過去 30 年間,鋼鐵行業不斷加快低碳轉型步伐,單位能耗逐年下降,噸鋼二氧化碳排放從3.87噸下降至1.89噸,下降幅度約50%,但與此同時,隨著產能屢創新高, 鋼鐵行業二氧化碳排放總量與碳強度控制仍面臨重壓。

面對 《鋼鐵行業碳達峰及降碳行動方案》初稿擬定的"2025年前,鋼鐵行業實現碳排放達峰;到2030年,鋼鐵行業碳排放量較峰值降低30%"目標,鋼鐵行業脫碳之路將面臨哪些挑戰? 未來,鋼鐵行業發展應如何平衡經濟與產業發展之間的矛盾? 對此,記者專訪了中國工程院院士毛新平。

他強調, 鋼鐵行業構建綠色低碳產業生態鏈,在優化產業布局的同時,需推進與化工、石化、建材等行業協同降碳,形成上下游產業鏈,從而實現冶金爐渣建材化、城市固廢資源化與環境治理生態化。

產能屢創新高

結構亟待提升改進

《中國城市能源周刊》: 作為" 碳達峰、碳中和"任務的重點攻堅行業,鋼鐵行業推動碳減排難在哪?

毛新平:結合行業發展現狀來看,目前,我國鋼鐵行業生產總量居高不下,所致二氧化碳排放總量只增不減。尤其粗鋼產量自1996年突破1億噸后, 已連續 25年保持世界第一, 經濟社會發展需求的推動下,我國鋼鐵產能屢創新高,2020年,粗鋼產量為10.65億噸, 約占全世界產量的56.8%,二氧化碳排放量約18億噸,約占全國碳排放量的 15%。

我國鋼鐵企業數量較多, 具有冶煉能力的企業達500多家,但各企業結構、水平差異較大,產業集中度較低。按照十大鋼鐵企業粗鋼累計產量計算,2019年,我國鋼鐵產業集中度低于37%, 而韓國鋼鐵產業集中度為89.2%、日本鋼鐵產業集中度為81.5%,在產業集中度方面仍有較大差距,亟待提升改進。

與此同時,鋼鐵生產工藝落后也成為制約鋼鐵行業綠色低碳發展的重要因素。如我國鋼鐵制造多以高爐-轉爐制造為主,這類長流程制造工藝二氧化碳排放相對較大,每生產一噸鋼,約產生1.8噸二氧化碳;而發達國家廢鋼儲備量較大, 多以廢鋼為原料,采用電爐短流程制造生產鋼鐵,每生產一噸鋼, 二氧化碳排放量僅在0.5噸左右。對標國際,我國電爐鋼所占比重仍偏小,2018 年, 我國電爐鋼比僅占11.6%,而世界平均水平為29%。

技術創新是關鍵

看好氫冶金

《中國城市能源周刊》:生產總量過高、產業集中度過低等難題制約下,在您看來, 推動鋼鐵行業"碳達峰、碳中和" 的關鍵因素是什么?

毛新平: 加快鋼鐵行業綠色、低碳轉型,突破鋼鐵行業減排核心技術是關鍵。

如在原料領域,可開發焦爐煤氣富氫能源重整、生物質煉鐵、蓄換熱結合的新型節能焦爐等綠色、低碳創新工藝;在煉鐵領域, 則可創新采用高比例球團高爐煉鐵技術、全氧富氫高爐低碳煉鐵技術、氫基熔融還原煉鐵技術等;而在煉鋼及其他領域,可提高電爐短流程高效化技術應用。

在減排核心技術中, 氫無疑是鋼鐵行業實現碳中和的重要選擇。用氫氣取代碳對鐵礦石進行還原的氫冶金技術, 可減少鋼鐵冶金過程中, 由于碳還原造成的二氧化碳排放, 其被認為是真正實現低碳或無碳鋼鐵冶金的技術。若采用氫氣對鐵礦石進行還原,加之電爐工藝,其二氧化碳排放僅為傳統高爐-轉爐制造流程的20%,減排效果十分顯著。

尤為需要強調的是，鋼鐵行業是典型的流程工業，1—2個顛覆性技術的應用，并不能解決整個鋼鐵行業低碳發展的問題，針對鋼鐵行業全流程作業，須實現每一道工序、每一個環節的技術創新，進而實現全行業的節能減碳。

優化產業布局與約束機制

力促協同降碳

《中國城市能源周刊》:未來，鋼鐵行業“碳達峰、碳中和”目標實現，應著重從哪幾方面推進，鋼鐵行業碳中和路線圖應如何規劃？

毛新平:鋼鐵行業實現“碳達峰、碳中和”的首要任務就是控制鋼鐵行業產能產量、淘汰落后產能、提高產業集中度；逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗總量為依據的存量約束機制，提高鋼鐵行業總能效。

其次，應不斷優化用能和流程結構，大比例使用包括風能、太陽能在內的可再生能源，同時進一步優化流程結構，盡可能推廣應用熱效率高、綜合能耗低、碳排放較低的短流程電爐工藝，推動綠色、低碳制造技術的使用。

第三，要優化產業布局，構建綠色低碳產業生態鏈。需推進鋼鐵行業與化工、石化、建材等行業協同降碳，形成上下游產業鏈，互為供給，互為補充，從而實現冶金爐渣建材化、城市固廢資源化、環境治理生態化，助推綠色、低碳循環發展。

值得注意的是，鋼鐵行業是我國國民經濟的支柱性產業，是關系國計民生的基礎性行業，其快速發展與經濟社會發展高度相關，這就要求鋼鐵工業實現“碳達峰、碳中和”還需平衡社會經濟發展與鋼鐵行業減碳之間矛盾，與經濟社會發展協同推進。