推动钢铁行业低碳转型引领工业碳达峰与碳中和
时间: 2024-07-14 17:02:42 | 作者: 细粉加工设备
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《国民经济和社会持续健康发展第十四个五年规划和2035年远大目标纲要》提出，要支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达到碳排放峰值。钢铁行业是除能源以外碳排放量最大的工业行业，绿色低碳发展慢慢的变成了钢铁行业转型发展的核心命题，也是钢铁行业实现高水平发展的必由之路。推动我们国家钢铁行业低碳转型示范，刻不容缓。
中国钢铁工业碳排放量约占全国碳排放总量的15%左右，是我国碳排放量最高的制造业行业，迫切地需要通过加速低碳转型，降低全社会碳排放量，确保国家碳达峰与碳中和目标顺利实现。
钢铁行业涵盖能源、化工、建材等多项工艺类型，是工艺流程最复杂的行业之一，包括燃煤与燃气发电、供热锅炉、炼焦与焦炉煤气深加工、炼铁与炼钢、石灰与超细粉等工艺，分别属于电力、热力、传统煤化工、金属冶炼、建筑材料等行业。上述行业碳排放总量占全国排放总量的一半以上。钢铁行业的碳达峰与碳中和路线包括控制产量、节能减排、清洁能源替代、氢能利用、碳捕集利用封存（以下简称CCUS）等，具有普适性。因此，钢铁行业的低碳转型将对所有工业行业具有示范意义。
钢铁产品是“工业粮食”，对制造业碳达峰与碳中和具备极其重大带动作用。钢铁行业是工业化国家的基础工业之一，钢铁产品是基础设施建设、汽车制造、船舶制造、装备制造、国防建设等领域的主要原材料。因此，从产品全生命周期碳排放角度来看，钢铁行业低碳转型对制造业整体减碳具备极其重大带动作用。
我国钢铁行业吨钢碳排放量约为1.7吨/吨粗钢-1.8吨/吨粗钢，按照2020年10.65亿吨钢产量计算，碳排放总量超过18亿吨。从工艺流程来看，高炉—转炉工艺碳排放量约为1.8吨/吨粗钢-2.2吨/吨粗钢，电炉工艺碳排放量约为0.4吨/吨粗钢-0.8吨/吨粗钢。从工序来看，铁前工序碳排放量占比超过70%，大多分布在在炼铁和焦化工序。
在实现低碳转型发展方面，中国钢铁行业面临不少挑战。一是钢铁体量大。中国钢铁行业产能产量稳居世界第一， 2020年粗钢产量约占世界总产量的57%。2021年粗钢产量仍在增长，其中一季度粗钢同比增长15.06%，5月上旬同比上升7.44%。产量提高意味着排放增长，若产量持续增长，将给碳达峰带来困难。
二是工艺结构不合理。中国钢铁行业工艺流程以碳排放量高的高炉—转炉工艺为主，占比约90%，而排放量占比较低的电炉工艺仅占10%。受限于电炉原料废钢使用比例较低的限制条件，不考虑政策鼓励因素，电炉工艺占比提高困难，行业碳排放总量很难降低。
为推动钢铁行业低碳转型发展，实现碳达峰碳中和目标，笔者建议从以下方面着力。
一是严格控制产能产量。继续压减粗钢产能。一方面，持续淘汰落后钢铁产能，修订产业政策加严淘汰底线立方米及以下高炉纳入淘汰范围。优化工作机制，严防已淘汰产能死灰复燃。另一方面，严控新增产能，加严产能减量替代要求，并严控重复替代情形。
同时，提高钢材产品性能，延长常规使用的寿命。通过提高钢材产品性能，采取“以细代粗、以薄代厚、以轻代重”的方式，在不降低用钢行业产品质量的前提下，减少钢材使用量。比如，输电铁塔用高强钢材替代普通钢材可减少10%以上的钢材用量，脚手架用高强型钢代替普通焊管可减少约30%的钢材用量。优化钢材产品制造工艺，延长常规使用的寿命，减少钢材用量。比如，通过与国外同种类型的产品对标，轴承钢平均常规使用的寿命还有延长一倍的潜力，据此可减少此类钢材用量50%。
优化钢铁产品进出口政策。通过调整产品出口政策，降低或取消除硅钢等高端产品以外的出口退税，以及部分生铁、铬铁、直接还原铁等初级产品进口关税。适当提高生铁、铬铁等初级产品出口关税，鼓励进口、减少出口，减轻粗钢产量增长的压力。
二是优化配置钢铁工艺流程。鼓励短流程工艺。出台电炉短流程炼钢优惠政策，对电炉建设项目，在产能替代环节予以政策倾斜。对电炉企业采取优惠电价、减征税费等措施，并在碳排放权交易配额分配过程中最大限度地考虑其与长流程的差异性。加快推进完善废钢市场，适时推广建筑钢结构，提高全社会废钢保有量。同时，规范废钢消费领域，可对废钢合规使用予以补贴和鼓励。
优化长流程工艺。一方面，严控高炉—转炉流程占比，在建设项目产能减量替代的基础上，增加碳排放量减量或倍量替代前置条件。对于碳排放量居高不下的企业，通过提高电价等方式提高其排放成本。另一方面，鼓励发展碳排放量较低的直接还原、稳定可靠的熔融还原等非高炉炼铁工艺。
三是深度挖掘节能降碳潜力。提高节能技术应用比例。结合钢铁行业超低排放推进进度，持续提高烧结烟气循环、燃气蒸汽循环发电、炉顶余压发电、烟气余热回收、高炉渣余热回收、钢渣余热回收、一包到底、高炉煤气热值提升等节能技术，逐步降低全行业能耗，减少行业碳排放总量，实现减污降碳协同。
优化传统技术节约能源的效果。提高余热发电机组的转化效率，将中低温余热回收工艺改进为高温度高压力工艺，进而提高余能利用率，降低能耗。优化烧结烟气循环工艺中的烟气来源，提高高温烟气循环比例，逐步降低烧结工序能耗，减少碳排放量。
四是探索低碳氢能冶炼路径。近期，在现有高炉—转炉长流程工艺占比高的大背景下，充分借鉴日本和欧盟经验，推动宝钢等高炉富氢冶炼试验项目，研究炉顶煤气循环、高炉喷吹富氢气体等技术路线大规模铺开的可行性。今后还可重视欧盟钢铁行业低碳冶炼研发技术进展，推动河钢等氢能冶炼试验项目，系统开展氢能炼钢、氢气直接还原、熔融电解铁矿石等技术路线研究。
五是储备开发CCUS技术。配合高炉炉顶煤气循环、二氧化碳富集等技术，探索通过钢铁、化工耦合的方式，深入开展二氧化碳捕集、利用、封存等技术集成示范研究。
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