中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 賈林海 報道
特約通訊員 藍義高 攝影
“鋼鐵行業(yè)的碳中和對全球應(yīng)對氣候變化行動具有重要作用，全行業(yè)必須凝聚綠色低碳轉(zhuǎn)型共識，以科技創(chuàng)新為驅(qū)動，大力推進國際交流與合作，積極開展低碳綠色轉(zhuǎn)型行動，為構(gòu)建鋼鐵綠色低碳生態(tài)圈而努力。”10月15日，在第十二屆中國國際鋼鐵大會暨2023年全球低碳冶金創(chuàng)新論壇上，中國寶武董事長胡望明在做題為《中國寶武低碳冶金實踐與思考》的主旨演講時提出。
圖為胡望明
胡望明在演講中總結(jié)了中國寶武富氫碳循環(huán)氧氣高爐HyCROF的商業(yè)化探索進程和成果，闡述了氫冶金電熔煉工藝HyRESP的研發(fā)進展和計劃，以及中國寶武對低碳排放鋼評價方法的思考。
依托兩大工藝路徑，“碳”索低碳冶金
胡望明首先介紹了中國寶武碳中和冶金技術(shù)路線圖，主要包含兩條工藝路徑，一是以富氫碳循環(huán)氧氣高爐為核心的高爐—轉(zhuǎn)爐工藝路徑，二是以氫基豎爐為核心的氫冶金工藝路徑。
胡望明指出：“富氫碳循環(huán)氧氣高爐HyCROF是中國寶武開發(fā)的基于高爐流程的低碳工藝技術(shù)，旨在通過碳循環(huán)來實現(xiàn)碳化學(xué)能的完全利用，從而達到大幅減碳的目標。自去年430立方米HyCROF試驗平臺投運以來，中國寶武開展了大量試驗工作，HyCROF技術(shù)成熟度不斷提升，大型化、商業(yè)化工作成效顯著。”該路徑從綠色化原料到富氫碳循環(huán)氧氣高爐煉鐵和可實現(xiàn)大廢鋼比的多功能轉(zhuǎn)爐煉鋼，再通過近終形鑄軋生產(chǎn)出高強、耐蝕、低功耗的綠色產(chǎn)品，結(jié)合二氧化碳資源化利用，從而形成完整的高爐—轉(zhuǎn)爐碳中和綠色產(chǎn)線。
此外，為實現(xiàn)煤氣循環(huán)量最大化，中國寶武還進行了HyCROF噴吹位置試驗，以及還原煤氣電加熱嘗試。“經(jīng)過一年多的試驗摸索，我們對HyCROF工藝的認識和理解更加深入，操作水平也在不斷提升。”胡望明認為，HyCROF是未來實現(xiàn)鋼鐵碳中和的解決方案之一。
他透露，中國寶武正在布局“綠電”資源，通過采用電加熱、噴吹“綠氫”、使用零碳的能介等技術(shù)手段，爭取實現(xiàn)約70%的工藝減碳。結(jié)合CCUS技術(shù)，將剩下約30%的二氧化碳進行利用和封存，最終實現(xiàn)高爐冶煉流程的碳中和。
“以礦石為原料的氫冶金日益重要，是面向未來的鋼鐵碳中和的終極方案。”胡望明表示，氫冶金技術(shù)的落地，首要問題是如何在冶金流程中實現(xiàn)能源的高效使用。
他認為，當(dāng)前氫冶金面臨兩大技術(shù)挑戰(zhàn)：一是氫在還原鐵礦過程中會大量吸熱，需要進行補熱來確保高還原效率，片面提高溫度又會導(dǎo)致鐵礦石熔融粘結(jié)，破壞反應(yīng)過程。因此，如何實現(xiàn)低耗加熱，以及氫氣與鐵礦高效換熱、固態(tài)高效還原是氫冶金的一大關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。二是高品位鐵礦石資源偏少，品位高于66%的鐵礦只占鐵礦資源總量的3%，難以滿足DRI電爐流程大規(guī)模發(fā)展的需求，需要開發(fā)中低品位礦的高效氫冶金技術(shù)。
“如果這兩個問題沒有解決方案，那么氫冶金大規(guī)模應(yīng)用很難得到推廣。”胡望明坦言。基于此，中國寶武提出了低碳冶金的第二條主要路線——氫還原電熔煉工藝HyRESP。HyRESP工藝將氫和電高效協(xié)同，通過工藝配置的調(diào)整，打造資源適應(yīng)性更廣的氫冶金工藝。
“2023年2月15日，寶鋼股份湛江鋼鐵百萬噸級全氫豎爐試驗平臺開工建設(shè)，目前正在進行設(shè)備調(diào)試，計劃于今年12月份點火投運。同時，與全氫豎爐配套的高效電爐將于今年底開工建設(shè)。這是一條年產(chǎn)能達180萬噸、以生產(chǎn)高等級汽車板為主的凈零碳生產(chǎn)線，預(yù)計于2025年投產(chǎn)。”胡望明透露，該產(chǎn)線以廢鋼和直接還原鐵為原料，開發(fā)電爐流程冶煉高等級板材的低氮、低硫、低氧控制技術(shù)，聚焦低碳汽車板、超高強鋼、硅鋼等品種，形成氫還原—電爐綠色低碳高等級薄鋼板“產(chǎn)品族”，為下游用戶提供低碳零碳產(chǎn)品。
低碳排放鋼評價方法研究取得初步成果
“低碳排放鋼的評價方法是否科學(xué)合理，關(guān)系到鋼鐵行業(yè)本身及下游用戶，很大程度上會對鋼鐵低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)生重大影響。”胡望明介紹，當(dāng)前，國際相關(guān)聯(lián)盟、金融行業(yè)等發(fā)布的低碳排放鋼評價方法大致可分為兩類，一類是滑動比例法，另一類是絕對值法。兩種方法均有其合理性和科學(xué)性。不同評價方法的核算方法、覆蓋邊界、閾值設(shè)定存在差異，目前尚未形成統(tǒng)一的或相互認可的方法論。
“針對單個低碳排放產(chǎn)品，當(dāng)前下游用戶提出了物理法和質(zhì)量平衡法兩種評估方法。”胡望明接著說，“目前下游用戶對低碳排放鋼的認可度也存在差異，有的用戶只認可物理法，有的用戶只認可質(zhì)量平衡法。”
“考慮到國家與區(qū)域間發(fā)展階段的差異、資源能源稟賦的差異、技術(shù)發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時間的差異，秉持‘共同但有區(qū)別的責(zé)任’這一原則，中國寶武與相關(guān)單位共同成立了專門的研究團隊，開展低碳排放鋼評價方法研究。”胡望明認為，科學(xué)合理的低碳排放鋼評價方法應(yīng)具備以下特征：一是支持《巴黎協(xié)定》的碳預(yù)算控制要求，兼顧不同國家的可持續(xù)發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型要求；二是隨著技術(shù)的突破，減碳速度是非平滑的、梯度變化的，并區(qū)分鐵礦石冶煉工藝和廢鋼冶煉工藝，承認所有減碳的努力和貢獻；三是引入技術(shù)標簽，鼓勵各種鋼鐵減碳技術(shù)路徑發(fā)展；四是評價方法應(yīng)定期完善、修訂，具有時效性。
“現(xiàn)階段，評價方法是一種相對方法。未來，不同技術(shù)路徑的低碳排放鋼評價閾值將統(tǒng)一于碳中和目標。目前，我們已經(jīng)取得了初步的研究成果，開發(fā)了鋼鐵低碳轉(zhuǎn)型與碳排放模型。該模型綜合考慮低碳技術(shù)發(fā)展、資源能源供應(yīng)和轉(zhuǎn)型成本等，測算了實現(xiàn)碳中和目標下的碳減排速度與路徑要求；對比研究了不同鋼鐵碳核算方法的差異性，支撐低碳排放鋼評價方法邊界、核算方法的合理劃定。”胡望明透露，“預(yù)期在2024年第二季度發(fā)布低碳排放鋼評價方法，劃分鋼鐵產(chǎn)品碳效等級，并于2024年第三季度發(fā)布中國寶武低碳排放鋼鐵產(chǎn)品組合，持續(xù)推進國際交流與互認。”
“鋼鐵行業(yè)的碳中和，絕不是靠一兩項技術(shù)就可以實現(xiàn)的，所有降低鋼鐵碳排放的努力都應(yīng)得到承認和鼓勵。”胡望明表示，中國寶武愿同全行業(yè)生態(tài)圈伙伴凝聚共識、大膽探索、積極實踐，攜手走向綠色未來。
