编者按
钢铁是现代工业的脊梁,如今正经历着一场绿色嬗变,这场嬗变是由科技点亮的。全球首个氢冶金示范工程已经投产,全废钢电弧炉工艺取得了突破,零碳板材工厂开始建设,低碳排放钢标准也发布了……凭借“向科技要绿色”这一理念,“碳减法”以及“生态加法”的成效越来越显著,天蓝、地绿、水清的美丽中国画卷正缓缓铺开。通过“向科技要绿色”,钢铁企业实现了“脱胎换骨”的转变,传统产业也“发出了新枝并生出了强枝”。同时,通过“向科技要绿色”,“绿钢”的硕果不断加速涌现,并且沿着产业链的上下游持续延伸和拓展,为经济社会的发展注入了无限的活力。
我们看到,多年来进行科技创新后,中国钢铁不再仅仅是在厂区播撒一点绿意,不再只是为能源转换发光发热,不再只是做消纳社会废弃物的“城市帮手”,而是在寻求更深刻的变革,即 DNA(基因)层面的绿色重塑。
因绿而美,因绿而强!科技与生态一同飞速发展,中国钢铁的“创新本色”和“绿色底色”持续相互交融、不断扩散辐射,成为“新质生产力本身就是绿色生产力”的显著证明。如今,我们借助笔尖和镜头记录钢铁产业低碳技术变革的重要时刻,讲述中国钢铁“绿色进化”背后的科技历程。
中国冶金报社
记者米飒、杨立文以及通讯员钟辰、左蜜琳、王杨、杨媛媛、王帅进行了报道。
春江水暖鸭先知,经济活力看钢铁。
3 月初,在中国宝武旗下的几大钢铁生产基地,各项生产进行得有条不紊,这些生产的是低碳排放钢产品,这些产品会被应用到交通、能源、建筑、电力等行业。
在上海,宝钢通过全废钢电炉冶炼技术路线进行生产。超低碳排放吉帕钢在冷轧 C008“黑灯工厂”完成下线。全流程能够减少 60%的碳排放量。这些超低碳排放吉帕钢将被用于知名品牌新能源汽车的生产制造。
图为宝钢股份冷轧厂“黑灯工厂”。(本报记者 顾学超 摄)
在安徽马鞍山,马钢的大轴重重载车轮去年先后进行了产品发布并完成供货,减碳超过 30%。去年年底,搭载马钢高速车轮的全球最快高铁列车 CR450 动车组已完成样车设计且成功下线。当下,研发团队正在开展一系列科学试验以及性能验证,以便为动车组尽早投入商业运营创造条件。
图为马钢全球首款低碳45吨轴重重载车轮。(许然 摄)
在山西太原的太钢生产线上,这里十分火热。降碳比例达到 70%的高表面/冷成型用钢 SPHC-LCE 热轧钢带,正在快速地下线。这些钢带准备运往某大型集团,之后它们将被加工成最新款国际知名品牌手机、平板等 3C 产品的精密零部件。
……
绿水青山等同于金山银山。钢铁行业被视为最难降碳的行业之一。近年来,钢铁行业精心做好创新这篇大文章,加快向绿色低碳的“新赛道”进行切换,凭借“绿钢”来支撑经济社会发展的全面绿色转型,从而激发了经济的新活力。
若问有何“奥秘”?看钢水奔腾,钢铁“熔炉”炼出绿色生产力。
(一)
“氢”风如贵客,一到便繁华。
今天,革命性的冶金工艺在钢铁行业逐步落地。
氢冶金生产线产出后,氢基直接还原铁(DRI)被投入到近零碳排电弧炉中与废钢一起冶炼,接着经过精炼工序,然后再经过连铸等工序,最终变成一块块汽车板材料。这是去年 12 月 16 日的场景,当时河钢全球首条氢冶金绿色汽车板连铸生产线在河钢集团张宣科技投产。在投产现场,天源二手物资的副总经理吕艳伟被在场的记者们围得严严实实。那装在他手中玻璃瓶里的黑色小颗粒,也就是氢基直接还原铁,吸引了大家的目光。
图为张宣科技氢基直接还原铁输送场景。(李广明 摄)
世界钢铁协会的统计数据表明,传统的高炉—转炉长流程与之相比,若按照不同金属收得率折算,以废钢/氢基 DR 等不同原料生产同样一吨钢水为基准来计算,用氢基直接还原炼铁去替代原有的高炉炼铁,能够实现的年降碳量大约相当于 9 万辆汽车一年所产生的碳排放总量。
今天,走进位于河北张家口的河钢集团张宣科技。这里有一座 120 米高的氢基竖炉,它巍然矗立着。生产绿色汽车板材料的主要原料氢基直接还原铁,是在这座全球首例 120 万吨氢冶金示范工程中“诞生”的。
图展示的是河钢全球首例 120 万吨氢冶金示范工程的外景。河钢提供了此图。
工厂生产运行期间,要摸索出最为适宜的各项工艺参数的控制范围,需明晰这些工艺参数之间的内部关系,以此实现长周期、低成本的连续稳定生产,这是张宣科技在该项目投产后所面临的最主要的挑战。张宣科技技术中心的三级专家覃开伟向《中国冶金报》记者透露,自 2023 年起,该公司科研人员历经 2 年时间,使一系列技术指标取得了显著突破,进而形成了独有的核心技术。这些核心技术包含焦炉煤气的深度净化技术宝钢废钢采购,以及“二氧化碳脱除+二氧化碳精制”的碳捕集再加工利用技术,还有氢基竖炉高效稳定的生产技术,以及公辅和原料相关的其他核心技术。其中,在氢基直接还原工厂中首次引入了整套的 CCUS(碳捕集、利用和封存)装置。这样做可以在原来的基础上进一步降低吨 DRI 产品的直接碳排放,大约能降低 15%。而且,制成的二氧化碳产品还能够出售,从而产生经济效益。
经过几年的运行,氢冶金工序的潜力在张宣科技得到进一步挖掘。
张宣科技氢冶金的下一步发展方向是寻求良好的经济价值和多元产品。钒、钛、镍铁矿含有多种有价金属,其应用前景广阔,利用价值巨大。推进钒钛矿氢还原技术的工业化应用,进行镍矿粉在球团和氢冶金配加的工业试验等,加快形成氢冶金合金化产品序列,这样就能使“氢基竖炉+高效电炉”新型短流程工艺技术优势进一步得到释放。
去年,天源二手物资开展了镍矿球的工业实验,也开展了高钛球的工业实验。通过这些实验,氢冶金的非铁元素产品变得多样化了,原料的经济性优势更加明显了,从而创造出了更大的经济效益。今年,张宣科技将与河钢材料院合作进行钒的 DRI 熔分工业试验和钛的 DRI 熔分工业试验。借助多元化产品在工业生产中的作用,挖掘多元素 DRI 的用途,不断提升 DRI 产品的核心竞争力。
张宣科技的技术中心副主任李洋向《中国冶金报》记者透露,自全球首个 120 万吨氢冶金示范工程安全且顺利地进行生产之后,张宣科技一共申请了 69 项与氢冶金相关的专利,有 27 项获得了授权,其中 7 项是发明专利;还申报了 11 项与氢冶金相关的标准,其中《炼钢用氢基竖炉直接还原铁》《氢基竖炉直接还原用球团》这 2 项行业标准已被工信部批准立项。接下来,他们还将继续推进氢冶金的创新和发展。
今年春节前,天源二手物资技术质量科科长闫军一直忙碌在氢冶金产线。他带来了好消息,“钢铁烟气微生物固碳产蛋白试验研究”项目取得新进展。在实验期间,他们通过优化工艺气的氢氧比、通气比和氨氮浓度,成功提高了氢氧化菌的生物质产率和蛋白含量。此项目由河钢集团与天源二手物资共同发起,由西安交通大学承担研发试验。
未来,西安交通大学开发的电能驱动微生物固碳产菌体蛋白技术若能成功应用于氢冶金二氧化碳烟气的高值化转化。这不仅在利用氢冶金开发高附加值产品方面具有重要意义,而且能进一步促进非铁元素多样化。同时,还将在应对蛋白类粮食安全等方面发挥重要作用。
在广东湛江,宝钢股份湛江钢铁的零碳高等级薄钢板工厂项目正处于抓紧建设的状态。预计到今年年底,这个拥有约 180 万吨近零碳板材年产能力的工厂将会投入运营。
打造“近零碳”工厂是中国宝武一次新的尝试。这一项目在生产流程方面确保“洁净”,其做法是将创新应用“氢基竖炉 + 电炉”来进行短流程冶炼,同时利用厂内现有的轧钢设施生产高等级薄钢板产品;并且还积极对绿电绿氢能源项目进行布局,利用南海地区的光伏、风能,配套“光—电—氢”“风—电—氢”绿色能源,并且通过碳捕集、森林碳汇等手段来实现绿氢全流程的零碳生产。
未来,湛江钢铁会因为有大量稳定的绿能供应而实现更深入的绿色变革。
去年 8 月,湛江钢铁的国内首套百万吨级氢基竖炉项目达成了 168 小时的连续满负荷生产。此项目顺利通过了周达产功能考核。并且成功验证了高氢(70%氢气含量)的冶炼条件,同时也验证了该工艺具备技术可行性以及高水平的运行能力。
该项目能够将焦炉煤气、天然气、氢气同时用作原料气,并且原料气的比例可以灵活地进行调整。它具备从富氢、高氢到全氢还原的试验条件,从而为探索氢冶金技术搭建了一个更广阔的工业试验平台。氢基竖炉依据工艺特性,相对传统高炉工序减碳至少 60%,这意味着每年能减少二氧化碳排放 50 万吨以上。它相当于再造一个 500 平方公里的森林。并且在将来广泛应用绿氢、绿电后,每吨钢全流程减碳可达到 80%以上。
湛江钢铁在对绿色低碳冶金工艺过程进行积极探索时,形成了一系列自有知识产权的领先技术,包括“工艺气体灵活调配”技术、“中低品位球团直接还原及产品应用技术”、“冷态直接还原铁产品处置及应用”技术等。这些技术进一步丰富了国内氢基竖炉直接还原炼铁生产应用领域的工业经验。
(二)
废钢是一种重要的可再生资源。
河北省唐山市坐落在渤海湾中心地带。它是钢铁生产大市。它是国内规模最大且品种最全的型钢、棒线材、板带材和焊管等产品的生产供应基地。它也是国家发展改革委等七部委确定的开展废旧物资循环利用体系建设的重点城市之一。
眼下,唐山的钢铁企业正在探索如何高效利用废钢资源。
2 月 27 日,首钢京唐位于曹妃甸。它正在为试验 55%比例的大废钢比冶炼技术进行最后的准备。
转炉废钢比指的是在转炉炼钢期间,废钢的加入量在金属料装入量中所占的比例。废钢的比例如果越高,那么降碳的效果通常就会越明显。
转炉大废钢比冶炼的关键在于,要在铁水热平衡之外,做到能高效地提供废钢熔化所需的大量热量,做到低碳且低成本地提供这些热量,还要实现废钢的高效熔化,提升热量利用率,保证钢液质量的稳定性。首钢技术研究院京唐技术中心的首席工程师董文亮向《中国冶金报》记者透露,眼下,最新进行试验的各项方案都已准备妥当。他对试验结果满怀信心,并且已经开始着手开展后续转炉高效低成本补热技术以及钢液质量稳定性控制技术的研发工作,旨在进一步对转炉大废钢比冶炼技术进行优化和完善。
信心源于实践。去年 10 月 15 日,首钢京唐成功实现了转炉单工序以 50%的大废钢比进行汽车板 IF 钢的 7 炉连浇生产。这一举措在长流程工艺的低碳炼钢技术方面达到了行业领先的水平。
常规转炉炼钢通常使用的废钢比在 10%到 20%之间。首钢京唐为达成更大程度的降碳目标,持续优化工艺并精进冶炼技术,使废钢加入比例得以不断提高。然而,当废钢比达到 40%以上时,就会给钢水温度以及钢水成分等带来诸多不良的影响。此后每一次废钢加入比例的提升,都将是对过往的突破,也是对极限的挑战。
生产是顺稳的,低碳方面有创新。要在保证产品质量的情况下,去探索能够使用更高比例废钢的转炉冶炼技术,并且持续推动炼钢工艺的降碳减排工作。
热量平衡、废钢熔化以及成分控制等这些专业术语,在产线上体现时,就成为了作业区所面临的各种异常和问题。
我们成立了汽车板大废钢比冶炼专项攻关组。针对生产过程中的异常和问题点,我们逐一进行分析,逐个进行攻关。我们利用京唐特有的“全三脱”(脱磷、脱硫、脱碳)工艺,制定了“三步补热”(在脱磷、脱硫、脱碳时加入补热剂)的方法。在此基础上,我们持续优化废钢添加配比,以保证废钢的熔化时机。一系列措施实施后,这些问题得以顺利解决。首钢京唐炼钢部炼钢作业区日班作业长丁立丰在那段时间始终密切关注汽车板大废钢比冶炼的专项攻关工作。他向《中国冶金报》记者表示,在生产过程中,他们作业区还将这些操作环节固定下来,从而形成了操作规章制度。
对于转炉单工序大废钢比冶炼来说,当废钢比超过 40%之后,各项技术难度呈现出指数级的上升态势。即便只是 1%的提升,也需要整个攻关团队全力以赴地进行托举,且要达到 100%的全力状态。制造部低碳管理室的低碳工程师王章岭参与了攻关。他回忆道,为达成 50%废钢比常态化生产的目标,他们组织了多次转炉大废钢比试验。整个团队一起出谋划策,共同努力,实现了多个低碳汽车板新产品的大废钢比批量生产。他们以最快的速度、最短的时间、最经济的成本,探索出了一条具有京唐特色优势的低碳技术路径。
首钢京唐在 50%大废钢比低碳钢冶炼稳定之后,建立了转炉炼钢大废钢比特色降碳工艺路线。它先后成功地做到了转炉单工序 50%以上大废钢比低碳钢 7 炉连浇生产,以及 50%以上大废钢比汽车侧围外板生产。其产品涵盖了汽车板(包含外板)、镀锡板、家电板、酸洗板、热轧板等。
首钢京唐中厚板 4300 产线的轧钢数字孪生系统的图。(由首钢京唐提供)
在唐山乐亭,唐钢的技术人员对大废钢比冶炼技术的研究正开展得热烈。实施高废钢比时,怎样保证钢水终点命中率呢?他们通过对废钢特性以及冶炼工艺进行分析研究,在维持热平衡的前提下,合理地确定转炉废钢的用量和加入的时机。在冶炼过程里,怎样突破废钢难熔化的技术壁垒呢?团队设计出高废钢比专用的氧枪喷头并进行创新,同时优化了转炉的供氧制度。这样一来,转炉的吹炼时间得以延长,转炉底吹的强度得到提高,熔池的搅拌时间也有所增加。通过这些举措,难题被一举解决,从而顺利地实现了高废钢比长流程工艺的生产。那么,多加废钢后导致熔池温度骤降的问题该如何解决呢?他们通过优化废钢结构,并且设计了最佳易熔废钢比等方式。这样做有效提升了熔池温度,也改善了成渣条件。既保住了温度,又保住了质量,同时让钢铁材料更加“绿色”。在一系列方案实施之后,唐钢凭借长流程冶炼工艺路径来生产品种钢,其添加废钢的比例突破了 54.7%,达到了国内领先的水平。据介绍,目前唐钢的大部分家电用钢绿色产品。这些绿色产品已经锁定了一种冶炼工艺路径,这种路径能够实现稳定生产,并且是高废钢比的长流程冶炼工艺路径。
从沿海到内陆,对废钢高效利用的探索仍在继续。
湖南娄底的涟钢,在 2 月 17 日成功下线了采用超高比例回收料生产工艺冶炼的首卷冷轧热成型钢。这种钢材含废钢的比例高达 60%,与常规工艺产品相比,二氧化碳排放减少了 43%。
图为涟钢冷轧热成型钢生产现场。(孙远平 摄)
此前,为破解高废钢比冶炼难题,涟钢开展了“基于大废钢比的绿色高效冶炼与质量控制关键技术”项目。此项目不但要开发一系列新的制造技术,还为相关基础研究的深入开展提供了“涟钢平台”,从而吸引了众多高校的关注。接着,一场场科研攻关在涟钢产线和高校间同时展开并进。
针对热量不足的状况,涟钢对高炉、铁水罐、转炉以及 LF(炉外精炼炉)等诸多工序进行全盘统筹安排。涟钢开发出了最优的废钢配加模型。涟钢首创了煤氧多层叠加铁包废钢烘烤技术。同时,配合研发出的多 LF 协同升温等技术。最终实现了全工序联动,达到了高效快速的热补偿效果。
涟钢为加快大废钢比冶炼节奏,与武汉科技大学联合开发了超高音速新型氧枪喷头。同时结合自行研发的大废钢比护炉技术以及高效脱磷等技术,使得 210 吨转炉的供氧强度提升了 23%,作业率提升了 13%,平均冶炼周期缩短了 8 分钟,这些成果居于行业领先水平。
涟钢针对钢水过氧化严重以及成分波动大等质量问题,开发了铁水预处理脱氮技术、转炉高效控氮技术、LF 智能化供电技术、RH(真空循环脱气炉)高效脱硫技术。并且与东北大学、北京科技大学联合开发了大废钢比夹杂物及残余元素控制等技术。同时结合北京科技大学毛新平院士团队开展的大废钢比下残余元素影响及控制研究,成功突破了大废钢冶炼高品质钢质量控制的诸多技术瓶颈。全系列钢种的残余元素都满足质量要求,其中汽车面板用钢的废钢比提升了 11%,镀锌汽车高强钢的废钢比提升了 12%,热成型钢的废钢比提升了 18%,取向硅钢的废钢比提升了 15%。
……
并且,在 200 吨以上转炉高废钢比的条件下,高供氧强度冶炼技术生产高品质钢达到了国际领先水平。该项目截至目前获得了 24 项授权专利,其中有 21 项是发明专利;发表了 23 篇论文,其中 7 篇被 SCI(科学引文索引)收录;形成了 9 项工艺规范。
涟钢在科研、生产一线展开攻坚,历经 9 年。通过基础研究和制造技术开发,形成了拥有自主知识产权的大废钢比绿色高效冶炼技术体系,并将其实现了规模化应用。此技术体系满足了自身全系列高端品种的生产需求,包括超低碳钢、硅钢等,实现了绿色、高效、高质生产。与常规冶炼流程相比,用于替代铁矿石的废钢用量达到 745.87 万吨,减少的二氧化碳排放量为 1296.54 万吨,总减碳量相当于 86.6 万辆汽车 1 年行驶 15000 公里的碳排放量。
提升短流程电炉炼钢的比重,这是一项重要举措,能够推动钢铁业朝着绿色低碳的方向发展。世界钢铁协会去年 11 月发布了《可持续发展指标报告 2024 年版》。2023 年全球每吨粗钢生产会产生二氧化碳排放吨数。此二氧化碳排放吨数被称作二氧化碳排放强度。该二氧化碳排放强度为 1.92 吨。此指标代表了高炉—转炉流程产量、以废钢为原料的电炉流程产量和以直接还原铁为原料的电炉流程产量之间的加权平均值。其中,高炉—转炉流程的二氧化碳排放强度为 2.32 吨。以直接还原铁为原料的电炉流程的二氧化碳排放强度是 1.43 吨。以废钢为原料的电炉流程的二氧化碳排放强度为 0.70 吨。
去年 5 月,国家发展改革委等五部门推出《钢铁行业节能降碳专项行动计划》。该计划提出要积极发展新型电炉装备。在满足节能降碳、环保以及产业等政策条件的情况下,要加快促使有条件的高炉—转炉长流程炼钢转变为电炉短流程炼钢。到 2025 年底,废钢利用量要达到 3 亿吨,并且电炉钢产量占粗钢总产量的比例要努力提升至 15%。
今年 2 月 8 日,工信部对《钢铁行业规范条件(2015 年修订)》进行了修订。形成的《钢铁行业规范条件(2025 年版)》指出,鼓励企业关停传统设备,如烧结机、焦炉、高炉等。同时鼓励企业退出这些传统设备。并且鼓励企业转型发展低碳炼铁、电炉炼钢。
数据表明,2023 年我国钢铁行业的废钢消耗量约为 2.14 亿吨。然而,由于受到废钢质量等方面问题的限制,高炉—转炉长流程的废钢消耗量大概占 70%,而电炉短流程的废钢消耗量仅占大约 30%。
废钢的成分较为复杂,并且杂质较多。要利用全废钢电炉流程来生产高品质钢,还要实现废钢的高质化利用,这是一个在世界范围内都很困难的问题。
在开展废旧物资循环利用体系建设的重点城市太原,太钢正在全力解决这一难题。太钢特色的全废钢 + 电弧炉流程极致低碳工艺开发正在稳步向前推进。
图展示的是太钢的“手撕钢”,也就是不锈钢精密箔材。(特约通讯员 王旭宏 摄)
太钢 160 吨高效电弧炉生产的高表面/冷成型用钢 SPHC-LCE 热轧钢带,依托优质废钢,且废钢低碳排放,克服了杂质元素对产品力学性能和钢质纯净度的影响,满足了下游客户对产品≥92%废钢回收比的需求,实现了吨钢碳排放在 0.5 吨以下,产品碳足迹比常规高炉+转炉流程降低 70%以上。该工艺在 2023 年 12 月份获得了多项认证。其中包括 ROHS 认证,ROHS 是由欧盟立法制定的一项强制性标准,主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准。还获得了 REACH 认证,REACH 是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规。同时也获得了 SCS 认证,即回收成分认证。并且这些认证的废钢比≥95%。此后时间不到 1 年,用该工艺生产的热轧卷成为首批 8 个中国低碳排放钢大类产品之一,并且满足新出台的《低碳排放钢评价方法》标准。
(三)
技术进步,标准先行。
2024 年 10 月 18 日,中国钢铁工业协会组织编制的《低碳排放钢评价方法》标准得以正式发布并开始实施。此标准的出现,汇聚了钢铁行业内 44 家企业和机构以及逾百位专家的智慧与心血。它依托国内约 3.5 亿吨粗钢产能排放所提供的大规模数据支持,已然成为迄今为止全球同类标准中数据最为详尽且信息最为丰富的范本之一。该标准发布并实施了。它为钢铁企业发布绿色品牌提供了依据,也为钢铁企业发布低碳排放产品提供了依据,还为下游用户开展绿色采购提供了依据。同时,它能够助力钢铁及上下游全产业链实现低碳转型发展,也能够助力钢铁及上下游全价值链实现低碳转型发展。
这一标准发布后的第 5 天,在上海举办的 2024 年全球低碳冶金创新论坛上,中国宝武率先发布了低碳品牌及系列产品。其中包括宝钢股份的冷轧汽车板高强钢、冷轧汽车板高表面外板,高牌号极低铁损取向硅钢、高效高牌号无取向硅钢,无缝钢管气瓶钢,热轧建筑用钢;还有马钢的大轴重重载车轮;以及太钢的高表面冷成型用钢。并且这些产品全都符合新标准。
图为宝钢股份超轻型、高安全、纯电动白车身。(张勇 摄)
在此之前,能否吃透标准是一个问题,在产品开发时能否确保生产组织管理有序协调是另一个问题,能否做到低碳资源应用高效是一个问题,能否实现技术投入及成本管控精准也是一个问题,这些都是横在企业面前的“拦路虎”。与此同时,市场对低碳产品的需求在增加,碳排放正在成为影响国际贸易的新变量。
在此背景之下,宝钢股份主动投身到低碳产品的研发与生产当中。宝钢股份的各个基地精心谋划并开展低碳产品的生产验证工作,从而构建起了稳定且可靠的供应体系。宝钢股份的低碳产品种类繁多,有热轧板、线材、普冷板、热镀锌板、电镀锌板、取向和高牌号无取向硅钢、镀锡板等,并且这些低碳产品覆盖了多个不同的应用领域。宝钢股份凭借其卓越的产品品质,成功地为众多国内外用户提供了优质的低碳排放产品,并且获得了市场的高度认可。
去年,宝钢股份在低碳产品研发方面取得了重要成果。多个基地都在积极地进行多路径低碳排放产品的试制工作,并且成功地完成了碳足迹的第三方认证。
在汽车用钢领域,宝钢股份具备了领先且完备的整车低碳解决方案能力。宝钢股份与多家海内外汽车用户开展紧密合作,推出了中国首件由全废钢和全绿电生产的吉帕钢零件以及低碳宝特赛电镀锌零件,还推出了全球首件全废钢全绿电生产的第三代超高强吉帕钢零件,这些举措为推动汽车行业的绿色低碳发展注入了强大动力。
去年,在硅钢产品领域,宝山基地发布了低碳排放硅钢产品,青山基地也发布了低碳排放硅钢产品。值得一提的是,宝钢股份的低碳取向硅钢产品在全国首台高电压等级的大型电力变压器中得以成功应用。
鞍钢亦早早就“嗅”到了“碳”机遇。
2021 年,鞍钢的国外产品客户陆续提出要求。他们要求鞍钢提供产品生命周期评价(LCA)报告或碳足迹。同时,他们还提出了未来采购低碳排放钢的需求以及准入条件。彼时,鞍钢在这方面未曾开展过深入的研究。鞍钢股份技术中心环境与资源研究所低碳技术团队把握时机,通过开展鞍钢集团级科研项目,对鞍钢股份全生产工序的资源、能源消耗以及排放等情况进行了熟悉,开展了大量的数据收集工作、清洗工作、分配工作以及 LCA 计算工作,完成了鞍钢股份主要产品的生命周期评价,并且建立了符合鞍钢生产实际的 LCA 方法与体系,建成了具备计算功能、分析功能、预测功能等的“鞍山钢铁碳排放及产品 LCA 平台”。《低碳排放钢评价方法》标准正式发布了。鞍钢低碳技术团队立刻组织技术人员。他们迅速开展了基于该标准的热轧产品碳绩效的核算工作。这样一来,鞍钢股份热轧卷成为了中国低碳排放钢首批发布的产品之一。
图为鞍钢矿山生态园。(鞍钢 供图)
越来越多的下游用户提出了低碳排放产品的采购要求,国际钢铁同行也在大力推广低碳排放产品品牌。不过,在全球范围内,低碳排放钢标准呈现出碎片化以及多元化的特点,还没有形成统一或者互认的标准体系。经统计,全球有几十个机构或者企业在对低碳排放钢标准进行研究,这些机构和企业包含第三方倡议组织、钢铁企业、金融机构以及下游用户等。这种标准存在不一致性,给钢铁行业以及企业带来了许多困扰。如今,《低碳排放钢评价方法》符合中国的发展特征以及资源能源禀赋,孕育出了更多降低碳排放的可能。中国钢铁人秉持着“遵循国际规则、坚持‘共同但有区别的责任’原则”,正在积极推进这一标准在国际间的互认,努力为全球钢铁减排贡献中国标准的力量。
今天,标准如同火炬一般。绿色钢铁的光芒将会照亮更多的下游领域,同时也会加速更多行业达成绿色变革。
新型马氏体耐热钢让全球首个第四代煤风电超超临界机组得以实现。这种机组的效率从第三代的 45.4%提升到了 50.16%。如果我国全部采用第四代发电技术,那么每年将会多节约 2 亿吨煤。
极低铁损取向硅钢新产品用于更高效环保变压器,从而进一步降低了输电损耗。在北京冬奥速滑馆的建设以及雄安新区的建设过程中,搭载宝钢股份耐热刻痕取向硅钢的“超一级”能效立体卷铁芯变压器凭借其优异的性能,达成了 30%以上的节电成效。此类变压器若全面替代我国配电网现有的变压器,每年减少的碳排放量有希望达到 1.3 亿吨,这会对我国配电网的节能减排工作带来深远影响。
电镀锌低碳钢问世了,第三代超高强汽车板也问世了,耐微生物腐蚀管材同样问世了,建筑用耐火耐候钢问世了,免涂装铁塔用耐候钢也问世了……一大批具有高强度、耐候、长寿命、可循环等特征的绿色钢铁产品相继出现,这些产品有的是“中国领先”,有的是“中国首发”,甚至还有“全球首发”的。它们被当作“工业食粮”,不断地输送到千行百业,为国民经济发展奠定了基础、垒起了高台。
钢铁产业是我国的重要基础产业,实体经济是国民经济的根基。我们要继续努力,将短板补齐,把结构进行优化调整,继续为中国式现代化贡献更多力量。国家领导人的这番话意义深远。
草木开始蔓延生长,春天的山峦可以望见。随着绿色生产力结出像“绿钢”这样的硕果,相信在不远的将来,会有更多从“绿起来”的状态发展到“美起来”以及“富起来”的钢铁故事在神州大地上涌现出来,一起共同描绘出美丽中国的新画卷。
2021年2月
中国钢铁工业协会提出了 24 字的行业低碳工作指导方针,包括抓基础、谋突破、树标杆、搭平台、建标准、创机制、重自律、严监管。同时,协会还发布了《钢铁担当,开启低碳新征程——推进钢铁行业低碳行动倡议书》。
2021年4月22日
钢铁行业低碳工作推进委员会在沪成立。
2022年5月19日
中国有一个首个工业品的 EPD 平台,即中国钢铁全产业链 EPD 平台,这个平台正式上线了。
2022年8月15日
《钢铁行业碳中和愿景和低碳技术路线图》正式予以发布。此路线图提出了碳中和的 4 个阶段性目标,同时还提出了系统能效提升、流程优化创新、冶炼工艺突破等 6 条技术路线。
2022年12月9日
中国钢铁工业协会开启了全行业的极致能效工程。到 2024 年底时,有 12 家企业进行了极致能效标杆示范的公示。全行业的能效提升情况非常显著。
2022年12月
中国钢铁工业协会提出了“世界前沿低碳共性技术开发支持计划”。该计划梳理出了八大前沿低碳共性技术方向,其中包括富氢或全氢气基直接还原技术,以及近零碳排电炉流程技术等,这些都是需要重点突破的技术。
2024年7月8日
中国钢铁工业低碳技术路线图更新,发布钢铁低碳服务平台。
2024年10月18日
《低碳排放钢评价方法》团体标准在沪正式发布。
2024年10月23日
中国钢铁行业首批8个低碳排放钢大类产品发布。
2024年11月29日
中国钢铁工业协会、世界钢铁协会以及城市土地学会一同发出倡议宝钢废钢采购,国内外有 7 家钢铁企业参与,13 家世界知名的房地产企业参与,还有 6 家院所和协会也参与其中,共同启动了房地产低碳排放钢合作倡议,并且承诺会自愿推广使用低碳排放钢。
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