近中期依托结构调整 远期依赖技术革新


“当前，关于钢铁行业未来发展路径的研究有很多，但钢铁行业要真正实现碳达峰碳中和，必须通过能源结构创新、工艺结构创新和技术创新来实现。”河钢集团党委书记、董事长于勇认为。


世界钢铁协会北京代表处首席代表钟绍良认为，钢铁工业有六大减碳途径，短期减碳空间有限，远期深度减碳依赖于能源和技术革新。


记者梳理上述四家大型钢铁企业减碳路径发现，虽然各自侧重点有所差异，但发展方向基本相同，可以分为近期、中期、远期三个阶段，近期侧重能效提升；中期侧重结构调整；远期则侧重技术突破，主要包括氢冶金、CCUS等。


“能效提升主要是从原料质量、能源效率、工艺收得率以及工艺和设备的可靠性方面入手提升现有设备和技术的能源效率。” 钟绍良说。


据了解，结构调整主要涉及流程、资源和能源结构几方面。以流程调整为例，我国高炉-转炉长流程粗钢产量约占全国钢铁产量的90%，极度依赖煤和焦炭，生产1吨钢约产生2吨二氧化碳，而废钢-电炉短流程主要依赖电能和新能源，吨钢碳排放远低于长流程。


“2050年全球废钢供应量预计将从目前的7亿吨增加到11.5亿吨左右，2050年传统高炉-转炉流程比重预计从2019年的70%降低到30%。” 钟绍良说。


氢冶金是未来重要技术路径


“氢能将在全球脱碳进程中发挥重要作用，绿氢成为全球部署新重点。” 全国氢能标准化技术委员会主任委员马林聪介绍，我国已发布氢能产业发展中长期规划，氢能产业加速发展。


东北大学冶金学院教授储满生认为，在我国能源转型中，氢能扮演“高效低碳的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色清洁的工业原料”等多重角色。绿色氢能被认为是无碳经济的关键之钥，氢冶金被认为是钢铁产业低碳绿色转型的重要技术路径。


所谓“氢冶金”，就是采用“氢”部分或完全取代“碳”作为铁矿石的还原剂和过程燃料，实现铁矿石脱氧过程的技术。以氢代碳，反应的“碳排放”随之被“水排放”替代。


业内普遍认为，“氢冶金”主要有两大技术路线，一是高炉富氢冶炼工艺，二是全氢直接还原工艺。富氢冶炼是现阶段从“碳冶金”到“氢冶金”的重要过渡和重要突破口，全氢直接还原则符合短流程需求，是钢铁脱碳从快速发展到成熟的重要路径。


“现阶段我国钢铁行业仍以高炉工艺为主，不宜规模化置换。此外，氢冶金发展还存在不确定性，我国钢铁企业目前不宜盲目跟从国外低碳发展路线，应立足实际，不断夯实研究基础，探索全产业链协同降碳的最优路线，有条件的企业可适度开展氢冶金小规模工业化。”张龙强认为，2040年前后，即最新置换建成和拟建的高炉一代炉役结束之际，我国氢冶金将具备规模化发展条件，氢基直接还原+电炉冶炼将逐步发展为主流工艺路线，占比或将达到60%以上。


“产业界对氢冶金技术需求迫切，而学术研究相对滞后，全氢冶炼研发基础薄弱。欧盟、日本、韩国等先进产钢国氢冶金技术和项目起步早，规划系统。中国氢冶金处于探索起步阶段，存在差距，需加快自主知识产权的氢冶金新工艺研发，实现核心技术、关键装备、标准体系、研发平台和人才队伍的全面超越。” 储满生说。