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节能新技术助力钢铁行业打破高碳魔咒!

时间:2020-12-09 14:58:53 点击:

“世界钢铁看中国。”作为世界上最大的钢铁生产国,我国粗钢产量在全球总产量中的占比超过50%。钢铁工业能耗高,占全国能源消费总量的11%,是仅次于电力行业的煤炭消费大户,由此导致其成为我国二氧化碳减排的“主战场”。

在近日举办的第七届中国煤炭消费总量控制和能源转型国际研讨会上记者获悉,尽管平均吨钢综合能耗提前一年完成了“十三五”节能目标,但专家预测,“十四五”期间,中国钢铁行业绿色发展水平仍将面临不平衡情况,绿色脱碳发展压力依然巨大,亟待依靠工艺装备升级改造、绿色低碳技术创新解决高碳问题。

脱碳空间巨大

小到弹簧、剪刀,大到汽车、建筑,钢铁在生活中无处不在,更支撑着工业和经济的发展。据相关专家预计,2020年粗钢产量将突破10亿吨,明年或超过11亿吨,继续位列全球榜首,且钢材需求还将有一定的增长空间。

作为典型的高耗能产业,钢铁工业也是名副其实的碳排放大户。据冶金工业规划研究院党委书记、总工程师李新创介绍,目前,我国钢铁行业每年可消费5.5亿吨标准煤,约占全国总能耗的11%,碳排放量贡献全球钢铁碳排总量的60%以上。

也正因此,节能与绿色低碳成为“十三五”期间钢铁行业的发展主基调。相关数据显示,“十三五”以来,我国钢铁行业超低排放改造进展超预期,截至目前,全国已有228家钢铁企业、6.1亿吨粗钢产能正在实施超低排放改造,行业平均吨钢综合能耗(折标准煤)由572千克下降到554千克。

然而不可否认的是,当前,煤炭和焦炭依然是炼钢的主要能源,化石原料的大量使用无疑为钢铁行业脱碳带来了难以逾越的障碍。

就在不久前,清华大学等18家研究机构联合发布的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》(下称《报告》)提出,工业部门作为到2050年二氧化碳排放量最大的终端能源消费部门,钢铁行业碳排放位列其中之首。

绿色发展“两极分化”现象突出

“事实上,当前,我国钢铁行业绿色发展呈现出明显的‘两极分化’态势。”李新创坦言,比如,在能耗管理方面,近年来既涌现了一批能源管理水平优秀的企业,也仍然存在大量能耗高、能源管理粗放的企业;既诞生了一批国家级绿色工厂,也仍然存在诸多绿色发展理念滞后、能力匹配严重不足的企业。

就钢铁生产本身而言,工艺流程结构不合理成为制约其低碳绿色转型的突出短板。“目前,我国的铸钢生产仍以长流程为主,该工艺使用的恰都是焦炭等化石燃料,因此,若要从源头降低钢铁生产对化石燃料的依赖,就要使电弧炉短流程炼钢占比进一步提高。”钢铁行业有关专家指出。

相关数据显示,目前在我国,电弧炉短流程炼钢工艺生产的粗钢产量仅占总产量10%左右,远低于美国68%、欧盟40%、日本24%的发展水平。这意味着我国钢铁生产工艺流程结构调整、优化“挖潜”空间巨大。

高质量发展是当前钢铁行业提质增效的主基调。“绿色发展水平不平衡中存在的这些问题,亟待依靠工艺装备升级改造、绿色低碳技术创新解决。”李新创认为,随着行业自身科学发展以及碳排放倒逼结构调整的需要日益迫切,“十四五”期间电弧炉短流程炼钢工艺应该有明显提升,但应切忌盲目、一窝蜂发展。

氢能“零碳炼钢”承载厚望

与此同时,燃料替代也被寄予了“零碳炼钢”厚望。其中“氢”便被视为了钢铁行业“脱碳”的重要突破口。

《报告》指出,在生铁和粗钢生产过程中,以氢气直接还原技术取代传统焦炭利用的“零碳炼钢”,是钢铁生产过程深度脱碳的革命性技术。《报告》因此非常看好“以高温气冷堆的高温工艺热制氢,与氢气炼钢工艺相结合”的产业化发展前景。

记者了解到,实际上,当前钢铁行业与氢能的融合发展在全球已被提上了议程。在这方面,钢铁行业也已开展了卓有成效的实践探索。

如德国钢铁巨头蒂森克虏伯就于不久前宣布了与能源企业莱茵集团合作,在试验炉中,使用氢气代替焦炭和煤粉作为还原剂,从而降低二氧化碳排放。

11月23日,我国钢铁“老大”河钢集团也与意大利企业特诺恩签订了合同,致力建设氢能源开发和利用工程,包括一座年产60万吨的钢铁直接还原厂,建成后将成为全球首座使用富氢气体的直接还原铁工业化生产厂,计划于2021年底投产。据悉,届时每生产一吨钢最终净排放将由2018年的2.08吨二氧化碳,下降到仅约125公斤。

可以预见的是,在钢铁巨头的大力推动下,氢能炼钢将逐步走向现实。记者获悉,除积极探索新能源的使用外,钢铁行业目前还正探索与低碳冶金、CCS(碳捕获与封存)等先进技术的“跨界”耦合,未来低碳发展路径极具想象空间。

但《报告》同时指出,“氢气炼钢”目前成本仍比较高,尚待技术突破。“要形成规模化应用,还需要时间。”上述专家直言。