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多数钢企没意识到碳排放将成为影响企业未来发展的挑战

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多数钢企没意识到碳排放将成为影响企业未来发展的挑战

发布日期:2019-01-24 作者:中国金属学会常务副理事长 赵沛 点击:

  • 碳排放对钢铁行业和钢铁企业都将产生重大影响,但我国多数钢铁企业尚未意识到碳排放将成为未来影响企业发展的巨大挑战。强制性减排二氧化碳,将倒逼钢铁企业发展低碳技术。

  • 钢铁企业需要密切关注正在逐步建立的排放交易体系的“游戏规则”,熟悉碳排放交易产品,需要学习、开发并储备有使用价值的低碳工艺技术,一些企业有义务合作开发关键共性技术。

中国金属学会常务副理事长  赵沛


       钢铁工业是碳交易市场的主要目标和核心参与者。强制性减排二氧化碳,将倒逼钢铁企业发展低碳技术。碳排放对钢铁行业和钢铁企业都将产生重大影响,可惜我国多数钢铁企业尚未意识到碳排放将成为未来影响企业发展的巨大挑战。


12年后我国二氧化碳排放量将逐年下降


       2016年,中国国内生产总值增长6.7%,碳排放却下降了1%。这期间,我国政府着力治理空气污染,并限制煤炭消费。有数据显示,2016年,我国煤炭消费下降4.7%,同时,5.4%的电力消费增量主要来自可再生能源和核电。

       习近平主席在气候变化巴黎大会开幕式重要讲话中庄严承诺:中国将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现,2030年单位国内生产总值的二氧化碳排放比2005年下降60%~65%,非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右,森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。

        2016年9月份,全国人大常委会批准中国加入《巴黎气候变化协定》,将以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动,努力减少二氧化碳排放量。

        根据2014年的公开数据,当年全球二氧化碳排放量为324亿吨,我国占28.2%,居世界第一位。为应对全球气候变化,1992年,联合国气候变化专门委员会通过《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》);1997年通过《公约》第一个附加协议———《京都议定书》;2016年的《巴黎协定》是第3个里程碑式的国际法律文本,将形成2020年之后的全球气候治理格局。

       《巴黎协定》定下了“只进不退”机制:从2023年开始,每5年对各国提出的行动目标进行定期评估,并针对全球气候变暖设定温度目标———世界平均气温升幅与工业革命前相比控制在2摄氏度以内,力争控制在1.5摄氏度以内。

        欧盟在碳减排治理方面走在世界的前列。欧盟通过气候和能源的“20-20-20”战略目标,即:到2020年,欧盟温室气体总排放量比1990年减少20%,可再生能源消耗占到能源消耗的20%,能源利用效率提高20%。欧盟排放交易体系(ETS)是全球最大的碳排放总量控制与交易体系,具有总量交易、分权治理、开放兼容、循序渐进等重要特点。


《全国碳排放权交易管理暂行条例》将加快出台


       如今,我国正在逐步建立具有自身特色的排放交易体系。2015年12月份,国家发改委起草了《全国碳排放权交易管理条例(草案)》并提交国务院审议,涵盖立法目的、配额管理、市场交易、设立核查机构、信息公开和监督管理、明确法律责任等内容;2016年12月份,全国人大常委会通过《中华人民共和国环境保护税法》,将二氧化碳污染当量值定为20,将污染气体当量定为1.2元~12元,使温室气体排放交易体系有法可依;今年4月份,生态环境部气候司司长李高表示,围绕全国碳市场建设的各项任务和要求,将加快出台《全国碳排放权交易管理暂行条例》,并研究制定企业排放报告管理办法、市场交易管理办法、核查机构管理办法等规定,《全国碳排放权交易配额总量设定和分配方案》也将印发。

       目前,我国碳排放交易产品包括碳排放配额和核证自愿减排量两类,交易体系具有分阶段建设、国家统一安排、地方省分别执行、配额分配照顾支柱产业、完善监督机构、与世界其他排放交易体系衔接等重要特点。

       现如今,钢铁企业需要密切关注正在逐步建立的排放交易体系的“游戏规则”,熟悉碳排放交易产品。同时,在碳市场建设阶段,有关钢铁行业的碳市场机制设计也呼之欲出,一些企业可以参与其中。更重要的,为了让自身“越过门槛”,钢铁企业需要学习、开发并储备有使用价值的低碳工艺技术,一些企业有义务合作开发关键共性技术。


国外正在研发的潜在低碳工艺技术


        2004年,欧盟结合钢铁工业决定实施超低二氧化碳排放项目(ULCOS)。经过多轮选择,当地钢铁企业从80多项钢铁工艺中选择出4项突破性技术:高炉炉顶煤气循环利用技术、新熔融还原工艺、先进的直接还原工艺、电解铁矿石技术。现阶段的研究重点是高炉炉顶煤气循环利用技术。

       日本钢铁工业启动COURSE50(一种环境和谐型炼铁工艺技术),通过抑制二氧化碳排放以及分离、回收二氧化碳,可以减少二氧化碳排放量约30%。COURSE50的主要内容包括3部分:用氢作还原剂还原铁矿石,产生水(而不是二氧化碳,这样可以减少二氧化碳排放量);分离和回收二氧化碳;改良焦炭、提高焦炉煤气氢含量、开发未利用的余热等支持技术。

       韩国浦项计划开发全氢高炉炼铁技术,在高炉内使用部分氢气替代焦炭进行还原反应,从而大幅度减少二氧化碳排放量,近期目标是实现二氧化碳捕获、分离和储存技术(CCS),中长期目标是低成本大批量生产高纯度氢气。

       美国潜在的低碳技术主要有两项:一是氢气闪速熔炼法,即铁精矿粉在悬浮状态下被热还原为铁水,热还原气体为氢气、一氧化碳,或者二者的混合气体,实验发现,新技术的二氧化碳排放量也显著低于高炉工艺;另一是熔融氧化物电解法,即将铁矿石溶解在二氧化硅—氧化钙的高温熔盐中,让电流通过该熔盐,带负电的氧离子移至阳极,放电析出变成气体,带正电的铁离子移至负极,放电变成铁单质沉淀在电解槽底部。电解过程中不产生二氧化碳,仅产生氧气作为副产品。


低碳工艺技术的4条思路


       同样,我国钢铁企业也在推进适合我国钢铁企业生产实际的低碳工艺技术走向深入,包括4条思路:

       一是实现资源高效利用和能源高效转化。800万吨~900万吨规模的钢铁企业,除了提供钢铁产品之外,其副产的煤气已经可以提供给90万千瓦的发电厂,废渣可以提供给350万吨的水泥厂;水的再生和循环利用率应超过90%,同时,废钢铁、废塑料、废轮胎利用率应达到99%。实现资源高效利用和能源高效转化本身就能显著降低二氧化碳排放量。另外,钢铁生产过程中产生大量炉渣也可以另作他用。例如,高炉渣氧化铁含量低、凝胶性高,细磨后大都用于生产较高附加值的硅酸盐水泥;炼钢渣由于氧化铁含量高,可用于填埋和修路。为降低炼钢渣中氧化铁含量,冶金工作者正致力于在炼钢终点加入氧化铝渣等还原剂的研究。

       二是生产绿色化产品。开发全生命周期节能、环保、具有市场竞争力的材料和产品;为下游用户开发产品提供技术服务,提高材料的性能和效率,降低服役过程中的二氧化碳排放;对产品的生命周期整体(开采―原料加工―产品生产―流通―消费―废弃―循环)的环境负荷进行定量评估(LCA)……这些围绕产品的研究,都是减少碳排放的直接手段。

       三是整合绿色化流程。我国钢铁行业应该大胆创新,研究高效、绿色、可循环的新一代流程;或者改造传统生产流程,使之成为清洁生产流程,减少流程中的能量耗散和污染的排放,实现二次能源的高效回收和利用。在改造传统流程方面,可以做以下尝试:提高转炉废钢比(提高转炉加入废钢的比例可以减少产生的二氧化碳,提高转炉生产效率,但高比例的废钢的熔化需要消耗额外的化学热。因此,应当从废钢资源量、环境、成本、质量、效率等诸多方面考虑,将转炉废钢比调整到合理的水平)、转炉喷吹二氧化碳试验(在转炉中喷吹氧气、二氧化碳进行脱碳,同时加入部分水蒸气。理论上,可以控制气氛使脱碳反应的产物为一氧化碳和氢气,产生的一氧化碳和氢气仍可作为还原气体或燃气供钢铁厂使用。从转炉底部吹入二氧化碳代替氩气,可以产生大量细小弥散的一氧化碳气泡,使碳氧积显著降低,增强转炉的脱碳效果)、逐步增加电炉钢比例(预计2020年我国废钢使用量达到2亿吨以上,其中电炉使用废钢量将达到1亿吨,可节约4200万吨标准煤,节能减排效果明显。废钢资源的增加将促进工艺结构调整,2025年我国电炉钢比例有望超过30%)。

       四是组织绿色化物流。绿色化物流是指降低原、燃料和产品在运输、装卸和储存过程的能源消耗和污染物排放,以此完成对冶金物流系统的优化。不同运输方式的二氧化碳排放差异显著,通过合理的物流方式可以大幅减少物流环节产生的二氧化碳排放。


(此文刊登于《中国冶金报》2018年11月14日2版)


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