制造業第一碳排放大戶：鋼鐵行業脫碳的短中長期路徑

 

氫冶金的基本原理就是以氫氣作為還原劑，代替碳將鐵氧化物還原為金屬鐵。由于氫還原的過程中沒有碳元素的參與，不產生二氧化碳等溫室氣體，也就從根本上減少了冶煉過程的碳排放。

 

氫冶金是實現鋼鐵工業零碳發展最關鍵的解決方案，目前世界各大鋼鐵龍頭企業都在積極進行氫冶金技術攻關和產能布局，逐漸形成了以富氫高爐、氫基豎爐為核心的兩大氫冶金技術路線。據中創碳投行業減排模型測算，在鋼鐵行業碳達峰階段，氫冶金技術可以實現0.71億噸的減碳量。

 

寶武在報告中提到，高爐是極高效率的反應器，能為煉鋼提供最潔凈的原料，其效率和地位在很長一段時間內都很難被其他工藝完全替代。以富氫碳循環為手段，以降低高爐還原劑比為方向，重構高爐流程，最大程度利用碳的化學能，以工業綠色電氣化取代碳進行加熱，可以實現高爐流程的大幅減碳。

 

 

傅建國亦表示，寶鋼股份有大量長流程的資產，這個資產如果放棄，對鋼鐵行業意味著巨大的損失，目前正積極投入一些新的冶金技術，在傳統的長流程冶金工藝中進行變革。

 

2022年7月，全球首個400立方米工業級別的富氫碳循環氧氣高爐HyCROF在八鋼公司正式亮相、點火投運。

 

該項目歷時多年：2019年，中國寶武啟動對八鋼公司已廢棄的430立方米高爐的改造；2020年底，其成為全球首個實現35%富氧冶煉目標的高爐；2021年6月，實現風口噴吹脫碳煤氣和焦爐煤氣，是全球高爐首次實現脫碳煤氣循環利用的案例，減碳效果15%以上。

 

除了已經實施的全氧富氫煤氣循環之外，該項目還將規劃光電制氫和CO2的資源化利用產線建設，形成一個完整的430立方米級工業化的高爐低碳冶金示范產線和試驗工廠。 

 

根據寶武的規劃，2035年前后，富氫循環高爐技術將開始助力減碳，預計減碳潛力30%-50%，氫基豎爐緊隨其后，預計減碳潛力50%-90%。

 

理想狀態下，氫基豎爐工藝方案可以使用清潔能源制取氫氣，使用氫氣還原鐵礦石煉鐵，有望實現鋼鐵冶煉過程的近零碳排放。 

 

寶鋼湛江鋼鐵、中晉太行、河鋼張宣科技等企業都在嘗試推進氫基豎爐項目。

 

以寶鋼湛江鋼鐵的項目為例，該項目計劃建設一套綠氫全流程零碳工廠，其中百萬噸級豎爐工程已于2021年底奠基，預計2023年底建成，投產后對比傳統鐵前全流程高爐煉鐵工藝同等規模鐵水產量，每年可減少二氧化碳排放50萬噸以上。

 

根據規劃，未來該項目將利用南海的天然氣，乃至利用南海地區光伏、風能制氫，形成與鋼鐵冶金工藝相匹配的全循環、封閉的流程，產線碳排放較長流程降低90%以上，并通過碳捕集、森林碳匯等實現綠氫全流程零碳工廠。

 

低碳冶金技術是缺乏模仿對象的“無人區”，需要加快創新，推進技術攻關。2021年11月，寶武倡議并聯合全球鋼鐵業及生態圈伙伴單位，共同發起成立“全球低碳冶金創新聯盟”。

 

 

同時，寶武面向全社會設立低碳冶金創新基金，提供每年3500萬元以內的資金，重點資助低碳冶金領域基礎和應用基礎研究。

 

根據國際能源署（IEA）發布的2020年鋼鐵行業技術路線圖，預計到2050年，鋼鐵行業通過工藝改進、效率提升、能源和原料替代等常規減排手段后，仍將剩余34%的碳排放，即使氫冶金技術取得突破性進展，剩余碳排放也將超過8%。因此，CCUS將是最終實現碳中和的托底技術。

 

當前，中國CCUS示范項目整體規模較小，成本較高，且布局主要集中在發電、石化等行業，個別鋼鐵企業也是剛剛開始探索。

 

2022年11月，寶鋼股份與中石油、殼牌、巴斯夫簽署合作諒解備忘錄，四家企業將合作在華東地區共同啟動我國首個開放式千萬噸級CCUS項目。同月，包鋼集團200萬噸CCUS項目一期50萬噸示范項目巖土工程勘察工作全面完成，該項目是鋼鐵行業首個CCUS全產業鏈示范工程，將分為三期建設。

 

結語

 

作為僅次于發電行業的第二大碳排放來源，鋼鐵行業的減排對實現碳達峰碳中和目標至關重要。但與任何一個行業的減碳一樣，這并不是僅憑行業自身就能夠實現的事，需要下游用戶、政府、金融機構等多方共同推進，形成合力。

 

一位鋼鐵行業高層在與《財經》交流時提到，歐洲用戶群明確提出了減碳要求，政府也搭建了相對完善的交易機制，因此歐洲鋼鐵企業減碳更有動力，路線也更清晰。而中國很多下游行業仍在觀望，汽車行業的需求相對明確，但大部分制造業、建筑行業等，并沒有明確的需求。此外，鋼鐵行業目前仍未被納入全國碳市場，對行業而言，何時投入、投入后能否得到回報，仍然是模糊的疑問。“盡快明確路線，企業可以盡早謀劃，這涉及大量資金，也涉及現有資產要在何時結束生命周期、長流程向短流程切換進程等等，是否能掌握好時機，對行業來說生死攸關。”

 

（作者陳夢夢、潘聰超為中創碳投研究院高級分析師、鄭慧為《財經》雜志產業研究中心研究員；編輯：馬克。更詳細的分析請見中創碳投即將發布的《鋼鐵企業低碳發展路徑白皮書》）