6月2日，完全由我國自主設計、制造、安裝的亞洲最大火電二氧化碳捕集及綜合利用示范工程——國家能源集團江蘇泰州電廠(chǎng)項目經(jīng)過(guò)多天滿(mǎn)負荷運行，正式投產(chǎn)，每年可捕集消納二氧化碳50萬(wàn)噸。

　　碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)，是包括鋼鐵在內的大工業(yè)領(lǐng)域不斷探索的低碳路徑。該項目技術(shù)總負責人、國家能源集團新能源技術(shù)研究院碳中和研究中心主任徐冬，在今年3月份召開(kāi)的“綠色鋼鐵、綠色能源、綠色金融”產(chǎn)業(yè)融合大會(huì )上提出，CCUS是在推進(jìn)鋼鐵等難減排行業(yè)深度脫碳中為數不多的可行技術(shù)方案。

　　在該項目投產(chǎn)前夕，《中國冶金報》記者與徐冬再次圍繞鋼鐵行業(yè)碳減排問(wèn)題進(jìn)行對話(huà)，聽(tīng)他分享對鋼鐵行業(yè)“雙碳”技術(shù)路徑及當前降碳面臨問(wèn)題的新思考。

　　《中國冶金報》記者：國家能源集團江蘇泰州電廠(chǎng)項目投運給鋼鐵行業(yè)探索CCUS技術(shù)帶來(lái)了哪些啟示？

　　徐冬：發(fā)電行業(yè)和鋼鐵行業(yè)的共同特點(diǎn)是均以煤炭作為主要燃料，二氧化碳排放量大，是工業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)減碳對象。CCUS技術(shù)既是發(fā)電行業(yè)深度減碳的唯一技術(shù)途徑，也是鋼鐵等行業(yè)低碳轉型的可行技術(shù)選擇。作為亞洲最大的碳捕集及綜合利用示范工程，泰州電廠(chǎng)項目自立項之初便立足于高起點(diǎn)、高標準、高質(zhì)量，打造減碳固碳精品工程。該項目給鋼鐵行業(yè)探索CCUS技術(shù)帶來(lái)的啟示主要有以下幾點(diǎn)：

　　一是碳捕集示范裝置的建設規模要根據項目周邊的二氧化碳消納、利用、封存情況來(lái)定，前期需要經(jīng)過(guò)大量的調研。目前泰州電廠(chǎng)項目能夠實(shí)現100%的二氧化碳消納利用，得益于前期的市場(chǎng)調研和分析。

　　二是目前CCUS技術(shù)發(fā)展還不成熟，科技創(chuàng )新仍然是降低CCUS技術(shù)成本、實(shí)現規?；l(fā)展的重要手段。應加強CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)研發(fā)，盡快啟動(dòng)大規模碳捕集示范項目，加快先進(jìn)技術(shù)驗證，為行業(yè)提供可復制、可推廣的經(jīng)驗做法。

　　三是要充分發(fā)揮企業(yè)在技術(shù)創(chuàng )新的主體作用，整合集聚創(chuàng )新資源，加強產(chǎn)學(xué)研深度融合，構建CCUS技術(shù)轉化應用創(chuàng )新聯(lián)合體，不斷深化協(xié)同高效創(chuàng )新體系建設，加快實(shí)現高水平科技自立自強。

　　四是CCUS技術(shù)需要標準化、規范化發(fā)展。新能源技術(shù)研究院通過(guò)泰州、錦界兩個(gè)CCUS示范工程，在項目設計、施工、調試等各階段積累了豐富經(jīng)驗，也正在牽頭/參與10余項國家、行業(yè)、企業(yè)標準制定，未來(lái)鋼鐵行業(yè)CCUS技術(shù)發(fā)展也要實(shí)現核心技術(shù)專(zhuān)利化、專(zhuān)利技術(shù)標準化、標準技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)技術(shù)價(jià)值化。

　　《中國冶金報》記者：鋼鐵行業(yè)碳排放現狀如何？

　　徐冬：2000年以來(lái)，我國粗鋼產(chǎn)量快速增長(cháng)，從1.285億噸增長(cháng)到最高10.65億噸，在粗鋼產(chǎn)量增長(cháng)622.4%的同時(shí)，鋼鐵行業(yè)碳排放量增長(cháng)了382.7%，主要源于碳排放強度是短流程煉鋼工藝3倍以上的長(cháng)流程煉鋼工藝占全國總產(chǎn)量的近90%。雖然我國噸鋼二氧化碳排放量下降了33.2%，碳排放控制水平得到了極大提升，但鋼鐵行業(yè)節能降碳仍面臨生產(chǎn)工藝結構不合理、綠色發(fā)展水平不平衡、節能技術(shù)創(chuàng )新難等問(wèn)題，導致二氧化碳排放總量仍然很大。2022年，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的碳排放量約為18.23億噸，占全國碳排放總量的15%以上，是制造業(yè)31個(gè)門(mén)類(lèi)中碳排放量最大的行業(yè)，也是僅次于電力行業(yè)的碳排放“大戶(hù)”。因此，落實(shí)鋼鐵行業(yè)減污降碳、實(shí)現綠色低碳發(fā)展是我國如期實(shí)現碳達峰、碳中和目標的關(guān)鍵。

　　《中國冶金報》記者：鋼鐵行業(yè)實(shí)現碳中和的工藝技術(shù)有哪些？

　　徐冬：綜合來(lái)看，我國鋼鐵行業(yè)主要有3種工藝技術(shù)路線(xiàn)可供選擇。

　　一是廢鋼+電爐工藝路線(xiàn)。該工藝路線(xiàn)比較成熟，但目前我國“綠電”供給較少，多數鋼鐵企業(yè)所在地區電價(jià)又較高，導致煉鋼成本較高。此外，國內廢鋼循環(huán)量在2億噸左右，廢鋼產(chǎn)量有限，不足以保障國民經(jīng)濟對鋼鐵的需求。國內在電爐冶煉方面的基礎研究和工程化應用還要加大力度。

　　二是氣基豎爐+電爐工藝路線(xiàn)。該工藝路線(xiàn)以天然氣、焦爐煤氣等富氫氣體還原鐵礦石生產(chǎn)海綿鐵，用于鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)，目的是研發(fā)全氫氣還原工藝，以實(shí)現凈零碳排放?？梢灶A見(jiàn)，該工藝路線(xiàn)是未來(lái)我國鋼鐵生產(chǎn)的一種主要路線(xiàn)。

　　以中國寶武為代表的鋼鐵企業(yè)在這一領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究，目前確定了利用廣東湛江地區焦爐煤氣的優(yōu)勢，以及按照未來(lái)南海天然氣、核電、光伏等資源特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化短流程直接還原工藝技術(shù)，開(kāi)展氫基豎爐+電爐工藝流程的百萬(wàn)噸級大型試驗。

　　三是富氫碳循環(huán)高爐+轉爐工藝路線(xiàn)。高爐是能源轉化效率最高的冶金工藝，也是我國鋼鐵行業(yè)低成本的最大競爭優(yōu)勢。據不完全統計，我國有8.2億噸鋼產(chǎn)量的高爐爐齡小于15年，爐齡大于30年的只有1%。如果全部高爐都轉型為廢鋼+電爐工藝，那么將造成我國鋼鐵行業(yè)巨大的資產(chǎn)損失。中國寶武根據我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展現狀和特點(diǎn)率先提出富氫碳循環(huán)高爐+轉爐工藝路線(xiàn)，已經(jīng)在八鋼富氫碳循環(huán)高爐中完成了首次驗證，實(shí)現了減碳20%的階段性目標，目前正在推進(jìn)在2500立方米高爐上的商業(yè)化，為傳統高爐探索出一條綠色、低碳、高效的解決方案。

　　整體來(lái)看，未來(lái)鋼鐵行業(yè)的突破性低碳技術(shù)包括氧氣高爐和非高爐冶煉、氫冶金，以及CCUS技術(shù)等。超前布局這些技術(shù)，不僅可以推動(dòng)鋼鐵行業(yè)綠色低碳轉型，而且對于我國增強自主創(chuàng )新能力、提升科技成果轉化水平也具有重大戰略意義。

　　《中國冶金報》記者：在節能降碳方面，鋼鐵行業(yè)主要有哪些突破性技術(shù)？應用現狀如何？

　　徐冬：首先是CCUS技術(shù)。這項技術(shù)的原理是把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純，再投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存。這項技術(shù)應用于鋼鐵行業(yè)碳減排的可行性及潛力巨大，尤其適用于鋼鐵行業(yè)排放強度高的集中點(diǎn)。據測算，傳統高爐—轉爐煉鋼采用燃燒后碳捕集，可減少二氧化碳排放約40%。

　　目前，包鋼正在建設國內最大的鋼鐵行業(yè)首個(gè)CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈示范工程，一期建設規模50萬(wàn)噸/年，未來(lái)將通過(guò)二期、三期項目建設，打造成為總規模達到200萬(wàn)噸的CCUS基地。短期內，CCUS技術(shù)實(shí)現商業(yè)化應用仍面臨能耗高、投資成本高、部分關(guān)鍵技術(shù)還不成熟、碳泄漏風(fēng)險高和相關(guān)政策缺失等困難，離大規模應用還有較長(cháng)距離。

　　其次是氫冶金技術(shù)。氫冶金技術(shù)是指利用氫氣生產(chǎn)海綿鐵的氣基直接還原工藝或其他富氫冶煉技術(shù)，具有大幅減碳甚至“零碳”的效果。

　　氫能來(lái)源十分廣泛，有“灰氫”（化石燃料燃燒）、“藍氫”（碳捕捉、碳封存）、“綠氫”（利用可再生能源制氫）。目前，國內制氫原料仍以化石燃料為主，成本高，碳排放也高，要加快從化石燃料制氫向風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能等可再生能源制氫轉變。

　　對于我國鋼鐵行業(yè)來(lái)說(shuō)，提高傳統能源效率和發(fā)展可再生能源同等重要。無(wú)論是長(cháng)流程還是短流程，能源需求都不約而同地指向了氫能。因此，氫冶金是鋼鐵行業(yè)實(shí)現“雙碳”目標的關(guān)鍵。然而，從市場(chǎng)調研來(lái)看，目前電解制氫成本較高，完全使用氫氣替代焦炭來(lái)冶煉鐵水，將大大增加鋼鐵生產(chǎn)成本。在這種情況下，大規模發(fā)展氫冶金技術(shù)就需要配套氫能基礎設施。

　　整體來(lái)看，國內在大規模制氫設備工程化和成本控制方面還有待加強，相關(guān)基礎研究也有待深入，關(guān)鍵核心技術(shù)、制氫成本高等難題亟須攻克。

　　《中國冶金報》記者：鋼鐵行業(yè)降碳主要面臨哪些問(wèn)題？

　　徐冬：目前，鋼鐵行業(yè)受制于減碳技術(shù)可選項少、潛在低碳技術(shù)不成熟及國內目前在氫冶金、CCUS等技術(shù)研發(fā)方面尚處起步階段等因素影響，總體處于“跟跑”階段。鋼鐵行業(yè)降碳主要面臨3個(gè)方面問(wèn)題。

　　首先，節能減排降碳任務(wù)極其艱巨。鋼鐵行業(yè)是典型的“高投入、高能耗、高排放”行業(yè)，巨額的能源消耗和大量的二氧化碳排放嚴重制約了行業(yè)發(fā)展。具體來(lái)看：一是總量大。我國鋼產(chǎn)量占全球一半以上。二是結構失衡。從資源結構來(lái)看，我國鐵礦石對外依存度超過(guò)80%；從能源結構來(lái)看，鋼鐵行業(yè)能源消耗以煤炭為主。三是產(chǎn)業(yè)集中度低。我國鋼鐵行業(yè)集中度一直處于較低水平，對鋼鐵產(chǎn)業(yè)結構的調整及碳排放總量的控制缺乏行業(yè)約束力。四是高碳化。碳排放量較高的高爐—轉爐長(cháng)流程工藝仍占主導地位，短流程電爐鋼產(chǎn)量占比較小。

　　其次，缺乏核心降碳技術(shù)，重復研發(fā)和投資造成巨大浪費。我國鋼鐵行業(yè)多年來(lái)注重產(chǎn)量擴張，眾多鋼鐵企業(yè)只關(guān)注提高自身經(jīng)濟效益、降低成本的技術(shù)，對節能降碳技術(shù)關(guān)注不夠。另外，鋼鐵企業(yè)和上下游、研究機構還沒(méi)有形成研發(fā)資源的共享機制，“產(chǎn)學(xué)研用”相結合的方式?jīng)]有打通，高校、科研院所關(guān)注碳減排前沿科學(xué)和技術(shù)，企業(yè)注重自身碳排放的損益，導致綠色低碳技術(shù)工業(yè)化應用較低。同時(shí)，我國鋼鐵產(chǎn)能布局過(guò)于分散的問(wèn)題，也導致了“雙碳”技術(shù)研發(fā)和推廣中出現了大量的重復投資和過(guò)剩產(chǎn)能，使得行業(yè)研發(fā)資源分散在各個(gè)企業(yè)，難以形成研發(fā)合力，嚴重影響了鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

　　最后，智能化、數字化轉型面臨挑戰。智能化、數字化是鋼鐵行業(yè)節能降碳的重要途徑。目前，國內近90%的鋼鐵企業(yè)正在推進(jìn)智能制造，數字化轉型成效顯著(zhù)。然而，大多數鋼鐵企業(yè)的數字化還停留在把各種生產(chǎn)數據以數字化形式呈現的階段，距離真正的智能化生產(chǎn)、運輸、分析、策略制定等還有較大差距，難以通過(guò)數字化手段優(yōu)化生產(chǎn)工藝和提升節能降碳水平。此外，面向鋼鐵行業(yè)進(jìn)行智能制造專(zhuān)項服務(wù)的機構眾多，缺乏統一標準，專(zhuān)業(yè)人力資源儲備也不夠。

　　《中國冶金報》記者：從上述問(wèn)題出發(fā)，鋼鐵行業(yè)如何加快推進(jìn)節能降碳？還有哪些政策措施空間？

　　徐冬：一是亟須突破關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)。技術(shù)創(chuàng )新是碳減排的根本。鋼鐵行業(yè)要更大力度地推進(jìn)節能降碳、科技創(chuàng )新工作，補齊“卡脖子”技術(shù)短板，加大對基礎性、前瞻性、關(guān)鍵共性技術(shù)的研發(fā)力度，搶占低碳前沿陣地，促進(jìn)“卡脖子”技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用，特別是推進(jìn)以氫冶金為代表的顛覆性、革命性工藝技術(shù)。特別要強調的是，大力推進(jìn)CCUS技術(shù)，是鋼鐵行業(yè)實(shí)現碳中和的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　鋼鐵行業(yè)要構建碳到一氧化碳、一氧化碳到二氧化碳及二氧化碳資源利用的全生命周期技術(shù)，拉長(cháng)碳的價(jià)值鏈，打造凈零排放的新型碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。同時(shí)，要圍繞基礎理論、工藝路線(xiàn)、裝備制造、系統集成等，以智能化、數字化為代表的智能制造、標準化建設、數字化網(wǎng)格化建設等開(kāi)展全流程、全產(chǎn)業(yè)鏈的系統攻關(guān)，積極探索大數據在研發(fā)、生產(chǎn)、能源管控、質(zhì)量控制等方面的應用，建立鋼鐵低碳智能生產(chǎn)新體系。

　　二是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，推進(jìn)協(xié)同創(chuàng )新。從全球鋼鐵行業(yè)通行的做法來(lái)看，鋼鐵行業(yè)“雙碳”領(lǐng)域的突破性技術(shù)研發(fā)，更多以國家或地域為單位，通過(guò)組建利益共同體，政府和金融資本給予實(shí)質(zhì)性支持，以社團組織為牽頭單位，以大企業(yè)為主體，多家企業(yè)、機構參與，瞄準低碳、“零碳”目標，分工協(xié)作、聯(lián)合開(kāi)發(fā)、共擔風(fēng)險、協(xié)同創(chuàng )新、共享成果。這種方式值得我們借鑒。我國鋼鐵行業(yè)可以通過(guò)協(xié)同創(chuàng )新，攻克一批關(guān)鍵共性技術(shù)、實(shí)施一批應用示范、研制一批行業(yè)標準、培養一批創(chuàng )新人才，從而推動(dòng)鋼鐵行業(yè)加快低碳轉型。