鋼鐵行業(yè)需要變革性降碳舉措

　　“我剛從阿聯(lián)酋考察低碳氫冶金水系統(tǒng)回來，認真學習了黨的二十大報告，很激動。我們此行的目的是推動降碳減污協(xié)同，正好契合報告精神。”中冶京誠工程技術有限公司主任工程師、清華大學環(huán)境學院博士梁思懿在電話中告訴記者。

 

　　今年10月，在世界鋼鐵工業(yè)協(xié)會的協(xié)助下，他作為考察團隊一員，前往阿聯(lián)酋首都阿布扎比，對當?shù)貧饣苯舆€原煉鐵廠進行現(xiàn)場調研，所獲得的很多經驗都將對即將投產的河鋼集團張宣科技全球首例氫冶金項目具有借鑒意義。

 

　　抓住低碳變革機遇，布局氫冶金工藝

 

　　“黨的二十大報告指出，協(xié)同推進‘降碳、減污、擴綠、增長’，推進生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展。這必將成為引領我國各行業(yè)未來發(fā)展的新航標。”梁思懿說。

 

　　鋼鐵行業(yè)屬于傳統(tǒng)制造業(yè)，碳排放量約占全國碳排放總量的15%，是31個制造業(yè)門類中碳排放量最高的行業(yè)。“雙碳”背景下，鋼鐵企業(yè)面臨巨大的減排壓力，綠色低碳轉型無疑是其可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

 

　　那么，在“雙碳”目標下，我國鋼鐵行業(yè)有哪些變革性降碳舉措？

 

　　“我國粗鋼產量占世界總產量的一半以上，我國鋼鐵企業(yè)以‘高爐+轉爐’長流程生產為主，平均噸鋼碳排放量在兩噸左右,煤焦在能源結構中占比達90%。傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)的碳排放量一直居高不下，‘雙碳’目標倒逼其必須進行冶煉技術的重大革新。”梁思懿告訴記者。

 

　　目前，我國鋼鐵行業(yè)正在積極探索以氫冶金替代碳冶金的冶煉工藝變革。氫能是21世紀全球公認最具發(fā)展力的清潔能源，氫氣替代一氧化碳在高溫下還原鐵礦石后生成水，反應過程無直接溫室氣體產生，粉塵、二氧化硫、氮氧化物等氣態(tài)污染物產生量，較“碳冶金”工藝有極大程度的降低。這無疑是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)低碳綠色轉型的重要途徑，也是推進降碳減污協(xié)同的關鍵舉措。

 

　　梁思懿介紹，縱觀全球，除了阿聯(lián)酋地區(qū)，國外很多鋼鐵企業(yè)都將氫冶金作為未來的發(fā)展目標。比如，日本COURSE50低碳煉鐵項目已經開展10余年，氫還原煉鐵法是其關鍵核心技術；歐盟鋼鐵業(yè)也于2004年開始啟動ULCOS項目，目標是研究出新的低碳煉鋼技術，2050年噸鋼CO2排放量減少50%；瑞典正在實施HYBRIT“突破性氫能煉鐵技術”項目；德國迪林根和薩爾鋼鐵公司投資1400萬歐元建設氫氣煉鋼工廠；韓國政府也已經將氫還原煉鐵法指定為國家核心產業(yè)技術，將氫冶金作為未來的發(fā)展方向?？傊瑖鴥韧庵T多鋼鐵企業(yè)適應潮流，大力開展氫冶金技術的研發(fā)。我們更應該抓住機遇期，積極走出去、引進來。

 

　　令人欣慰的是，我國眾多鋼鐵企業(yè)均已開展氫冶金工程探索與實踐，如寶武集團、河鋼集團、鞍鋼集團等都已開展相關研究。寶武集團和清華大學等單位簽訂《核能—制氫—冶金耦合技術戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，共同推進核能制氫耦合冶金技術開發(fā)。河鋼集團張宣科技即將投產的氫冶金項目，在全球范圍內首次采用焦爐煤氣“自重整”制氫，生產高品質的直接還原鐵，與同等規(guī)模的傳統(tǒng) “碳冶金”工藝相比，噸鋼CO2產生量減少65%以上。同時，配套CO2捕集和精制系統(tǒng)，捕集還原產生CO2，進而實施脫水、加壓，使之轉變?yōu)橐簯B(tài)CO2工業(yè)產品，附加經濟效益比較可觀。

 

　　“相信在‘十四五’期間，氫基還原冶煉技術發(fā)展將進入快車道。”梁思懿很有信心地說道。

 

　　加大技術創(chuàng)新力度，有序推進鋼鐵企業(yè)發(fā)展氫能產業(yè)

 

　　“很多環(huán)保技術或裝備在國內應用很少，但其他國家往往擁有多年的應用經驗。阿聯(lián)酋天然氣資源豐富且具有顯著的成本優(yōu)勢，因此阿聯(lián)酋的鋼鐵公司早在2009年便建成了以天然氣為還原介質的氣基直接還原煉鐵廠。在阿聯(lián)酋氣基直接還原煉鐵眾多水系統(tǒng)中，我認為KW.Processing Cooling Water(open circuit)循環(huán)水系統(tǒng)（以下簡稱KW系統(tǒng)）最具特色，也是處理難度最大、環(huán)境風險最高的水處理系統(tǒng)。KW系統(tǒng)的循環(huán)水主要用于高溫氣體的濕洗降塵和淬火，具有高溫、高濁度、高毒性的水質特征?，F(xiàn)場調研的過程讓我很難忘。”梁思懿告訴記者。

 

　　盡管阿聯(lián)酋與我國資源稟賦差異顯著，但其十余年的相似工況運維經驗對我國項目仍具有較高的借鑒意義。“但在借鑒的同時，應主動思考技術再創(chuàng)新。我國很多技術都是從國外的技術轉化而來的，很多關鍵點完全具備優(yōu)化創(chuàng)新的空間。”梁思懿說。

 

　　與此同時，氫冶金工藝目前在國內仍未實現(xiàn)大規(guī)模應用，理論研究和實踐均處于起步階段，主要是受到技術和成本的制約。在這種背景下，有條件的鋼鐵企業(yè)可以先行先試，積累經驗；不具備條件的企業(yè)則要加大研發(fā)力度，謹慎投資建設，不可盲目跟風。

 

　　今年2月，工信部、國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關于促進鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》，提出將制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術研發(fā)應用。到2025年，鋼鐵行業(yè)研發(fā)投入強度力爭達到1.5%，氫冶金、低碳冶金、潔凈鋼冶煉等先進工藝技術取得突破進展。

 

　　“未來鋼鐵行業(yè)‘氫冶金’將迎來較大發(fā)展空間，我們需要做好充分的準備，在技術創(chuàng)新上持續(xù)發(fā)力。”梁思懿告訴記者。