碳中和:钢铁航母的行动和钢铁行业的压力

2021-12-18 17:07 来源: 经济观察报 |作者: 李紫宸

宝武的碳中和技术路线


  素被外界称为“中国钢铁航母”的中国宝武集团,其碳达峰碳中和行动方案究竟是怎样的?

  2021年11月18日,在由中国宝武倡议并联合全球钢铁业及生态圈伙伴单位共同发起“全球低碳冶金创新联盟”上,中国宝武党委书记、董事长陈德荣对此向外界做了介绍。

  陈德荣说,中国宝武已经向社会承诺,以2020年为基准,2035年降低碳排放30%至每吨钢1.3吨,力争2050年实现碳中和,这个目标不会变。今年年初,中国宝武曾向党中央报告了中国宝武关于推进碳达峰、碳中和工作及低碳冶金的有关情况。

  从技术层面看,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、近终形制造、冶金资源循环利用和碳回收及利用等六方面的内容。将这六个方面的技术组合在一起,就形成了中国宝武碳中和冶金技术路线图。

  具体来说,首先是富氢碳循环高炉工艺,从微波烧结、新型炉料到碳循环高炉,高炉出来的煤气进行CO和CO2的分离,富集的CO连同氢气回到风口循环,CO2进行利用。其二是氢基竖炉工艺,通过可再生能源发电制氢,氢基竖炉还原铁矿石再接电炉,形成氢冶金碳中和流程。

  这个流程当中,考虑到竖炉对球团矿的品位要求非常高,要65%以上,这对于未来钢铁炉料构成了比较大的挑战。低品位炉料通过氢基竖炉直接还原后,直接进电炉或者其他的冶金熔炉里进行渣铁分离的时候,渣量会非常大,一般的传统的电炉难以承受。可以通过特殊的电炉进行渣铁分离,形成铁水跟转炉进行连接,走传统的转炉、连铸、轧钢的流程。这两条主要的工艺路线加上碳资源综合利用以及电加热等,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,这是中国宝武历经数年开发的独门绝技之一,也是最有希望在世界冶金史上留下宝武印记的技术。现代高炉炼铁工艺已十分成熟,无论是热效率还是产能规模,在当今冶金界都找不到比高炉更优秀的反应器,中国废钢保有量和循环量较少,采用电炉短流程低碳工艺不足以保障国民经济对钢铁产品量的需求,高炉流程短时间内还将是中国钢铁工业的主流流程,中国宝武更是近94%的流程都是高炉长流程,总资产以数千亿计。如果高炉流程不能延续了,那宝武数千亿计的长流程资产将归零,这对宝武整个资产的保值将会带来巨大压力。“高炉之所以碳排放高,是因为高炉需要以煤制备成的大块焦炭作为骨架、还原剂和热源,由于受化学反应平衡限制,气相中需要保持过剩的CO,因此碳的利用率有限制,炉顶气体中还含有很大一部分CO,中国宝武在探索的富氢碳循环高炉技术可以有效地解决这个问题。八一钢铁的富氢碳循环高炉已完成了一期和二期的中试试验,明年将开展第三期的试验。目前实验结果表明,以富氢碳循环为主要技术手段,最大程度利用碳的化学能,以降低高炉还原剂比为方向,加上绿色电加热和原料绿色化技术措施,完全具有实现高炉流程大幅减碳的潜力,有望继续延续高炉的辉煌。”毛晓明在数天之前的一次会上说。

  根据中国宝武的主要技术减排潜力和部署时间表,在2035年之前,极致能效可实现减排3-5%,冶金资源循环可实现减排10-20%,近终形制造减碳5-10%,富氢碳循环高炉减碳30-50%,2050年之前,氢基竖炉减碳50-90%,碳回收及利用减碳30-50%。

  陈德荣说,要实现钢铁的碳中和,绝对不是靠一两项技术就可以实现的,可能需要多项技术的有机组合才能够达到。得出的减排潜力目前只是宝武的研究结果,希望在今后的实践当中一步一步得到证实。富氢碳循环高炉的减碳能力我们考虑30-50%,但实际富氢碳循环高炉减碳的潜力应该比这还要高一点。

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