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三问钢铁行业“碳达峰”

北极星大气网  来源:川观新闻  作者:张彧希  2021/10/27 8:48:17  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:碳达峰 碳排放 钢铁行业

北极星大气网讯:10月21日,节能服务进企业暨钢铁行业节能技术交流活动在成都举行。来自全国各地的钢铁企业代表齐聚一堂,试图寻找钢铁行业实现“双碳”目标的现实路径。

他们中,很多人已经不是第一次参加此类交流活动,心情之迫切,可见一斑。

钢铁工业,是制造业中碳排放量最高的行业。在严格的限产背景下,钢铁行业何时碳达峰?四川的钢企怎么走?

钢铁行业已经碳达峰?

碳达峰,即碳排放达到历史峰值,来到由增转降的拐点。那么,对钢铁行业而言,“峰值”如何确定?

“初步判断,我国钢铁行业碳排放已经进入峰值平台期。”10月21日,在成都举行的节能服务进企业暨钢铁行业节能技术交流活动中,中国工程院院士、原冶金部副部长殷瑞钰作出上述判断。

在殷瑞钰看来,一个更为大胆的设想是,钢铁行业的碳达峰时间节点为2014年或“十四五”前期,峰值为17亿—18亿吨。

为何做出这一判断?殷瑞钰拿出一张图表:中国钢铁行业的二氧化碳排放总量在2014年达到了一个最高值,为17.31亿吨,随后开始呈下降态势。而近年来由于粗钢产量猛增,碳排放总量有所回升,但两者并非“齐头并进”,碳排放总量增幅明显小于粗钢产量。

“这主要是因为吨钢排放量的大幅降低。”殷瑞钰列出数据:从1991年到2019年,中国钢铁工业的吨钢排放量从3.91吨降低到1.63吨,碳排放总量的增幅(4.85倍)远低于钢产量的增幅(13.02倍)。

殷瑞钰坦言,这一对峰值的判定,是基于“不增加钢产量”这一大前提。“碳达峰的时间点主要由粗钢产量决定,而碳中和主要靠减产减排。”段瑞钰说。

“不增加钢产量”,有可能实现吗?近年来,“去产能”是钢铁行业的一大关键词。从国家层面来说,对压减粗钢产量的决心坚定不移:今年6月,国家发展改革委在例行新闻发布会上表示,“十四五”时期,将严格执行禁止新增产能的规定。去年底,工信部提出“钢铁行业要坚决压缩粗钢产量,确保粗钢产量同比下降”的目标。近日,工信部和生态环境部联合印发通知,正式启动钢铁行业错峰生产工作。

“从产能上来看,四川的总量是适度的。”四川省钒钛钢铁产业协会高级顾问、省参事室特约研究员张邦绪说,四川的钢铁总产能为3200万吨,每年尚需从省外输入800万吨钢材。近年来,按照国家相关部委的部署,四川的钢铁企业也按照“产量不高于去年”的原则,严格执行限产政策。

何时达峰、峰值多少?为何殷瑞钰对这两个问题急于求解?“因为达峰容易‘下坡’难,越早达峰,越能给‘碳下坡’和碳中和留出回旋的余地。”

据了解,钢铁工业是能源消耗和碳排放的大户。2020年钢铁行业能源消费总量为5.75亿吨标准煤,约占全国煤炭消耗量的11.6%;碳排放量贡献占全球钢铁碳排总量的60%以上,是制造业中碳排放量最高的产业。

在今年5月召开的2021年四川省钒钛钢铁发展论坛上,四川省钒钛钢铁产业协会发出碳达峰、碳中和行动倡议,列出“双碳行动”时间表:四川钒钛钢铁产业将力争在2035年减碳30%,压力不小。

但从全国范围来看,这个目标并非个例。目前,国家相关部委正开展钢铁行业碳达峰及降碳行动方案研究,“钢铁行业提前实现碳达峰”基本定调。宝武集团、河钢集团等大型钢企,都把碳达峰时间提前,有的甚至锁定在2022年。

“早达峰,早受益。”张邦绪说,国内已有省份出台政策,对于已经达峰、绿色环保的企业,在错峰生产的时候可以“不限产、不停产”。

“下坡”的空间在哪里?

“下坡”难,但这个坡一定要下。摆在钢企面前的一个问题是:“下坡”的空间有多大?

殷瑞钰提出了几条脱碳化路径:资源脱碳化、能源脱碳化和生产制造流程脱碳化。“能源脱碳化,即少用或不用化石能源,转而用电,特别是充分利用电网弃电。”殷瑞钰说。

在冶金工业规划研究院党委书记、中国节能协会冶金专委会主任委员李新创看来,四川丰富的水电资源,使得钢企在能源脱碳化上有着独特的优势,但他同时提出,四川的电力供应能否保障钢铁行业,也是一个挑战,“未来钢铁行业获得的能源消费增量极其有限,降低能源消费强度成为钢铁行业的必然选择。”

除了能源端降碳之外,提升能效、应用突破性碳技术、借助互联网+、大数据强化管控等,也被李新创反复提及。

10月14日,攀钢集团“钢铁大脑”二期项目正式启动。这一攀钢推进数字化和智能化转型的试点项目,此前已成为了生产线上的奇妙“指挥棒”:由人工智能取代手工操作,每生产一吨钢,就能节约一公斤以上的钢铁料。

与此同时,川内各大钢企也在积极布局减排路径:川威集团规划未来10年深入开展资源综合利用,深度回收并利用废水、废气、废渣、废尘;德胜集团实现废渣零库存,全面回收利用余热、余压等二次能源。

然而,一个不争的事实是:经过多年发展,钢铁行业传统工艺、工控手段已经趋于行业极限,更大幅度的碳减排面临瓶颈。

“四川钒钛钢铁产业需要寻求更为有效的、革命性的技术路径,并且做好围绕低碳开展新一轮企业组织模式改革的准备。”川威集团有限公司总工程师谢建国说。

在四川省钒钛钢铁产业协会发出的碳达峰、碳中和行动倡议中提出,要坚持科技赋能,开展钢铁工业前瞻性、颠覆性、突破性创新技术的研究,争取在2030年前在二氧化碳的低成本捕集、高值化利用、大规模封存等方面取得关键性突破。

“四川的钒钛钢铁产业有其特殊性。”张邦绪说,一方面,四川铁矿石的资源禀赋,造成了每炼一吨钢,会比其他地方多0.2吨的碳排放,给减排造成了压力;另一方面,四川独有的钒钛钢筋,其用量要比普通钢筋节约15%——20%,又非常符合钢材减量的需求。

多管齐下,是否就能实现钢铁行业的碳中和?有些令人沮丧的结论是:也许不能。

这个结论源自殷瑞钰做的一项模型分析:以17.31亿吨碳排放为峰值线,在采取各种极端理想化的减排措施之后,到2060年,还有约1亿吨排放量无法被中和。

“从钢铁行业碳排放的绝对量来说,单靠钢铁行业自身要实现碳中和是极其困难的。”殷瑞钰分析,必须依靠全社会的协同,如房地产行业、基建行业的原材料调整,以及采取碳捕集、增加碳汇、开展碳交易等措施,钢铁行业未来是有可能趋近碳中和的。

殷瑞钰还特别提到政策法规的重要性,“分阶段分产品开征碳稅、出台脱碳化负面清单、制定碳规划、酝酿脱碳化立法等都值得高度关注。”

“短流程”是四川“独门秘籍”?

前不久,泸州鑫阳钒钛项目两座电炉全面投产。该项目使用超高功率电弧炉实现超低排放,颗粒物减少37%,二氧化硫减少76%,氮氧化物减少82%,有效优化钢铁产能。

电炉炼钢,即“短流程”炼钢。简而言之,就是利用废钢炼钢。

废钢则是可循环的绿色铁原料,流程短、投资少,能耗和污染物排放低。在中国工程院院士、中国金属学会理事长干勇给出的数据中,相较于“长流程”炼钢,“短流程”炼钢的吨钢空气消耗量、生产系统废气量、除尘系统废气量、吨钢废气排放量的削减率,都在77%以上。

数据显示,美国电炉钢占比达50%,日本电炉钢占比达25%,而我国的电炉钢占比仅为10%,短流程炼钢占比过低。与之对比,四川走在了全国前列:去年,我省电炉钢产量达到1200多万吨,占比约为40%,远高于全国数据。

今年7月,四川冶控集团有限公司在成都正式揭牌成立,组建后的冶控集团整合省内8家短流程炼钢企业,炼钢规模达1049万吨,跻身为全国最大的短流程炼钢集团。

但这是否意味着,在碳减排上,短流程钢厂越多越好,甚至完全取代长流程钢厂?

“并不能这样简单地做出判断。”张邦绪说,发展短流程钢厂,受到废钢资源和电力供应的制约,并不能完全取代长流程钢厂。

废钢资源紧张,短流程钢厂“无米下锅”的现象时有发生。目前,省内每年的废钢缺口在400万—500万吨,不少钢厂都需要到省外去“抢”废钢。“废钢资源与社会发展和制造业水平密切相关,我国每年的废钢增长量仅有2000万—3000万吨左右。”张邦绪说。

废钢的价格也随之水涨船高。“废钢价格从2019年7月到现在一路上涨,到今年5月达到3600多元/吨的峰值,之后短暂下跌后继续高位运行。”西南钢铁指数负责人邓惟炜说。根据测算,电炉钢每吨成本平均要比高炉钢贵300—400元左右。

“从整体上来看,四川钢铁行业的结构是合理的,没有必要盲目加大短流程钢厂的比例。”张邦绪说,在四川钢铁行业3200万吨的产能中,长流程有2100万吨,短流程1100万吨。目前的当务之急是进行超低排放改造,在现有的结构框架下进行产能置换。

那么,长流程钢厂是否一无是处呢?张邦绪认为,考虑到四川钒钛钢铁产业的特殊性,长流程钢厂非但必要,还有重要的战略意义。“四川钒钛资源丰富,但只有依靠长流程炼钢,才能冶炼出钒和钛。”

此外,目前长流程钢厂都在开展二次能源回收综合利用,有效削减了能源消耗和碳排放量。“省内钢企的余热发电能耗占比普遍达到50%以上,部分企业甚至达到60%—70%。”张邦绪说。

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