本報記者 朱曉波
“在氣候變化領(lǐng)域，最耳熟能詳?shù)木V領(lǐng)性文件就是《巴黎協(xié)定》，這樣一個協(xié)定到目前有全球192個國家批準(zhǔn)，制訂了長期的目標(biāo)以及實現(xiàn)規(guī)定的碳達峰、碳中和路徑。”日前，在第二屆中國鋼鐵低碳發(fā)展目標(biāo)與路徑研討會上，清華大學(xué)低碳能源實驗室主任、氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院常務(wù)副院長李政表示，到21世紀(jì)下半葉實現(xiàn)溫室氣體源的人為排放與碳匯吸收間的平衡，在全世界范圍內(nèi)已達成共識，到目前為止，全球70%的經(jīng)濟以及65%的碳排放國家，都已經(jīng)承諾碳中和路徑或者發(fā)展目標(biāo)。
李政：能源系統(tǒng)的變革是最主要的著力點
應(yīng)對氣候變化已成為各個國家廣大人民的訴求和愿望，未來嚴(yán)格的升溫目標(biāo)和行動力度的訴求將會更加強烈。另外，對發(fā)展中國家的資金支持，尤其是氣候適應(yīng)的融資需求會更大，在全球碳市場、科技創(chuàng)新合作方面，需求也會越來越強烈。
李政表示，碳達峰、碳中和已成為我國堅定的發(fā)展方向，碳達峰、碳中和并不是就低碳談低碳的一個專業(yè)性目標(biāo)，實際上是國家經(jīng)濟社會發(fā)展綜合性的發(fā)展戰(zhàn)略，它是以中國的百年發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展理念為基石，兼顧國內(nèi)和國際兩個大局的重要舉措。
為應(yīng)對氣候變化的需要，我國設(shè)定了新的經(jīng)濟發(fā)展目標(biāo)，爭取建立競爭性的優(yōu)勢，李政介紹，要實現(xiàn)這樣的目標(biāo)，任務(wù)很艱巨，我們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，能源結(jié)構(gòu)偏煤，科技創(chuàng)新還不夠。我們和發(fā)達國家相比，發(fā)展的時間相對較短，從2030年實現(xiàn)碳達峰到2060年實現(xiàn)碳中和，僅僅30年的時間,與美、歐、日等國家相比難度更大。
他認(rèn)為，當(dāng)前最主要的著力點是能源系統(tǒng)的變革，能源系統(tǒng)要發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變，要從目前的化石能源為主，轉(zhuǎn)變成以非化石能源為主，不僅僅要實現(xiàn)零碳排放，很可能實現(xiàn)負(fù)碳排放，來支撐經(jīng)濟社會實現(xiàn)碳中和。除了能源行業(yè)以外，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑的碳匯部門都要努力。還包括鋼鐵行業(yè)要創(chuàng)新工藝，以碳中和的要求為導(dǎo)向，提高效率，減少能源使用，解決自己內(nèi)在的碳排放。
中國應(yīng)對氣候變化的路徑是推動經(jīng)濟社會全面綠色低碳轉(zhuǎn)型，平衡好經(jīng)濟發(fā)展和減少碳排放是巨大挑戰(zhàn)，把握好能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的節(jié)奏是關(guān)鍵。碳中和路徑下的新經(jīng)濟業(yè)態(tài)將需要大量的金屬和關(guān)鍵礦物質(zhì)，其生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)與中長期低碳轉(zhuǎn)型路徑相一致。
李新創(chuàng)：鋼鐵行業(yè)要在降碳中發(fā)展在發(fā)展中降碳
“把鋼鐵當(dāng)作污染產(chǎn)業(yè)是不對的，相反，鋼鐵可以讓世界更美好，而且我們的確做到了。”在第二屆中國鋼鐵低碳發(fā)展目標(biāo)與路徑研討會上，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會副會長、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記兼總工程師李新創(chuàng)表示。
李新創(chuàng)認(rèn)為，在低碳方面首先要有三點認(rèn)識：第一，“雙碳”目標(biāo)的重要性是不言而喻的，關(guān)乎中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。第二，“雙碳”目標(biāo)不僅僅是碳本身，它關(guān)乎發(fā)展權(quán)和發(fā)展的問題，因此一定要處理好發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長期關(guān)系。第三，低碳革命是人類歷史上最廣泛的深度革命，不僅會重塑全球的經(jīng)濟格局、產(chǎn)業(yè)格局，也會重塑中國的經(jīng)濟格局、產(chǎn)業(yè)格局。
李新創(chuàng)表示，應(yīng)該在降碳中發(fā)展，在發(fā)展中降碳，而不是簡單的一刀切。特別是對鋼鐵行業(yè)來講，如何促進目前具備優(yōu)勢的長流程煉鋼方面的低碳排放，這是中國鋼鐵發(fā)展的關(guān)鍵。
李新創(chuàng)強調(diào)，鋼鐵產(chǎn)品不僅讓世界更美好，鋼鐵的生產(chǎn)流程過程也可以讓世界更美好。特別是“十三五”期間，中國鋼鐵以超低排放為抓手，引領(lǐng)世界鋼鐵的綠色低碳革命。目前國內(nèi)大概有20多家企業(yè)達到了超低排放。
鋼鐵行業(yè)的特點，決定了鋼鐵行業(yè)低碳減排的難度：一是機理復(fù)雜，鋼鐵冶金過程中每個環(huán)節(jié)都排碳。二是中國鋼鐵目前高碳特點突出，高爐-轉(zhuǎn)爐流程占90%以上。三是鋼鐵產(chǎn)量大，而且生產(chǎn)企業(yè)眾多，發(fā)展也參差不齊。“降碳不是口號，要行動，這是我們必須面對的挑戰(zhàn)。”李新創(chuàng)說。
如何推動鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)低碳發(fā)展目標(biāo)？李新創(chuàng)認(rèn)為，可以從6個方面著手：一是推動綠色布局。二是節(jié)能及提升能效，通過新的高效節(jié)能技術(shù)、裝備、工藝以及數(shù)字化、智能化，形成新的節(jié)能生態(tài)，進一步提高能效水平，這方面潛力巨大。三是優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu)，鼓勵更多鋼鐵企業(yè)在廠房、屋頂和周邊利用風(fēng)能、太陽能，優(yōu)化原燃料結(jié)構(gòu)。四是利用鋼鐵優(yōu)勢和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟，與建材、化工等等形成高效資源的循環(huán)經(jīng)濟，比如鋼渣、爐渣可以為建材行業(yè)降碳。五是應(yīng)用突破性低碳技術(shù)、氫冶煉工藝，包括碳捕集、利用和封存技術(shù)。第六是碳配額、碳市場等相關(guān)制度的建立和完善。
毛曉明：中國寶武實現(xiàn)低碳冶金的六大技術(shù)方向
2021年11月18日，由中國寶武倡議并聯(lián)合全球鋼鐵業(yè)及生態(tài)圈伙伴單位共同發(fā)起的全球低碳冶金創(chuàng)新聯(lián)盟宣布成立。作為全球最大的鋼鐵企業(yè)，中國寶武公布了低碳的發(fā)展目標(biāo)：在2035年能夠把噸鋼碳排放強度降低30%到1.3噸，2050年前實現(xiàn)碳中和。
中國寶武中央研究院院長助理、低碳冶金創(chuàng)新中心副主任毛曉明，在第二屆中國低碳發(fā)展目標(biāo)與路徑研討會上，從技術(shù)的角度詳細(xì)介紹了中國寶武低碳減排的路徑：
一是極致能效。在變革性減碳技術(shù)沒有完全成熟之前，全流程能源效率提升應(yīng)該成為鋼鐵行業(yè)節(jié)能減碳的優(yōu)先工作。
二是富氫碳循環(huán)高爐。中國廢鋼保有量和循環(huán)量較少，采用電爐短流程低碳工藝不足以保障國民經(jīng)濟對鋼鐵產(chǎn)品量的需求。高爐-轉(zhuǎn)爐流程短時間內(nèi)還將是中國鋼鐵工業(yè)的主要煉鋼流程。
中國寶武探索的富氫碳循環(huán)高爐技術(shù)可以有效地解決這個問題。富氫碳循環(huán)高爐技術(shù)特點的關(guān)鍵是全氧和煤氣提質(zhì)循環(huán)，高爐實現(xiàn)全氧鼓風(fēng)后，避免大量氮氣進入高爐爐頂煤氣中，有利于一氧化碳和二氧化碳的分離，分離得到的高濃度一氧化碳煤氣送至風(fēng)口和爐身，用于還原鐵礦石，可實現(xiàn)碳化學(xué)能的完全利用。同時，煤氣循環(huán)也使煤氣中的氫氣在高爐內(nèi)循環(huán)，解決了高爐使用大量富氫物質(zhì)后氫利用率下降的問題，為富氫物質(zhì)在高爐內(nèi)的大量使用提供了先決條件，從而降低高爐流程對化石能源的消耗。
為進一步降低高爐流程碳排放，中國寶武圍繞碳循環(huán)高爐還將開發(fā)四項技術(shù)：一是綠色電加熱。二是微波燒結(jié)預(yù)還原技術(shù)。三是在轉(zhuǎn)爐的鋼包、中間包、軋鋼的鋼坯加熱全流程推行電加熱，將煤氣加熱爐窯變成綠色電加熱爐窯。四是新型爐料技術(shù)，包括預(yù)還原爐料和碳鐵復(fù)合爐料，將這些新型爐料與常規(guī)爐料一同加入高爐，可以利用金屬鐵的催化作用，提升爐身效率，達到減少燃料消耗的目的。
三是氫基豎爐。用氫氣還原氧化鐵時，其主要產(chǎn)物是金屬鐵和水蒸氣，還原后的尾氣對環(huán)境沒有任何不利的影響，可以明顯減輕對環(huán)境的負(fù)荷。使用清潔能源制取氫氣，使用氫氣還原鐵礦石煉鐵，有望實現(xiàn)近零碳排放的鋼鐵冶煉過程，是鋼鐵走向碳中和的重要路徑之一。
四是近終形制造。近終形制造技術(shù)是指力求從鋼水澆鑄開始，就盡可能接近最終產(chǎn)品尺寸的連鑄連軋一體化工藝技術(shù)，以便進一步減少中間加工工序，節(jié)省能源、減少貯存和縮短生產(chǎn)時間。與傳統(tǒng)工藝相比，近終形制造技術(shù)流程更短，不需要經(jīng)過多道工序，避免了反復(fù)加熱，從而使得生產(chǎn)過程更加高效，能耗及排放更低，被認(rèn)為是近代鋼鐵工業(yè)發(fā)展中的一項重大工藝技術(shù)革新。中國寶武已經(jīng)開發(fā)出薄帶連鑄連軋技術(shù)，聯(lián)合全球冶金技術(shù)工作者探索出的薄板坯連鑄連軋技術(shù)、棒線材連鑄連軋技術(shù)，將是軋制區(qū)域碳中和的重要工藝路線。
五是冶金資源循環(huán)利用。選擇經(jīng)濟合理的內(nèi)部循環(huán)路徑，充分利用廠內(nèi)固廢中的鐵、碳資源，可以減少煤礦資源消耗和實現(xiàn)固廢零排放。以廢鋼為代表的鋼鐵循環(huán)材料是充分還原后的金屬，屬于載能和環(huán)保資源，大比例使用鋼鐵循環(huán)材料將是未來低碳冶金的重要發(fā)展方向，可以節(jié)約高爐鐵水使用，從而大幅減少二氧化碳和污染物排放。我國有機固廢資源豐富，其中僅農(nóng)林生物質(zhì)廢棄物產(chǎn)量就達數(shù)億噸，生物質(zhì)生長時吸收的二氧化碳和燃燒時排放的二氧化碳構(gòu)成平衡，不會增加大氣中的濃度，因此被視為碳中性物質(zhì)，冶金過程可使用生物質(zhì)作為化石燃料的替代物，從而減少二氧化碳排放。
六是二氧化碳回收及利用。清潔地使用碳的化學(xué)能，建立內(nèi)外部的碳循環(huán)，對碳和氫進行科學(xué)組合，實現(xiàn)碳、一氧化碳、二氧化碳循環(huán)及產(chǎn)品化利用，在熱力學(xué)和動力學(xué)方面會更有利于冶金過程，最終形成冶金工業(yè)中完整、可行的碳中和路徑，利于目前鋼鐵行業(yè)的順利轉(zhuǎn)型。
中國寶武從2015年開始探索的冶金煤化工耦合，試圖把冶金過程產(chǎn)生的煤氣制成化工產(chǎn)品，減少向大氣排放二氧化碳。二氧化碳資源化利用的前提在于低成本捕獲和凈化冶金煤氣中的二氧化碳，然后往清潔燃料、有機原料和化工產(chǎn)品制備方向發(fā)展，業(yè)內(nèi)已有多家企業(yè)在嘗試，中國寶武也進行了二氧化碳分離的試驗，已穩(wěn)定運行了一年多。
毛曉明最后表示，鋼鐵是高度可循環(huán)的綠色產(chǎn)品，理論上是可無限循環(huán)的，還有很多優(yōu)異性能尚未得到全部應(yīng)用。如果制造過程實現(xiàn)了綠色低碳化，鋼鐵行業(yè)將從目前碳排放的重大負(fù)貢獻行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹卮笳暙I行業(yè)，從“黑老大”變成“綠老大”。
《中國冶金報》（2022年3月24日 08版八版）
