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鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳中和途徑

來源:建樹環(huán)保 2021-10-29 09:08:07 2657

  鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。我國是世界第一鋼鐵大國,2020年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.65億噸,占全球粗鋼總產(chǎn)量的56%,但我國鋼鐵生產(chǎn)以高爐-轉(zhuǎn)爐長流程為主,嚴(yán)重依賴煤基化石能源,是導(dǎo)致碳排放量較高的首要因素。2020年,鋼鐵產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放量占我國碳排放總量的16%左右。有效降低二氧化碳排放強(qiáng)度和加強(qiáng)碳捕捉利用是鋼鐵產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題,也是國家的重大戰(zhàn)略需求。因此,鋼鐵產(chǎn)業(yè)亟待研發(fā)和應(yīng)用碳中和前沿技術(shù),實(shí)現(xiàn)低碳綠色化轉(zhuǎn)型升級(jí)。即將實(shí)施的碳稅政策更凸顯其倒逼作用,將對(duì)資源能源密集型的鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生直接深遠(yuǎn)的影響。

  從技術(shù)層面來看,鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和主要包括以下幾步:

  第一步,針對(duì)碳達(dá)峰和碳減排平臺(tái)階段,研發(fā)和應(yīng)用低碳冶煉與全流程低碳加工及智能制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)高能效和低碳化。在工藝優(yōu)化、強(qiáng)化冶煉、余熱和二次資源高效循環(huán)利用、超低排放改造、系統(tǒng)節(jié)能、產(chǎn)品高質(zhì)化等基礎(chǔ)上,研發(fā)應(yīng)用低碳高爐、高效連鑄、鑄軋一體化、在線組織性能調(diào)控等低碳冶煉、加工新技術(shù),同時(shí)開發(fā)全流程信息物理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高可靠性、高穩(wěn)定性全流程智能制造,最大程度地提高能源利用效率和實(shí)現(xiàn)碳減排,為碳中和奠定基礎(chǔ)。

  第二步,針對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)快速降碳階段,在低碳高能效冶煉基礎(chǔ)上,研發(fā)和應(yīng)用鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)(見圖1),增加碳匯,實(shí)現(xiàn)碳凈零排放。基于碳捕集利用,研發(fā)應(yīng)用鋼鐵-化工-氫能一體化網(wǎng)絡(luò)集成CCU技術(shù)(steel-chemicals-energy networking integration,簡寫為SCENWI,也稱神威CCU技術(shù)),通過鋼鐵-化工協(xié)同,為我國以高爐-轉(zhuǎn)爐長流程為主的鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳凈零排放提供最合理、最徹底的解決方案。

  第三步,針對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)深度脫碳階段,在低碳高能效和鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上,輔以氫能替代化石能源,研發(fā)應(yīng)用氫基豎爐-電爐短流程新工藝技術(shù),在適宜區(qū)域?qū)崿F(xiàn)鋼鐵工藝流程革新和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,為深脫碳或無涉碳鋼鐵生產(chǎn)提供全新途徑。

  與國外相比,國內(nèi)目前在氫冶金、鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)等碳中和前沿技術(shù)研發(fā)方面尚處于起步階段,工業(yè)化應(yīng)用較多處于空白,總體屬于“跟跑”階段。因此,碳中和冶煉極有可能成為制約我國鋼鐵工業(yè)未來發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)。由于國外技術(shù)保密和限制,我國今后在核心技術(shù)應(yīng)用方面極易受制于人,急需加快碳中和冶金研發(fā)步伐,突破關(guān)鍵技術(shù),打破國外技術(shù)封鎖,搶占低碳前沿陣地,實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備、標(biāo)準(zhǔn)體系、研發(fā)平臺(tái)和人才隊(duì)伍的全面超越,引領(lǐng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳綠色化發(fā)展。

  鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。我國是世界第一鋼鐵大國,2020年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到10.65億噸,占全球粗鋼總產(chǎn)量的56%,但我國鋼鐵生產(chǎn)以高爐-轉(zhuǎn)爐長流程為主,嚴(yán)重依賴煤基化石能源,是導(dǎo)致碳排放量較高的首要因素。2020年,鋼鐵產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放量占我國碳排放總量的16%左右。有效降低二氧化碳排放強(qiáng)度和加強(qiáng)碳捕捉利用是鋼鐵產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題,也是國家的重大戰(zhàn)略需求。因此,鋼鐵產(chǎn)業(yè)亟待研發(fā)和應(yīng)用碳中和前沿技術(shù),實(shí)現(xiàn)低碳綠色化轉(zhuǎn)型升級(jí)。即將實(shí)施的碳稅政策更凸顯其倒逼作用,將對(duì)資源能源密集型的鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生直接深遠(yuǎn)的影響。

  從技術(shù)層面來看,鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和主要包括以下幾步:

  第一步,針對(duì)碳達(dá)峰和碳減排平臺(tái)階段,研發(fā)和應(yīng)用低碳冶煉與全流程低碳加工及智能制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)高能效和低碳化。在工藝優(yōu)化、強(qiáng)化冶煉、余熱和二次資源高效循環(huán)利用、超低排放改造、系統(tǒng)節(jié)能、產(chǎn)品高質(zhì)化等基礎(chǔ)上,研發(fā)應(yīng)用低碳高爐、高效連鑄、鑄軋一體化、在線組織性能調(diào)控等低碳冶煉、加工新技術(shù),同時(shí)開發(fā)全流程信息物理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高可靠性、高穩(wěn)定性全流程智能制造,最大程度地提高能源利用效率和實(shí)現(xiàn)碳減排,為碳中和奠定基礎(chǔ)。

  第二步,針對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)快速降碳階段,在低碳高能效冶煉基礎(chǔ)上,研發(fā)和應(yīng)用鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)(見圖1),增加碳匯,實(shí)現(xiàn)碳凈零排放。基于碳捕集利用,研發(fā)應(yīng)用鋼鐵-化工-氫能一體化網(wǎng)絡(luò)集成CCU技術(shù)(steel-chemicals-energy networking integration,簡寫為SCENWI,也稱神威CCU技術(shù)),通過鋼鐵-化工協(xié)同,為我國以高爐-轉(zhuǎn)爐長流程為主的鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳凈零排放提供最合理、最徹底的解決方案。

  第三步,針對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)深度脫碳階段,在低碳高能效和鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上,輔以氫能替代化石能源,研發(fā)應(yīng)用氫基豎爐-電爐短流程新工藝技術(shù),在適宜區(qū)域?qū)崿F(xiàn)鋼鐵工藝流程革新和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,為深脫碳或無涉碳鋼鐵生產(chǎn)提供全新途徑。

  與國外相比,國內(nèi)目前在氫冶金、鋼鐵-化工聯(lián)產(chǎn)等碳中和前沿技術(shù)研發(fā)方面尚處于起步階段,工業(yè)化應(yīng)用較多處于空白,總體屬于“跟跑”階段。因此,碳中和冶煉極有可能成為制約我國鋼鐵工業(yè)未來發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)。由于國外技術(shù)保密和限制,我國今后在核心技術(shù)應(yīng)用方面極易受制于人,急需加快碳中和冶金研發(fā)步伐,突破關(guān)鍵技術(shù),打破國外技術(shù)封鎖,搶占低碳前沿陣地,實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備、標(biāo)準(zhǔn)體系、研發(fā)平臺(tái)和人才隊(duì)伍的全面超越,引領(lǐng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳綠色化發(fā)展。

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