:中國能源報


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