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(xué)習(xí)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(shù)有限公司主任工程師、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)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(diào)研，所獲得的很多經(jīng)驗都將對即將投產(chǎn)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(lǐng)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(zhuǎn)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(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的一半以上，我國鋼鐵企業(yè)以‘高爐+轉(zhuǎn)爐’長流程生產(chǎn)為主，平均噸鋼碳排放量在兩噸左右,煤焦在能源結(jié)構(gòu)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(shù)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(yīng)過程無直接溫室氣體產(chǎn)生，粉塵、二氧化硫、氮氧化物等氣態(tài)污染物產(chǎn)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(zhuǎn)型的重要途徑，也是推進降碳減污協(xié)同的關(guān)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(jīng)開展10余年，氫還原煉鐵法是其關(guān)鍵核心技術(shù)；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(shù)，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(shù)”項目；德國迪林根和薩爾鋼鐵公司投資1400萬歐元建設(shè)氫氣煉鋼工廠；韓國政府也已經(jīng)將氫還原煉鐵法指定為國家核心產(chǎn)業(yè)技術(shù)，將氫冶金作為未來的發(fā)展方向?？傊?，國內(nèi)外諸多鋼鐵企業(yè)適應(yīng)潮流，大力開展氫冶金技術(shù)的研發(fā)。我們更應(yīng)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(guān)研究。寶武集團和清華大學(xué)等單位簽訂《核能—制氫—冶金耦合技術(shù)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，共同推進核能制氫耦合冶金技術(shù)開發(fā)。河鋼集團張宣科技即將投產(chǎn)的氫冶金項目，在全球范圍內(nèi)首次采用焦爐煤氣“自重整”制氫，生產(chǎn)高品質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生CO2，進而實施脫水、加壓，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CO2工業(yè)產(chǎn)品，附加經(jīng)濟效益比較可觀。

 

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

 

　　加大技術(shù)創(chuàng)新力度，有序推進鋼鐵企業(yè)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)

 

　　“很多環(huán)保技術(shù)或裝備在國內(nèi)應(yīng)用很少，但其他國家往往擁有多年的應(yīng)用經(jīng)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(zhì)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(zhì)特征。現(xiàn)場調(diào)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(jīng)驗對我國項目仍具有較高的借鑒意義。“但在借鑒的同時，應(yīng)主動思考技術(shù)再創(chuàng)新。我國很多技術(shù)都是從國外的技術(shù)轉(zhuǎn)化而來的，很多關(guān)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(nèi)仍未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，理論研究和實踐均處于起步階段，主要是受到技術(shù)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(jīng)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(shè)，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(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出將制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術(shù)研發(fā)應(yīng)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(shù)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(shù)創(chuàng)新上持續(xù)發(fā)力。”梁思懿告訴記者。