面臨氣候變化和能源危機(jī)雙重挑戰(zhàn)，全球鋼鐵冶煉行業(yè)開始在效率優(yōu)先與節(jié)能環(huán)保間尋求最優(yōu)解。如何將中國高爐冶煉為主的現(xiàn)實(shí)同發(fā)展低碳循環(huán)相結(jié)合？HyCROF（富氫碳循環(huán)氧氣高爐）進(jìn)入中國冶金人的視野。

中國鋼鐵行業(yè)高爐比例高、基數(shù)大，約90%的產(chǎn)能規(guī)模是高爐—轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝，這一比例在日本為73%，在韓國為69%，在印度為46%。如果為追求快速轉(zhuǎn)型，淘汰壽命尚長(zhǎng)的傳統(tǒng)高爐，建設(shè)碳排放更低的短流程電爐工藝，數(shù)以萬億計(jì)的高爐資產(chǎn)將被擱置。

HyCROF除低碳、高效外，還具備與傳統(tǒng)長(zhǎng)流程生產(chǎn)工藝匹配性好的特點(diǎn)，更加適合中國國情。

近日，記者跟隨“追風(fēng)逐日看新疆”采訪團(tuán)來到寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司（下稱“八鋼”），這里于去年10月全線貫通了世界上首座2500立方米HyCROF工業(yè)化商業(yè)示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目也被寫入《2023年鋼鐵行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行報(bào)告》，并放在低碳冶金技術(shù)取得新突破的首位。

全球首個(gè)的“含金量”

八鋼的這個(gè)全球首個(gè)有多不易？“在此之前，世界上最大的氧氣實(shí)驗(yàn)高爐還沒有超過50立方米的。”寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司黨委常委、新疆八一鋼鐵股份有限公司總經(jīng)理劉文壯告訴《中國報(bào)道》記者，HyCROF作為一種低碳冶煉工藝，國內(nèi)外相關(guān)研究有很多，但大部分都處于實(shí)驗(yàn)室研究或中試階段，八鋼的探索是獨(dú)創(chuàng)性的，每一步都少有可遵循的工業(yè)化應(yīng)用范本。

HyCROF的原理看似簡(jiǎn)單，通過分離高爐煤氣中的二氧化碳，將高還原勢(shì)的一氧化碳循環(huán)使用，提高了煤氣的化學(xué)能使用效率，但在實(shí)踐中困難重重。例如分離出來一氧化碳需要加熱至1200攝氏度的高溫，這一工序，無論在實(shí)驗(yàn)室，還是大型工業(yè)設(shè)施中，都非常危險(xiǎn)。單單分離出來的一氧化碳進(jìn)行安全高溫加熱，八鋼的技術(shù)人員花費(fèi)兩年多時(shí)間才得以實(shí)現(xiàn)。

“普通高爐改為氧氣高爐不是那么容易的，需要攻克爐頂煤氣循環(huán)、煤氣脫二氧化碳、煤氣加熱等技術(shù)難關(guān)。”一位從事高爐煉鐵新技術(shù)研究的業(yè)內(nèi)人士告訴《中國報(bào)道》記者。

經(jīng)過3期工業(yè)試驗(yàn)，八鋼一步步將HyCROF從實(shí)驗(yàn)室、400立方米實(shí)驗(yàn)高爐，移植到2500立方米的大中型高爐，一躍成為世界領(lǐng)先水平，吸引日本、印度、俄羅斯等多國鋼鐵企業(yè)專程來八鋼學(xué)習(xí)交流。

數(shù)據(jù)顯示，一座2500立方米HyCROF較原工藝預(yù)計(jì)每年可減少二氧化碳排放近60萬噸——相當(dāng)于在新疆再造一個(gè)700平方公里的森林。

據(jù)寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司2500立方米HyCROF工藝主任工程師舒藝介紹，該項(xiàng)目目前的化石燃料消耗已降低24%，下一步將繼續(xù)攻關(guān)克難，爭(zhēng)取達(dá)到降低30%的目標(biāo)。

此外，該項(xiàng)目從實(shí)施伊始便以可移植、易推廣為原則，在設(shè)計(jì)上大力控制成本，在原有傳統(tǒng)高爐上進(jìn)行嵌入式改建。考慮到很多城市鋼廠的用地條件，項(xiàng)目布局時(shí)盡量緊湊，減少單位占地，以滿足更多不同類型鋼廠的改建需要。

“一家減碳不是減碳，全國鋼廠共同減碳才能真正實(shí)現(xiàn)減碳。”劉文壯說，下一步八鋼嘗試將技術(shù)推廣至全國的傳統(tǒng)長(zhǎng)流程高爐冶煉。

據(jù)中國寶武工程科學(xué)家、低碳冶金中心副主任袁萬能此前介紹，富氫碳循環(huán)高爐技術(shù)運(yùn)行高效，抗波動(dòng)能力強(qiáng)，制造成本低，在減碳的同時(shí)能將運(yùn)營成本控制在可承受的范圍內(nèi)，因此也有了較高的商業(yè)化推廣價(jià)值。

世界鋼鐵協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，這一技術(shù)今后若在中國寶武集團(tuán)內(nèi)推廣實(shí)施，初步估算，每年將減少二氧化碳排放4000多萬噸。

大規(guī)模推廣尚需時(shí)間

長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，低碳冶金大面積推廣仍有待觀察。鋼鐵行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型不僅渴望技術(shù)的集中突破，更需要來自政策和市場(chǎng)的多方面激勵(lì)。

“目前全球主流的低碳冶煉技術(shù)主要是三種：電爐、氣基豎爐以及富氫高爐。我們認(rèn)為三種冶煉方式目前都不具備大規(guī)模推廣的基礎(chǔ)?！敝薪鸸狙芯坎炕A(chǔ)材料與工程行業(yè)首席分析師陳彥告訴《中國報(bào)道》記者，核心原因在于低碳冶煉方式成本較高爐冶煉更高，目前不具備經(jīng)濟(jì)性。

根據(jù)陳彥的調(diào)研，氣基豎爐及富氫高爐由于還原性氣體的價(jià)格普遍較高，噸鋼成本較高爐煉鐵高800至1000元甚至以上；電爐受限于主要原料廢鋼資源國內(nèi)供給不足，平均成本較高爐煉鐵高300至500元。

標(biāo)普全球的研究顯示，目前亞洲鋼鐵行業(yè)大部分的減排路徑，仍是在保留高爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行。標(biāo)普全球的分析文章也指出，出于經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)的考慮，鋼廠脫碳擴(kuò)張的步伐不能過于激進(jìn)。

成本居高不下，鋼鐵行業(yè)探索低碳冶煉的動(dòng)力何在？制度層面的引導(dǎo)，中國與歐盟已經(jīng)開始行動(dòng)。

2021年7月16日，全國碳市場(chǎng)正式啟動(dòng)上線交易，截至2024年7月末，我國碳排放權(quán)交易市場(chǎng)碳排放配額累計(jì)成交量4.67億噸。

歐盟方面，2023年10月1日起，歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（以下簡(jiǎn)稱“CBAM”）正式邁入過渡期。CBAM旨在通過要求進(jìn)口或出口的高碳產(chǎn)品繳納或退還相應(yīng)的稅費(fèi)或碳配額，鼓勵(lì)非歐盟國家減少排放，主要涉及鋼鐵、鋁、電力、水泥等六大貿(mào)易板塊。中鋼經(jīng)濟(jì)研究院首席研究員胡麒牧認(rèn)為，從某種程度上而言，CBAM將倒逼出口商降低碳排放量，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

除碳交易市場(chǎng)、碳邊境稅等政府引導(dǎo)機(jī)制外，陳彥指出，成本和價(jià)格，是驅(qū)動(dòng)鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的兩股重要力量。

成本方面需要時(shí)間。陳彥指出，技術(shù)的進(jìn)步，將不斷縮小低碳冶金與高爐煉鐵之間的成本差距。例如電解水制氫氣的成本，有望伴隨技術(shù)進(jìn)步持續(xù)下降。據(jù)了解，目前八鋼也在進(jìn)行制氫的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

“此外，也需要等待資源的寬裕，例如電爐煉鐵的主要原料是廢鋼，核心來源是回收廢鋼，而可回收廢鋼往往和國家鋼鐵積蓄量成正比，我們預(yù)期廢鋼資源的供需緊張將逐步緩解?！标悘┱f。

價(jià)格方面，綠色低碳鋼鐵產(chǎn)品想要大面積推廣，需要一定的“綠色溢價(jià)”。陳彥告訴記者，目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)，比如南鋼、寶鋼已經(jīng)開始對(duì)低碳鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)行專門分類，并在定價(jià)上凸顯差異。“隨著下游客戶對(duì)于低碳鋼鐵產(chǎn)品的需求持續(xù)提升，未來綠色鋼材溢價(jià)會(huì)在提升鋼鐵企業(yè)向低碳冶煉轉(zhuǎn)型動(dòng)力上越來越重要?！?/p>

責(zé)任編輯：張利娟