钢铁业的碳足迹

钢铁业的碳足迹

作为标志性的重工业,每一吨钢的背后,都会有两条“碳足迹”。

一条道路是直线的:在冶炼过程中,直接产生二氧化碳及其它有害气体；一条道路是曲线的:钢厂消耗的能源越多,间接排放的二氧化碳也就越多。

该如何节能,提高传统能源的利用率?又该如何减排,减少温室气体的排放?在与二氧化碳抗争的道路上,中国钢铁业究竟面临怎样的技术门槛?就此,本报记者专访了中国钢铁业专家、原首钢发展研究院副院长戴国庆。

《21世纪》:钢铁业所制造的二氧化碳,主要产生于哪些环节?

戴国庆:目前,世界上生产钢铁主要有两条工艺路线:一是,用铁矿石经过炼铁,然后用转炉炼钢,经过连铸和轧钢(热轧和冷轧),形成各种钢材(简称“铁矿石工艺”)。

二是,主要以回收的废钢为原料,用电炉炼钢,然后连铸、轧钢,形成钢材(简称“废钢工艺”)。

铁矿石工艺要在炼铁环节,完成“把铁矿石中铁的氧化物还原为铁元素”的化学反应,其中,还原剂主要是焦炭。这一反应通常要在高温下完成,因而耗能巨大,这一环节占“铁矿石工艺”全流程能耗的60%以上。

而废钢路线,因为不需要还原铁元素,能耗就低得多了。目前,世界顶级钢铁企业“铁矿石工艺”的二氧化碳排放量,是废钢工艺的3倍以上。

但世界废钢资源是有限的,主要受废钢历史累计蓄积量和可回收率等因素影响。目前,发达国家废钢供应量,占当年粗钢生产比重一般超过50%,而我国目前仅为10%左右。这一态势短期内不会改变,这就决定了,以吨钢计算的二氧化碳排放量,欧美比我国要低很多。

《21世纪》:目前被普遍应用于在生产中的减排技术、设备有哪些?

戴国庆:除不同炼钢设备本身的效率差异外,各工序环节的“余热余能的二次利用”是关键环节之一。

要提高余热余能的二次利用率,一般需要大量投资和特定工艺装备,如炼焦环节的干熄焦(CDQ),炼铁环节的高炉煤气余压透平发电装置(TRT),以及燃气—蒸汽联合循环发电机组(CCPP)等。

《21世纪》:在这些技术、装备上,中国钢铁业与世界领先钢企相比,有多大的差距?

戴国庆:事实上,如果以宝钢、鞍钢、武钢、首钢等我国大型钢铁企业为例的话,目前,我国钢铁业和日韩、欧美顶级钢铁企业相比,在能耗方面虽然仍有距离,但相差并不大。

在目前的技术路线和工艺水平下,世界顶级钢铁企业的能耗水平,已接近其理论的极限。目前,尚未出现可以商业化使用的、新一代低排放的钢铁生产的“突破性技术”。不过,不同规模、不同技术水平的钢铁企业,以粗钢计的吨钢能耗和二氧化碳排放水平,差距很大。这一点在我国表现更为突出。

《21世纪》:二氧化碳减排,与中国钢企过去一直在做的“节能”相比,有何异同?

戴国庆:如果仅考虑“单位钢铁产品的消耗与排放”,那么,“节能”比减排的要求更高。

因为,凡是实现了节能,就一定会减少二氧化碳排放。而单纯的二氧化碳减排,还可以在不降低能耗,只是通过使用低碳或无碳能源来实现,如,用氢或天然气替代焦炭对铁矿石还原,用核电和其他可再生电能替代燃煤电厂作为炼钢电能,等等。

对钢铁生产过程中产生的二氧化碳,用捕获与封存技术,限制其“排放”到大气中,是减排提出的一项新要求。

《21世纪》:在这场全球性的减排运动中,钢铁业将扮演怎样的角色?

戴国庆:目前,国际上所提的二氧化碳减排,大都涉及到全球排放总量的控制。这就需要我们从一个全新的角度去思考这一问题。

它不仅影响到现有钢铁企业的操作运行,而且必然影响到钢铁工业未来新一代流程和基本工艺的变化方向。

与此密切相关的,包括研发投资的数量和流向,政府的相关产业政策和配套措施,也都会对二氧化碳排放总量控制结果产生巨大影响。这些,并不是单靠钢铁企业自身所能完成的。