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    推動鋼鐵行業低碳轉型 引領工業碳達峰與碳中和

    發布時間:2021-07-23 閱讀次數:

    《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出,要支持有條件的地方和重點行業、重點企業率先達到碳排放峰值。鋼鐵行業是除能源以外碳排放量*大的工業行業,綠色低碳發展已經成為鋼鐵行業轉型發展的核心命題,也是鋼鐵行業實現高質量發展的必由之路。推動我國鋼鐵行業低碳轉型示范,刻不容緩。

    鋼鐵行業碳排放現狀及面臨的挑戰

    我國鋼鐵工業碳排放量約占全國碳排放總量的15%左右,是我國碳排放量*高的制造業行業,迫切需要通過加速低碳轉型,降低全社會碳排放量,確保國家碳達峰與碳中和目標順利實現。

    鋼鐵行業涵蓋能源、化工、建材等多項工藝類型,是工藝流程*復雜的行業之一,包括燃煤與燃氣發電、供熱鍋爐、煉焦與焦爐煤氣深加工、煉鐵與煉鋼、石灰與超細粉等工藝,分別屬于電力、熱力、傳統煤化工、金屬冶煉、建筑材料等行業。上述行業碳排放總量占全國排放總量的一半以上。鋼鐵行業的碳達峰與碳中和路線包括控制產量、節能減排、清潔能源替代、氫能利用、碳捕集利用封存(以下簡稱CCUS)等,具有普適性。因此,鋼鐵行業的低碳轉型將對所有工業行業具有示范意義。

    鋼鐵產品是“工業糧食”,對制造業碳達峰與碳中和具有重要帶動作用。鋼鐵行業是工業化國家的基礎工業之一,鋼鐵產品是基礎設施建設、汽車制造、船舶制造、裝備制造、國防建設等領域的主要原材料。因此,從產品全生命周期碳排放角度來看,鋼鐵行業低碳轉型對制造業整體減碳具有重要帶動作用。

    我國鋼鐵行業噸鋼碳排放量約為1.7噸/噸粗鋼-1.8噸/噸粗鋼,按照2020年10.65億噸鋼產量計算,碳排放總量超過18億噸。從工藝流程來看,高爐—轉爐工藝碳排放量約為1.8噸/噸粗鋼-2.2噸/噸粗鋼,電爐工藝碳排放量約為0.4噸/噸粗鋼-0.8噸/噸粗鋼。從工序來看,鐵前工序碳排放量占比超過70%,主要集中在煉鐵和焦化工序。

    在實現低碳轉型發展方面,我國鋼鐵行業面臨不少挑戰。一是鋼鐵體量大。我國鋼鐵行業產能產量穩居世界第一, 2020年粗鋼產量約占世界總產量的57%。2021年粗鋼產量仍在增長,其中一季度粗鋼同比增長15.06%,5月上旬同比上升7.44%。產量提高意味著排放增長,若產量持續增長,將給碳達峰帶來困難。

    二是工藝結構不合理。我國鋼鐵行業工藝流程以碳排放量高的高爐—轉爐工藝為主,占比約90%,而排放量占比較低的電爐工藝僅占10%。受限于電爐原料廢鋼使用比例較低的限制條件,不考慮政策鼓勵因素,電爐工藝占比提高困難,行業碳排放總量很難降低。

    鋼鐵行業碳達峰碳中和的路徑建議

    為推動鋼鐵行業低碳轉型發展,實現碳達峰碳中和目標,筆者建議從以下方面著力。

    一是嚴格控制產能產量。繼續壓減粗鋼產能。一方面,持續淘汰落后鋼鐵產能,修訂產業政策加嚴淘汰底線,逐步將4.3米及以下焦爐、450立方米及以下高爐納入淘汰范圍。優化工作機制,嚴防已淘汰產能死灰復燃。另一方面,嚴控新增產能,加嚴產能減量替代要求,并嚴控重復替代情形。

    同時,提高鋼材產品性能,延長使用壽命。通過提高鋼材產品性能,采取“以細代粗、以薄代厚、以輕代重”的方式,在不降低用鋼行業產品質量的前提下,減少鋼材使用量。比如,輸電鐵塔用高強鋼材替代普通鋼材可減少10%以上的鋼材用量,腳手架用高強型鋼代替普通焊管可減少約30%的鋼材用量。優化鋼材產品制造工藝,延長使用壽命,減少鋼材用量。比如,通過與國外同類產品對標,軸承鋼平均使用壽命還有延長一倍的潛力,據此可減少此類鋼材用量50%。

    優化鋼鐵產品進出口政策。通過調整產品出口政策,降低或取消除硅鋼等高端產品以外的出口退稅,以及部分生鐵、鉻鐵、直接還原鐵等初級產品進口關稅。適當提高生鐵、鉻鐵等初級產品出口關稅,鼓勵進口、減少出口,減輕粗鋼產量增長的壓力。

    二是優化配置鋼鐵工藝流程。鼓勵短流程工藝。出臺電爐短流程煉鋼優惠政策,對電爐建設項目,在產能替代環節予以政策傾斜。對電爐企業采取優惠電價、減征稅費等措施,并在碳排放權交易配額分配過程中充分考慮其與長流程的差異性。加快推動完善廢鋼市場,適時推廣建筑鋼結構,提高全社會廢鋼保有量。同時,規范廢鋼消費領域,可對廢鋼合規使用予以補貼和鼓勵。

    優化長流程工藝。一方面,嚴格控制高爐—轉爐流程占比,在建設項目產能減量替代的基礎上,增加碳排放量減量或倍量替代前置條件。對于碳排放量居高不下的企業,通過提高電價等方式提高其排放成本。另一方面,鼓勵發展碳排放量較低的直接還原、穩定可靠的熔融還原等非高爐煉鐵工藝。

    三是深度挖掘節能降碳潛力。提高節能技術應用比例。結合鋼鐵行業超低排放推進進度,持續提高燒結煙氣循環、燃氣蒸汽循環發電、爐頂余壓發電、煙氣余熱回收、高爐渣余熱回收、鋼渣余熱回收、一包到底、高爐煤氣熱值提升等節能技術,進一步降低全行業能耗,減少行業碳排放總量,實現減污降碳協同。

    優化傳統技術節能效果。提高余熱發電機組的轉化效率,將中低溫余熱回收工藝改進為高溫高壓工藝,進而提高余能利用率,降低能耗。優化燒結煙氣循環工藝中的煙氣來源,提高高溫煙氣循環比例,進一步降低燒結工序能耗,減少碳排放量。

    四是探索低碳氫能冶煉路徑。近期,在現有高爐—轉爐長流程工藝占比高的大背景下,充分借鑒日本和歐盟經驗,推動寶鋼等高爐富氫冶煉試驗項目,研究爐頂煤氣循環、高爐噴吹富氫氣體等技術路線大規模鋪開的可行性。今后還可密切關注歐盟鋼鐵行業低碳冶煉技術研發進展,推動河鋼等氫能冶煉試驗項目,系統開展氫能煉鋼、氫氣直接還原、熔融電解鐵礦石等技術路線研究。

    五是儲備開發CCUS技術。配合高爐爐頂煤氣循環、二氧化碳富集等技術,探索通過鋼鐵、化工耦合的方式,深入開展二氧化碳捕集、利用、封存等技術集成示范研究。(中國環境報)

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