不銹鋼碳排放是高還是低？鋼鐵行業(yè)面臨碳排放強約束，不銹鋼行業(yè)更有機遇

在過去幾十年中，不銹鋼的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域取得了突飛猛進的發(fā)展，不銹鋼已經(jīng)滲透到人類社會活動的各個角落。

 

當(dāng)前，我國鋼鐵行業(yè)是僅次于電力行業(yè)的第二大碳排放源，是碳排放量最高的制造行業(yè)。這其中，不銹鋼產(chǎn)量約占鋼鐵行業(yè)的7%，不銹鋼的低碳生產(chǎn)也十分必要。

 

不銹鋼的碳排放高嗎？

 

超強的耐用性使產(chǎn)品全生命周期成本最小化

 

根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會的測算，全球每噸鋼的平均碳排放約為1.85噸，而不銹鋼的噸鋼碳排放約為2.23噸，比碳鋼高0.4噸左右，其中64%即1.42噸是由鐵合金作為原料帶入的，0.47噸來自電力消耗。

 

“盡管每噸不銹鋼的碳排放略高于碳鋼，但如果考慮到耐用性能，不銹鋼的環(huán)境優(yōu)勢更明顯。”世界鋼鐵協(xié)會北京代表處首席代表鐘紹良告訴記者。

 

以一個典型的建筑或機械結(jié)構(gòu)為例，為實現(xiàn)150年的結(jié)構(gòu)壽命，如果使用鋁合金每噸功能結(jié)構(gòu)在150年中需要排放8.5噸CO2，使用碳鋼只需排放4.3噸，而使用不銹鋼僅需排放3.3噸。

 

因此，采用不銹鋼有利于減少產(chǎn)品在整個生命周期中的環(huán)境影響，同時有利于實現(xiàn)全生命周期成本最小化，其超強的耐用性可以使產(chǎn)品的全生命周期成本比同類材料減少30%左右。

 

不銹鋼哪種工藝更低碳？

 

鎳生鐵工藝可提高產(chǎn)量，但也要遵循源頭削減、中間管控、末端治理的原則

 

據(jù)廣西北港新材料有限公司黨委書記、董事長、總經(jīng)理潘料庭介紹，不銹鋼生產(chǎn)工藝分為高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD（氬氧脫碳法）法、電爐冶煉短流程法、燒結(jié)+高爐+AOD法以及RKEF（回轉(zhuǎn)窯電爐）+AOD法4種主要工藝。

 

“2005年以前，不銹鋼冶煉主要以高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD的生產(chǎn)工藝和利用廢鋼的電爐冶煉短流程生產(chǎn)工藝為主。2005年以后，以紅土鎳礦為原料，以燒結(jié)、高爐、回轉(zhuǎn)窯、礦熱爐為關(guān)鍵設(shè)備的鎳生鐵工藝出現(xiàn)，給不銹鋼生產(chǎn)帶來變革，也使得不銹鋼產(chǎn)量得到提高，成本得到極大降低。”潘料庭介紹。

 

據(jù)世界鋼鐵協(xié)會研究，基于紅土鎳礦冶煉的燒結(jié)+高爐+AOD爐、RKEF+AOD法，噸鋼碳排放量都比傳統(tǒng)的高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD法的低。

 

“紅土鎳礦冶煉不銹鋼的生產(chǎn)工藝使用大量的廢鋼、余熱發(fā)電，鐵水熱送、能源集中管理等多項節(jié)能措施，實現(xiàn)能耗總量及能耗強度雙控，達到了低碳生產(chǎn)的目的。”潘料庭表示，雖然燒結(jié)+高爐+AOD法采用低品位的紅土鎳礦，但是它采用了合金+煉鋼一體化的生產(chǎn)技術(shù)，噸鋼能耗和碳排放比傳統(tǒng)高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD法冶煉低。

 

但現(xiàn)有紅土鎳礦冶煉不銹鋼的工藝結(jié)構(gòu)還不夠健全，存在能源結(jié)構(gòu)高煤炭化、流程長、能耗高、裝備落后、生產(chǎn)過程能源利用低等問題。他建議，應(yīng)遵循源頭削減、中間管控、末端治理的原則。可以細(xì)分為五大路線圖：結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝創(chuàng)新、裝備升級、資源循環(huán)、智慧管理。其中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化即圍繞原料、能源、產(chǎn)品、工藝等進行優(yōu)化，達到最經(jīng)濟的成本；工藝創(chuàng)新是新的科學(xué)技術(shù)成果對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)過程進行改革和創(chuàng)新；裝備升級是把現(xiàn)有裝備升級達到節(jié)能化、大型化、智能化裝備水平；資源循環(huán)是對生產(chǎn)過程中的資源或副產(chǎn)品循環(huán)利用；智慧管理是對整個生產(chǎn)過程及工藝實施基于大數(shù)據(jù)和云計算的協(xié)同管理模式。

 

不銹鋼的低碳路徑是什么？

 

推廣全生命周期綠色產(chǎn)品、提升能效、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展低碳技術(shù)等

 

據(jù)了解，中國是全球不銹鋼的生產(chǎn)和消費中心，現(xiàn)在也是全球領(lǐng)先的不銹鋼技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新中心。2021年上半年，中國不銹鋼產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的56%，成為名副其實的全球不銹鋼生產(chǎn)中心。

 

“鋼鐵行業(yè)未來將面臨碳排放強度的‘相對約束’、碳排放總量的‘絕對約束’以及嚴(yán)峻的‘碳經(jīng)濟’的挑戰(zhàn)。”冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記李新創(chuàng)近日出席2021（第二屆）中國不銹鋼及特種合金新材料產(chǎn)業(yè)高端論壇時表示，行業(yè)要用積極的態(tài)度、科學(xué)的行動在減碳中發(fā)展，發(fā)展中減碳。

 

“碳達峰碳中和目標(biāo)下，鋼鐵生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)面臨著革命性的更新?lián)Q代，不銹鋼行業(yè)機遇大于挑戰(zhàn)。”鐘紹良認(rèn)為。

 

具體針對不銹鋼行業(yè)的碳達峰及降碳路徑，李新創(chuàng)認(rèn)為，應(yīng)從6個方面做具體考量和行動。一是推動綠色布局。布局不合理將會帶來大量無效碳排放，因此應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、加大綠色物流，推廣全生命周期綠色產(chǎn)品以及更高水平供需動態(tài)平衡。二是節(jié)能及提升能效，通過推廣先進適用節(jié)能低碳技術(shù)、提高余熱余能自發(fā)電率以及數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用等。三是優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu)，比如原燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高廢鋼資源回收利用等。四是構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，推進區(qū)域能源整合、提高固廢資源化利用、推動鋼化聯(lián)產(chǎn)。五是應(yīng)用突破性低碳技術(shù)，如氫冶煉工藝、氧氣高爐及非高爐冶煉、碳捕集利用和封存技術(shù)。六是制度建設(shè)和政策體系支撐。

 

“不銹鋼的工藝流程中可以更多地利用廢鋼，提高廢鋼使用比例。同時，在工藝優(yōu)化上，現(xiàn)有燒結(jié)工藝返礦高，未來可以往燒結(jié)循環(huán)和小球燒結(jié)工藝方向改進。”潘料庭介紹說。

 

李新創(chuàng)表示，推進不銹鋼行業(yè)碳達峰及碳減排，要充分統(tǒng)籌發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長期目標(biāo)，根據(jù)不同區(qū)域特點、發(fā)展定位、產(chǎn)品工藝特點及綠色發(fā)展水平等，協(xié)調(diào)好行業(yè)發(fā)展存量、增量和潛力間的關(guān)系。在推進過程中，發(fā)揮節(jié)能增效、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、技術(shù)革命性創(chuàng)新、數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的作用，運用好減污降碳、多行業(yè)協(xié)同效應(yīng)及碳市場的重要工具等。