中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
記者 賈林海 報道
特約通訊員 藍義高 攝影
“鋼鐵行業的碳中和對全球應對氣候變化行動具有重要作用，全行業必須凝聚綠色低碳轉型共識，以科技創新為驅動，大力推進國際交流與合作，積極開展低碳綠色轉型行動，為構建鋼鐵綠色低碳生態圈而努力。”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了中國寶武富氫碳循環氧氣高爐HyCROF的商業化探索進程和成果，闡述了氫冶金電熔煉工藝HyRESP的研發進展和計劃，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路線圖，主要包含兩條工藝路徑，一是以富氫碳循環氧氣高爐為核心的高爐—轉爐工藝路徑，二是以氫基豎爐為核心的氫冶金工藝路徑。
胡望明指出：“富氫碳循環氧氣高爐HyCROF是中國寶武開發的基于高爐流程的低碳工藝技術，旨在通過碳循環來實現碳化學能的完全利用，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技術成熟度不斷提升，大型化、商業化工作成效顯著。”該路徑從綠色化原料到富氫碳循環氧氣高爐煉鐵和可實現大廢鋼比的多功能轉爐煉鋼，再通過近終形鑄軋生產出高強、耐蝕、低功耗的綠色產品，結合二氧化碳資源化利用，從而形成完整的高爐—轉爐碳中和綠色產線。
此外，為實現煤氣循環量最大化，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手段，爭取實現約70%的工藝減碳。結合CCUS技術，將剩下約30%的二氧化碳進行利用和封存，最終實現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，氫冶金技術的落地，首要問題是如何在冶金流程中實現能源的高效使用。
他認為，當前氫冶金面臨兩大技術挑戰：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致鐵礦石熔融粘結，破壞反應過程。因此，如何實現低耗加熱，以及氫氣與鐵礦高效換熱、固態高效還原是氫冶金的一大關鍵技術挑戰。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電爐流程大規模發展的需求，需要開發中低品位礦的高效氫冶金技術。
“如果這兩個問題沒有解決方案，那么氫冶金大規模應用很難得到推廣。”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同，通過工藝配置的調整，打造資源適應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，目前正在進行設備調試，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。這是一條年產能達180萬噸、以生產高等級汽車板為主的凈零碳生產線，預計于2025年投產。”胡望明透露，該產線以廢鋼和直接還原鐵為原料，開發電爐流程冶煉高等級板材的低氮、低硫、低氧控制技術，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“產品族”，為下游用戶提供低碳零碳產品。
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合理，關系到鋼鐵行業本身及下游用戶，很大程度上會對鋼鐵低碳轉型發展產生重大影響。”胡望明介紹，當前，國際相關聯盟、金融行業等發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性。不同評價方法的核算方法、覆蓋邊界、閾值設定存在差異，目前尚未形成統一的或相互認可的方法論。
“針對單個低碳排放產品，當前下游用戶提出了物理法和質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，有的用戶只認可質量平衡法。”
“考慮到國家與區域間發展階段的差異、資源能源稟賦的差異、技術發展水平與產業結構轉型時間的差異，秉持‘共同但有區別的責任’這一原則，中國寶武與相關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，科學合理的低碳排放鋼評價方法應具備以下特征：一是支持《巴黎協定》的碳預算控制要求，兼顧不同國家的可持續發展和低碳轉型要求；二是隨著技術的突破，減碳速度是非平滑的、梯度變化的，并區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；三是引入技術標簽，鼓勵各種鋼鐵減碳技術路徑發展；四是評價方法應定期完善、修訂，具有時效性。
“現階段，評價方法是一種相對方法。未來，不同技術路徑的低碳排放鋼評價閾值將統一于碳中和目標。目前，我們已經取得了初步的研究成果，開發了鋼鐵低碳轉型與碳排放模型。該模型綜合考慮低碳技術發展、資源能源供應和轉型成本等，測算了實現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，“預期在2024年第二季度發布低碳排放鋼評價方法，劃分鋼鐵產品碳效等級，并于2024年第三季度發布中國寶武低碳排放鋼鐵產品組合，持續推進國際交流與互認。”
“鋼鐵行業的碳中和，絕不是靠一兩項技術就可以實現的，所有降低鋼鐵碳排放的努力都應得到承認和鼓勵。”胡望明表示，中國寶武愿同全行業生態圈伙伴凝聚共識、大膽探索、積極實踐，攜手走向綠色未來。
