鋼鐵行業高碳“魔咒”亟待打破
“世界鋼鐵看中國。”作為世界上最大的鋼鐵生產國，我國粗鋼產量在全球總產量中的占比超過50%。鋼鐵工業能耗高，占全國能源消費總量的11%，是僅次于電力行業的煤炭消費大戶，由此導致其成為我國二氧化碳減排的“主戰場”。
在近日舉辦的第七屆中國煤炭消費總量控制和能源轉型國際研討會上記者獲悉，盡管平均噸鋼綜合能耗提前一年完成了“十三五”節能目標，但專家預測，“十四五”期間，中國鋼鐵行業綠色發展水平仍將面臨不平衡情況，綠色脫碳發展壓力依然巨大，亟待依靠工藝裝備升級改造、綠色低碳技術創新解決高碳問題。
脫碳空間巨大
小到彈簧、剪刀，大到汽車、建筑，鋼鐵在生活中無處不在，更支撐著工業和經濟的發展。據相關專家預計，2020年粗鋼產量將突破10億噸，明年或超過11億噸，繼續位列全球榜首，且鋼材需求還將有一定的增長空間。
作為典型的高耗能產業，鋼鐵工業也是名副其實的碳排放大戶。據冶金工業規劃研究院黨委書記、總工程師李新創介紹，目前，我國鋼鐵行業每年可消費5.5億噸標準煤，約占全國總能耗的11%，碳排放量貢獻全球鋼鐵碳排總量的60%以上。
也正因此，節能與綠色低碳成為“十三五”期間鋼鐵行業的發展主基調。相關數據顯示，“十三五”以來，我國鋼鐵行業超低排放改造進展超預期，截至目前，全國已有228家鋼鐵企業、6.1億噸粗鋼產能正在實施超低排放改造，行業平均噸鋼綜合能耗(折標準煤)由572千克下降到554千克。
然而不可否認的是，當前，煤炭和焦炭依然是煉鋼的主要能源，化石原料的大量使用無疑為鋼鐵行業脫碳帶來了難以逾越的障礙。
就在不久前，清華大學等18家研究機構聯合發布的《中國長期低碳發展戰略與轉型路徑研究》（下稱《報告》）提出，工業部門作為到2050年二氧化碳排放量最大的終端能源消費部門，鋼鐵行業碳排放位列其中之首。
綠色發展“兩極分化”現象突出
“事實上，當前，我國鋼鐵行業綠色發展呈現出明顯的‘兩極分化’態勢。”李新創坦言，比如，在能耗管理方面，近年來既涌現了一批能源管理水平優秀的企業，也仍然存在大量能耗高、能源管理粗放的企業；既誕生了一批國家級綠色工廠，也仍然存在諸多綠色發展理念滯后、能力匹配嚴重不足的企業。
就鋼鐵生產本身而言，工藝流程結構不合理成為制約其低碳綠色轉型的突出短板。“目前，我國的鑄鋼生產仍以長流程為主，該工藝使用的恰都是焦炭等化石燃料，因此，若要從源頭降低鋼鐵生產對化石燃料的依賴，就要使電弧爐短流程煉鋼占比進一步提高。”鋼鐵行業有關專家指出。
相關數據顯示，目前在我國，電弧爐短流程煉鋼工藝生產的粗鋼產量僅占總產量10%左右，遠低于美國68%、歐盟40%、日本24%的發展水平。這意味著我國鋼鐵生產工藝流程結構調整、優化“挖潛”空間巨大。
高質量發展是當前鋼鐵行業提質增效的主基調。“綠色發展水平不平衡中存在的這些問題，亟待依靠工藝裝備升級改造、綠色低碳技術創新解決。”李新創認為，隨著行業自身科學發展以及碳排放倒逼結構調整的需要日益迫切，“十四五”期間電弧爐短流程煉鋼工藝應該有明顯提升，但應切忌盲目、一窩蜂發展。
氫能“零碳煉鋼”承載厚望
與此同時，燃料替代也被寄予了“零碳煉鋼”厚望。其中“氫”便被視為了鋼鐵行業“脫碳”的重要突破口。
《報告》指出，在生鐵和粗鋼生產過程中，以氫氣直接還原技術取代傳統焦炭利用的“零碳煉鋼”，是鋼鐵生產過程深度脫碳的革命性技術。《報告》因此非常看好“以高溫氣冷堆的高溫工藝熱制氫，與氫氣煉鋼工藝相結合”的產業化發展前景。
記者了解到，實際上，當前鋼鐵行業與氫能的融合發展在全球已被提上了議程。在這方面，鋼鐵行業也已開展了卓有成效的實踐探索。
如德國鋼鐵巨頭蒂森克虜伯就于不久前宣布了與能源企業萊茵集團合作，在試驗爐中，使用氫氣代替焦炭和煤粉作為還原劑，從而降低二氧化碳排放。
11月23日，我國鋼鐵“老大”河鋼集團也與意大利企業特諾恩簽訂了合同，致力建設氫能源開發和利用工程，包括一座年產60萬噸的鋼鐵直接還原廠，建成后將成為全球首座使用富氫氣體的直接還原鐵工業化生產廠，計劃于2021年底投產。據悉，屆時每生產一噸鋼最終凈排放將由2018年的2.08噸二氧化碳，下降到僅約125公斤。
可以預見的是，在鋼鐵巨頭的大力推動下，氫能煉鋼將逐步走向現實。記者獲悉，除積極探索新能源的使用外，鋼鐵行業目前還正探索與低碳冶金、CCS（碳捕獲與封存）等先進技術的“跨界”耦合，未來低碳發展路徑極具想象空間。
但《報告》同時指出，“氫氣煉鋼”目前成本仍比較高，尚待技術突破。“要形成規模化應用，還需要時間。”上述專家直言。
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