毛新平院士：钢铁减碳要重视这几个协同

钢铁行业是我国国民经济的重要基础产业,也是制造业 31 个门类中碳排放量最大的行业, 其碳排放量约占全国总排放量的 15%。

过去 30 年间,钢铁行业不断加快低碳转型步伐,单位能耗逐年下降,吨钢二氧化碳排放从 3.87 吨下降至 1.89 吨,下降幅度约 50%,但与此同时,随着产能屡创新高, 钢铁行业二氧化碳排放总量与碳强度控制仍面临重压。

面对 《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》初稿拟定的"2025 年前,钢铁行业实现碳排放达峰;到 2030 年,钢铁行业碳排放量较峰值降低 30%"目标,钢铁行业脱碳之路将面临哪些挑战? 未来,钢铁行业发展应如何平衡经济与产业发展之间的矛盾? 对此,记者专访了中国工程院院士毛新平。

他强调, 钢铁行业构建绿色低碳产业生态链,在优化产业布局的同时,需推进与化工、石化、建材等行业协同降碳,形成上下游产业链,从而实现冶金炉渣建材化、城市固废资源化与环境治理生态化。

产能屡创新高

结构亟待提升改进

《中国城市能源周刊》: 作为" 碳达峰、碳中和"任务的重点攻坚行业,钢铁行业推动碳减排难在哪?

毛新平:结合行业发展现状来看,目前,我国钢铁行业生产总量居高不下,所致二氧化碳排放总量只增不减。尤其粗钢产量自1996年突破1亿吨后, 已连续 25年保持世界第一, 经济社会发展需求的推动下,我国钢铁产能屡创新高,2020年,粗钢产量为10.65亿吨, 约占全世界产量的56.8%,二氧化碳排放量约18亿吨,约占全国碳排放量的 15%。

我国钢铁企业数量较多, 具有冶炼能力的企业达500多家,但各企业结构、水平差异较大,产业集中度较低。按照十大钢铁企业粗钢累计产量计算,2019年,我国钢铁产业集中度低于37%, 而韩国钢铁产业集中度为89.2%、日本钢铁产业集中度为81.5%,在产业集中度方面仍有较大差距,亟待提升改进。

与此同时,钢铁生产工艺落后也成为制约钢铁行业绿色低碳发展的重要因素。如我国钢铁制造多以高炉-转炉制造为主,这类长流程制造工艺二氧化碳排放相对较大,每生产一吨钢,约产生1.8吨二氧化碳;而发达国家废钢储备量较大, 多以废钢为原料,采用电炉短流程制造生产钢铁,每生产一吨钢, 二氧化碳排放量仅在0.5吨左右。对标国际,我国电炉钢所占比重仍偏小,2018 年, 我国电炉钢比仅占11.6%,而世界平均水平为29%。

技术创新是关键

看好氢冶金

《中国城市能源周刊》:生产总量过高、产业集中度过低等难题制约下,在您看来, 推动钢铁行业"碳达峰、碳中和" 的关键因素是什么?

毛新平:加快钢铁行业绿色、低碳转型,突破钢铁行业减排核心技术是关键。

如在原料领域,可开发焦炉煤气富氢能源重整、生物质炼铁、蓄换热结合的新型节能焦炉等绿色、低碳创新工艺;在炼铁领域, 则可创新采用高比例球团高炉炼铁技术、全氧富氢高炉低碳炼铁技术、氢基熔融还原炼铁技术等;而在炼钢及其他领域,可提高电炉短流程高效化技术应用。

在减排核心技术中, 氢无疑是钢铁行业实现碳中和的重要选择。用氢气取代碳对铁矿石进行还原的氢冶金技术, 可减少钢铁冶金过程中, 由于碳还原造成的二氧化碳排放, 其被认为是真正实现低碳或无碳钢铁冶金的技术。若采用氢气对铁矿石进行还原,加之电炉工艺,其二氧化碳排放仅为传统高炉-转炉制造流程的20%,减排效果十分显著。

尤为需要强调的是，钢铁行业是典型的流程工业，1—2个颠覆性技术的应用，并不能解决整个钢铁行业低碳发展的问题，针对钢铁行业全流程作业，须实现每一道工序、每一个环节的技术创新，进而实现全行业的节能减碳。

优化产业布局与约束机制

力促协同降碳

《中国城市能源周刊》:未来，钢铁行业“碳达峰、碳中和”目标实现，应着重从哪几方面推进，钢铁行业碳中和路线图应如何规划？

毛新平:钢铁行业实现“碳达峰、碳中和”的首要任务就是控制钢铁行业产能产量、淘汰落后产能、提高产业集中度；逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗总量为依据的存量约束机制，提高钢铁行业总能效。

其次，应不断优化用能和流程结构，大比例使用包括风能、太阳能在内的可再生能源，同时进一步优化流程结构，尽可能推广应用热效率高、综合能耗低、碳排放较低的短流程电炉工艺，推动绿色、低碳制造技术的使用。

第三，要优化产业布局，构建绿色低碳产业生态链。需推进钢铁行业与化工、石化、建材等行业协同降碳，形成上下游产业链，互为供给，互为补充，从而实现冶金炉渣建材化、城市固废资源化、环境治理生态化，助推绿色、低碳循环发展。

值得注意的是，钢铁行业是我国国民经济的支柱性产业，是关系国计民生的基础性行业，其快速发展与经济社会发展高度相关，这就要求钢铁工业实现“碳达峰、碳中和”还需平衡社会经济发展与钢铁行业减碳之间矛盾，与经济社会发展协同推进。