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’目標下，高排放行業(yè)相繼頒布碳達峰目標，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，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，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)模化發(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，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。”
