鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)路徑

陳麗云

編者按：今年7月10日至16日是我國第33個全國節(jié)能宣傳周，主題為“節(jié)能降碳，你我同行”。7月10日上午，國家發(fā)展改革委聯(lián)合廣東省人民政府、廣州市人民政府在廣州市舉辦2023年全國節(jié)能宣傳周啟動儀式。啟動儀式主要包括技術(shù)新應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)新升級、企業(yè)新行動、榜樣新力量等4項(xiàng)活動。

為更好解讀節(jié)能工作，我刊聯(lián)合中宏網(wǎng)，約請部分專家撰寫署名文章，以饗讀者。

一、鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展現(xiàn)狀和進(jìn)展

“十三五”以來，鋼鐵行業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級改造，從生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、裝備技術(shù)、創(chuàng)新機(jī)制等方面多措并舉，積極推動行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能降耗成效明顯，行業(yè)的綠色發(fā)展水平得到大幅提升。2015—2022年，重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)平均噸鋼綜合能耗降幅4%。噸鋼二氧化硫排放降幅73%；噸鋼煙粉塵排放降幅65%。2022年，隨著超低排放工程的持續(xù)推進(jìn)，會員企業(yè)不斷加大環(huán)保投入，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)持續(xù)改善。但由于鋼鐵需求減少、產(chǎn)量下降，整體產(chǎn)能利用率有所降低，以及環(huán)保設(shè)施耗能等因素，抵消了企業(yè)實(shí)施節(jié)能措施帶來的能耗降低，導(dǎo)致噸鋼綜合能耗同比增長0.23%。為進(jìn)一步推動鋼鐵行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展，鋼鐵行業(yè)和企業(yè)正從超低排放、節(jié)能增效、低碳轉(zhuǎn)型等方向持續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)。

環(huán)保方面，截至2023年5月底已有85家企業(yè)完成超低排放改造和評估監(jiān)測公示，其中58家企業(yè)（包括一家球團(tuán)廠）完成全過程超低排放改造公示，涉及粗鋼產(chǎn)能約2.95億噸；27家企業(yè)完成部分超低排放改造公示，涉及粗鋼產(chǎn)能約1.24億噸。隨著鋼鐵企業(yè)超低排放改造持續(xù)推進(jìn)，鋼鐵企業(yè)環(huán)保意識和環(huán)境管理水平大幅提升，面貌大為改觀。

節(jié)能增效方面，2022年鋼鐵協(xié)會啟動了“極致能效”工程。以開展鋼鐵行業(yè)“雙碳最佳實(shí)踐能效標(biāo)桿示范廠”培育工作為抓手，通過整理發(fā)布極致能效技術(shù)清單、能力清單、政策清單，為企業(yè)提升能效管理水平提供依據(jù)；通過國標(biāo)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)修訂和團(tuán)標(biāo)對標(biāo)指南制定，統(tǒng)一各工序能效對標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；通過開發(fā)重點(diǎn)工序能效對標(biāo)數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)，促進(jìn)能效數(shù)據(jù)質(zhì)量提升，以典型示范企業(yè)能效提升帶動行業(yè)整體能效水平進(jìn)步，力爭實(shí)現(xiàn)2023年0.8億—1.0億噸、2024年1.5億—2.0億噸、2025年2.0億—3.0億噸鋼鐵產(chǎn)能達(dá)到能效標(biāo)桿水平。

低碳轉(zhuǎn)型方面，鋼鐵企業(yè)也在積極探索。一方面加大綠色能源應(yīng)用，如寶武湛江建成了總裝機(jī)量46.89MW，涵蓋“水、陸、空”的分布式光伏項(xiàng)目；酒鋼依托酒泉、嘉峪關(guān)風(fēng)光資源、自備電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，正在推進(jìn)建設(shè)2400MW風(fēng)光電項(xiàng)目；寶武鄂鋼、太鋼、晉南、中天南通、連云港亞新鋼鐵、包鋼、沙鋼等鋼鐵企業(yè)均布局建設(shè)了光伏發(fā)電項(xiàng)目。另一方面，低碳冶金技術(shù)取得階段性進(jìn)展。與傳統(tǒng)的碳冶金相比，氫冶金可以從源頭降低二氧化碳的排放量，目前主要關(guān)注三個技術(shù)方向，即富氫/全氫氣基直接還原（含豎爐、流化床等）、富氫碳循環(huán)高爐、氫基熔融還原。目前河鋼、寶武、鞍鋼等單位布局的氫冶金產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目均取得了階段性進(jìn)展。但值得注意的是，大規(guī)模、低成本的綠色氫氣，并實(shí)現(xiàn)安全、低成本的運(yùn)輸，是氫冶金未來發(fā)展的前提。氫冶金的發(fā)展有賴于清潔能源（太陽能、風(fēng)能等）產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及大規(guī)模低成本制氫技術(shù)的突破與應(yīng)用。

二、鋼鐵行業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)路徑

鋼鐵行業(yè)化石能源占比高，碳排放主要來源于化石能源的消耗。因此，鋼鐵行業(yè)目前實(shí)施的節(jié)能措施基本都具有降碳的效果。尤其現(xiàn)階段，節(jié)能降碳路徑是高度統(tǒng)一的。

鋼鐵行業(yè)低碳工作推進(jìn)委員會2022年發(fā)布的鋼鐵行業(yè)低碳技術(shù)路線圖明確了鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的低碳技術(shù)路徑措施：一是系統(tǒng)能效提升。通過深度節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與裝備升級改造，實(shí)現(xiàn)能源精細(xì)化管控，余熱余能應(yīng)收盡收，做到全系統(tǒng)極致能效。二是資源循環(huán)利用。將鋼鐵生產(chǎn)流程產(chǎn)生的固、液、氣等二次資源以及社會產(chǎn)生的廢鋼等二次資源，通過鋼鐵循環(huán)高效再利用，實(shí)現(xiàn)資源利用價(jià)值最大化。三是流程優(yōu)化創(chuàng)新。立足現(xiàn)有工藝及裝備，通過調(diào)整和優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)、工藝結(jié)構(gòu)和用能結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新鋼鐵制造工藝流程，提升流程效能。四是冶煉工藝突破。擺脫傳統(tǒng)工藝流程和裝備的束縛，尋求關(guān)鍵技術(shù)變革性創(chuàng)新。重大的冶煉工藝突破是鋼鐵行業(yè)近中期和中遠(yuǎn)期快速減碳的關(guān)鍵。五是產(chǎn)品迭代升級?；阡撹F產(chǎn)品全生命周期評價(jià)，通過開發(fā)更高性能的綠色鋼鐵產(chǎn)品，使鋼鐵材料具有更高強(qiáng)度、更高壽命、更高效能，減少鋼鐵材料用戶需求量。六是捕集封存利用。將二氧化碳從鋼鐵制造排放源中分離，并經(jīng)濟(jì)高效封存、固化或資源化利用，是實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)碳中和重要保障。

這六條技術(shù)路線中除碳捕集外，基本都屬于節(jié)能低碳協(xié)同的措施。此外，中國鋼鐵同時面臨應(yīng)對污染物控制和碳排放兩大任務(wù)，減污降碳協(xié)同將是未來技術(shù)的發(fā)展趨勢，因此更需要一些突破性創(chuàng)新性的減污降碳協(xié)同治理技術(shù)的研發(fā)和推廣?！?/p>

（作者為中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會科技環(huán)保部節(jié)能環(huán)保處處長）