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钢铁行业需要变革性降碳举措
来源:中国环境报  日期:2022-11-03  浏览量:229  文字:【 】【加粗】【高亮】【还原

“我刚从阿联酋考察低碳氢冶金水系统回来,认真学习了党的二十大报告,很激动。我们此行的目的是推动降碳减污协同,正好契合报告精神。”中冶京诚工程技术有限公司主任工程师、清华大学环境学院博士梁思懿在电话中告诉记者。

今年10月,在世界钢铁工业协会的协助下,他作为考察团队一员,前往阿联酋首都阿布扎比,对当地气基直接还原炼铁厂进行现场调研,所获得的很多经验都将对即将投产的河钢集团张宣科技全球首例氢冶金项目具有借鉴意义。

抓住低碳变革机遇,布局氢冶金工艺

“党的二十大报告指出,协同推进‘降碳、减污、扩绿、增长’,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。这必将成为引领我国各行业未来发展的新航标。”梁思懿说。

钢铁行业属于传统制造业,碳排放量约占全国碳排放总量的15%,是31个制造业门类中碳排放量最高的行业。“双碳”背景下,钢铁企业面临巨大的减排压力,绿色低碳转型无疑是其可持续发展的必由之路。

那么,在“双碳”目标下,我国钢铁行业有哪些变革性降碳举措?

“我国粗钢产量占世界总产量的一半以上,我国钢铁企业以‘高炉+转炉’长流程生产为主,平均吨钢碳排放量在两吨左右,煤焦在能源结构中占比达90%。传统钢铁行业的碳排放量一直居高不下,‘双碳’目标倒逼其必须进行冶炼技术的重大革新。”梁思懿告诉记者。

目前,我国钢铁行业正在积极探索以氢冶金替代碳冶金的冶炼工艺变革。氢能是21世纪全球公认最具发展力的清洁能源,氢气替代一氧化碳在高温下还原铁矿石后生成水,反应过程无直接温室气体产生,粉尘、二氧化硫、氮氧化物等气态污染物产生量,较“碳冶金”工艺有极大程度的降低。这无疑是钢铁企业实现低碳绿色转型的重要途径,也是推进降碳减污协同的关键举措。

梁思懿介绍,纵观全球,除了阿联酋地区,国外很多钢铁企业都将氢冶金作为未来的发展目标。比如,日本COURSE50低碳炼铁项目已经开展10余年,氢还原炼铁法是其关键核心技术;欧盟钢铁业也于2004年开始启动ULCOS项目,目标是研究出新的低碳炼钢技术,2050年吨钢CO2排放量减少50%;瑞典正在实施HYBRIT“突破性氢能炼铁技术”项目;德国迪林根和萨尔钢铁公司投资1400万欧元建设氢气炼钢工厂;韩国政府也已经将氢还原炼铁法指定为国家核心产业技术,将氢冶金作为未来的发展方向。总之,国内外诸多钢铁企业适应潮流,大力开展氢冶金技术的研发。我们更应该抓住机遇期,积极走出去、引进来。

令人欣慰的是,我国众多钢铁企业均已开展氢冶金工程探索与实践,如宝武集团、河钢集团、鞍钢集团等都已开展相关研究。宝武集团和清华大学等单位签订《核能—制氢—冶金耦合技术战略合作框架协议》,共同推进核能制氢耦合冶金技术开发。河钢集团张宣科技即将投产的氢冶金项目,在全球范围内首次采用焦炉煤气“自重整”制氢,生产高品质的直接还原铁,与同等规模的传统 “碳冶金”工艺相比,吨钢CO2产生量减少65%以上。同时,配套CO2捕集和精制系统,捕集还原产生CO2,进而实施脱水、加压,使之转变为液态CO2工业产品,附加经济效益比较可观。

“相信在‘十四五’期间,氢基还原冶炼技术发展将进入快车道。”梁思懿很有信心地说道。

加大技术创新力度,有序推进钢铁企业发展氢能产业

“很多环保技术或装备在国内应用很少,但其他国家往往拥有多年的应用经验。阿联酋天然气资源丰富且具有显著的成本优势,因此阿联酋的钢铁公司早在2009年便建成了以天然气为还原介质的气基直接还原炼铁厂。在阿联酋气基直接还原炼铁众多水系统中,我认为KW.Processing Cooling Water(open circuit)循环水系统(以下简称KW系统)最具特色,也是处理难度最大、环境风险最高的水处理系统。KW系统的循环水主要用于高温气体的湿洗降尘和淬火,具有高温、高浊度、高毒性的水质特征。现场调研的过程让我很难忘。”梁思懿告诉记者。

尽管阿联酋与我国资源禀赋差异显著,但其十余年的相似工况运维经验对我国项目仍具有较高的借鉴意义。“但在借鉴的同时,应主动思考技术再创新。我国很多技术都是从国外的技术转化而来的,很多关键点完全具备优化创新的空间。”梁思懿说。

与此同时,氢冶金工艺目前在国内仍未实现大规模应用,理论研究和实践均处于起步阶段,主要是受到技术和成本的制约。在这种背景下,有条件的钢铁企业可以先行先试,积累经验;不具备条件的企业则要加大研发力度,谨慎投资建设,不可盲目跟风。

今年2月,工信部、国家发改委、生态环境部联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》,提出将制定氢冶金行动方案,加快推进低碳冶炼技术研发应用。到2025年,钢铁行业研发投入强度力争达到1.5%,氢冶金、低碳冶金、洁净钢冶炼等先进工艺技术取得突破进展。

“未来钢铁行业‘氢冶金’将迎来较大发展空间,我们需要做好充分的准备,在技术创新上持续发力。”梁思懿告诉记者。


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