碳中和：钢铁航母的行动和钢铁行业的压力

经济观察报记者李子辰中国宝武计划，以2020年为基础，到2035年每吨钢碳排放量减少30%至1.3吨，到2050年实现碳中和，高于国家整体碳中和的时间目标计划。提前10年。

作为占全国能源消耗和碳排放量（直接和间接）20%左右的行业，中国钢铁工业在国家碳中和地图上同样是“大动脉”。中国宝武集团作为中国钢铁行业的旗舰企业，是中国行业碳减排行动的开拓者。

中国宝武党委书记、董事长陈德荣在近日的一次会议上介绍：中国宝武碳中和冶金技术主要包括极致能效、富氢碳循环高炉、氢基竖炉、近净成形制造、冶金资源循环利用六个方面化利用和碳回收利用，共同构成了中国宝武碳中和冶金技术路线图。

但他也认为，中国宝武产业布局较多，而且由于各个钢铁基地的能源结构和产品结构差异较大，资源环境条件差异很大，碳排放强度差异较大。靠一两种方式是不可能实现整个集团的转型发展的。与同行相比，碳减排对中国宝武的挑战更为严峻。

有业内人士认为，虽然钢铁行业的碳中和任务看似“汽车前行”，但钢铁减碳面临诸多重大现实挑战，既有技术层面的，也有政策层面的。此外，碳中和过程中产业的全球竞争力需要考虑和面对：经过多年的发展，中国钢铁行业在过去几十年已经形成了显着的成本优势，但如何应对减排的艰巨任务？未来是否继续保持这样的竞争力？

宝武碳中和技术路线

被外界称为“中国钢铁航母”的中国宝武集团的碳中和行动计划是什么？

2021年11月18日，在中国宝武联合全球钢铁产业和生态系统合作伙伴发起的“全球低碳冶金创新联盟”上，中国宝武党委书记、董事长陈德荣致辞到外面的世界。介绍。

陈德荣表示，中国宝武向社会承诺，在2020年基础上，到2035年每吨钢碳排放量减少30%至1.3吨，力争到2050年实现碳中和，这一目标不会改变。今年年初，中国宝武向党中央汇报了中国宝武推进碳峰化、碳中和和低碳冶金工作的情况。

从技术角度看，我国宝武碳中和冶金技术主要包括六个方面：极致能效、富氢碳循环高炉、氢基竖炉、近净成形制造、冶金资源循环利用、碳回收利用。将这六个领域的技术结合在一起，形成了中国宝武碳中和冶金技术路线图。

具体来说，一是富氢碳循环高炉工艺，从微波烧结、新装料到碳循环高炉，高炉煤气与CO和CO2分离，富集的CO和氢气返回到高炉。风口回收，使用CO2。二是氢基竖炉工艺，利用可再生能源制氢。氢基竖炉还原铁矿石，然后连接电炉，形成氢冶金碳中和工艺。

在这个过程中，考虑到竖炉对球团矿品位的要求非常高，达到65%以上，这对未来的钢料构成了比较大的挑战。低品位炉料经氢基竖炉直接还原后，直接送入电炉或其他冶金炉进行渣铁分离时，渣量会非常大，是普通炉料无法承受的。传统的电炉。炉渣和铁可通过专用电炉分离，形成铁水与转炉连接，沿用传统转炉、连铸、轧钢工艺流程。这两条主要工艺路线，结合碳资源综合利用和电加热，形成了中国宝武的碳中和技术路线。

中国宝武中央研究院院长助理、低碳冶金创新中心副主任毛晓明认为，富氢碳循环高炉是中国宝武多年来发展起来的独门绝技之一，也是世界冶金史上最有前途的。在宝武印章的技术下。现代高炉炼铁技术非常成熟。无论是热效率还是产能规模，当今冶金行业没有比高炉更好的反应器​​。我国废钢保有回收量小，电炉短流程低碳工艺不足。为保证国民经济对钢铁产品的需求，高炉工艺将在短时间内成为我国钢铁工业的主流工艺。在中国宝武，近94%的工艺为高炉长工艺，总资产达数千亿。如果高炉工艺不能继续，宝武数千亿的长流程资产将归零，这将对宝武整个资产的保全造成巨大压力。 “高炉碳排放量高​​的原因是高炉需要用大块的煤制焦作为骨架、还原剂和热源。由于化学反应的平衡，过量的CO需要保持在高炉中。气相，所以碳利用率有限，炉顶煤气中还含有很大一部分CO。中国宝武正在探索的富氢碳循环高炉技术可以有效解决这个问题。八一钢铁富氢碳循环高炉已完成一、二期试验，明年将启动三期试验。目前的试验结果表明，富氢碳循环是主要技术手段，化学能最大程度地利用碳，降低高炉还原剂配比是方向，加绿色电加热和生料绿色化的技术措施材料有可能在高炉过程中实现大幅减碳，并有望延续高炉的辉煌。”毛晓明日前在一次会议上说。

根据中国宝武主要技术减排潜力和部署时间表，到2035年，极端能效可实现减排3-5%，冶金资源回收可实现减排10-20%，近净型制造5 -10%，富氢碳循环高炉减碳30-50%，2050年前，氢基竖炉减碳50-90%，碳循环利用减碳30-50%。

陈德荣表示，要实现钢铁的碳中和，绝对不是一两种技术就能实现的。它可能需要多种技术的有机结合才能实现。获得的减排潜力目前只是宝武研究的结果，希望在未来的实践中逐步得到证实。我们考虑富氢碳循环高炉的减碳能力为30-50%，但富氢碳循环高炉的实际减碳潜力应该比这个高一点。

低碳行动

2015年以来，中国宝武开始了低碳冶金的探索。最早是从冶金、煤炭、化工的耦合开始，试图将冶金过程中产生的气体转化为化工产品以减少CO2排放，然后到COREX（一种炼钢工艺）的创新，再到目前全面发展，基本与巴黎协定同步。

目前，宝武的低碳行动已经体现在制造、产品和产业上。

从制造的角度来看，八钢富氢碳循环试验高炉就是一个案例。据介绍，截至今年，富氢碳循环高炉已实现50%的富氧率。现在是半氧气，同时通过COREX分离出来的煤气和焦炉煤气在风口处进行检测，在风口处喷洒，以达到减碳的目的。除了规划中的富氧富氢气体循环外，宝武还在重点建设高炉前光伏制氢装置和高炉后CO2化工产品利用生产线，形成完成430立方米的水平。工业化高炉碳中和示范生产线。试验成功后，下一步就是在千立方米高炉内扩容。

宝武湛江钢铁建成百万吨级氢基竖炉-电炉短流程零碳装置。宝武希望超级电炉能比传统电炉降低20%以上的电耗。这涉及氢气竖炉。超低碳技术在整条生产线上的应用。

此外，中国宝武计划在新疆巴州建设绿色钢铁短流程示范项目，其中包括一座十余平方公里的光伏电站。光伏电站绿色发电，全废电炉冶炼和薄带连铸连轧。计划已经完成，计划明年开工建设。

在产品方面，中国宝武要求未来的产品是绿色的。未来绿色产品的技术方向将集中在高强度、高耐腐蚀性和高效率三个方面。

产业方面，宝武计划发展绿色能源产业，包括与西北地区地方政府合作建设绿色自备电厂，提升钢厂竞争力。在东部沿海地区，可建设海上风电、光伏甚至沿海核电，与钢铁基地形成互补。

此外，还涉及碳减排和绿色金融行业。宝武近期成立绿色低碳冶金创新基金，设立500亿元碳中和基金，助力宝武自身和钢铁行业低碳冶金发展。

压力与挑战

12月15日，在第二届中国钢铁低碳发展目标与路径座谈会上，冶金工业规划研究院低碳发展研究中心主任李冰对宝武低碳技术进行点评，认为宝武提到的极致能效，大部分技术都被认为是可行的。同时，很多行业的企业在低碳技术方面还有提升空间。

李兵参与有关部委编制钢铁行业碳达峰实施方案的技术支撑工作。他认为，包括氢冶金等突破性技术在内的突破性技术对低碳工作具有重要意义。此外，包括推进余热余能自发发电、数字化、智能化改造，能源利用和工艺结构优化原燃料结构、可再生能源利用、废钢资源化利用、循环经济产业化建设等。连锁，每个公司可以挖掘的点不一样。

李兵还表示，低碳是一个新生事物。无论是标准体系还是碳交易体系，都可以设计一个好的制度创新体系来推动大丰的工作。

清华-力拓资源能源与可持续发展联合研究中心主任马林伟表示，钢铁行业的碳减排具有广泛的意义。其中许多创新技术超出了钢铁的范围，涉及能源、化工，甚至农业和林业。行业与钢铁行业的融合，存在着对废钢和钢材需求的引导和控制，甚至是经济发展模式的问题。

中国钢铁工业协会科技环保部节能环保司司长陈立云认为，钢铁行业和企业面临的挑战之一是消费强度和行业的制约。产量规模向低碳钢发展。产出规模取决于消费强度。在碳技术没有突破性进展的情况下，生产规模还没有达到顶峰，相应地实现峰值排放也困难重重。

在陈立云看来，在碳高峰期提高能源利用效率，减少化石能源消耗，是一个非常重要的途径。但是，十多年来，钢铁行业节能减排工作突飞猛进，装备节能减排技术有了很大提高。现在已经到了节能瓶颈期，需要深度的技术创新来支撑后续的碳达峰和碳中和目标。

此外，陈立云表示，钢铁行业还面临碳排放与污染物控制同步的问题。 “现在钢铁企业在做超低排放改造，我们面临着世界上最严格的污染物排放标准，但现在污染物控制主要是终端处理，需要大量的环保设施，而环保设施就是其中之一。企业的耗能环节，是一个增碳因素，减碳和污染物减排同时进行，这对企业也是一个挑战。”陈丽云说道。

力拓集团亚太区高级技术总监宋阳生在当天的讨论中也认为，在钢铁行业碳减排政策和目标的制定和实施过程中，存在一个必须解决的重大问题。面临的，就是如何平衡钢铁行业的发展与发展。碳减排关系。 “世界钢铁协会预测，到2050年，钢铁需求量将在22亿至26亿吨左右，中国钢铁产量在此期间下降幅度不会很大，这是因为中国的工业化和城镇化仍在进行中。这么多年的发展，中国钢铁工业在过去几十年已经形成了非常大的优势。成本是世界上最低的，但是如何在减碳过程中保持钢铁的竞争力非常重要。”宋阳生说。。