鋼鐵行業作為能源消耗高密集型行業,是制造業31個門類中碳排放量最大行業,鋼鐵行業加快研究低碳路徑勢在必行。
數據顯示,中國鋼鐵行業碳排放量占中國碳排放總量的15%左右。2021年2月9日,中國鋼鐵工業協會發布了《鋼鐵擔當,開啟低碳新征程——推進鋼鐵行業低碳行動倡議書》,鋼鐵行業將面臨從碳排放強度的“相對約束”到碳排放總量的“絕對約束”,要加快研究鋼鐵行業碳達峰、碳中和行動方案。
我國鋼鐵工業90%靠長流程,也就是以鐵礦石加焦炭、石灰石進入高爐,煉出鐵水,進入轉爐煉成鋼水,再經過連鑄澆成鋼坯,連軋成材。而長流程煉鋼無論是碳排放還是能耗都非常高。其中,煉鐵環節使用的主要燃料——煤炭是該工藝過程中二氧化碳排放的主要來源。相比之下,電弧爐短流程煉鋼工藝以回收的廢鋼作為主要原料,以電力為能源介質,利用電弧熱效應,將廢鋼融化為鋼水,實現了“以電代煤”,具有良好的降碳效應。
“近零碳排放”電弧爐短流程煉鋼工藝,采用的是綠色清潔能源冶煉低碳或微碳原輔材料,通過“非涉碳”冶煉技術生產鋼坯,從而實現煉鋼過程二氧化碳的近零排放。與原本的長流程相比,短流程煉鋼不僅變廢鋼材為“寶”,還節省了原本長流程煉鋼必須的焦化、燒結、高爐等高排放生產環節,每再利用一噸廢舊鋼材相當于減排1.6噸二氧化碳。與此同時在同等的生產規模下,短流程煉鋼可以有效降低75%以上的污染物排放。除此以外,廢鋼材的回收再利用也積極響應了國家倡導的“綠色可持續”新發展理念。
目前,河鋼集團經開始建設使用電弧爐短流程煉鋼工藝進行鋼鐵制造。相較傳統的“高爐-轉爐”流程,可以減少40-60%的二氧化碳排放量。同時充分回收利用傳統“高爐-轉爐”流程中富余的煤氣和蒸汽等資源,利用余能余熱發電,大大提高能源綜合利用水平,間接節省因發電需求產生的二氧化碳排放。
未來,我們不僅僅滿足于“短流程”替代“長流程”,還應該在煉鐵-煉鋼、煉鋼-連鑄、連鑄-軋鋼等鋼鐵生產的各個環節都繼續進行低碳節能的創新開發,在設計上追求物質流、能量流和排放流最小化;再生產中追求碳排放最低甚至零碳排放。
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