每年碳减排50万吨以上！百万吨级氢基竖炉点火投产！
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丨 碳中和从业者必备工具
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12月23日，中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产，标志着国内首套百万吨级氢基竖炉正式投入工业化运营，更标志着以宝武为代表的中国钢铁工业即将开启探索零碳绿色转型发展的崭新篇章。
项目自2022年2月15日开工建设，项目采用了宝武全球首创的“氢冶金电熔炼工艺”（HyRESP），通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、二氧化碳捕集、直接还原产品冷却等绿色短流程，形成“直接还原焦炉煤气精制”“工艺气体灵活调配”“冷态直接还原铁产品处置及应用”等系列领先技术的创新应用，为后续自主集成并开发全氢冶炼技术积累经验，形成自有知识产权的低碳冶金工艺技术，对钢铁行业绿色低碳发展意义重大。
氢能是最具发展潜力的清洁能源之一。与传统碳冶金相比，氢冶金以氢气为燃料和还原剂，可以使炼铁摆脱对化石能源的依赖，从源头上解决碳排放问题。在宝武碳中和冶金技术路线图中，将氢基竖炉为核心的氢冶金工艺确定为碳中和冶金技术的重要路径之一。据测算，该项目对比传统铁前全流程高炉炼铁工艺同等规模铁水产量，每年可减少二氧化碳排放50万吨以上，相当于在湛江再造一个500平方公里的森林。
根据统计，我国钢铁产业的碳排放量占全国碳排放总量的15%左右，占全球钢铁碳排放总量的60%以上！
近期，冶金工业规划院院长范铁军在接受采访时曾指出，钢铁行业纳入全国碳市场专项研究工作已全面正式启动！
钢铁行业碳排放现状如何，实现双碳目标有哪些技术路径，又面临怎样的机遇及挑战？
下文将为大家全面解读以上问题，我还准备了一套钢铁行业干货，涵盖了实用标准、专家PPT、数据收集表等，强烈推荐大家下载使用。
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一、专家PPT
给大家推荐下面两份李新创院士的PPT，他曾任中国钢铁工业协会副会长，中国节能协会副理事长，冶金工业规划研究院党委书记、总工程师。
1、《李新创院士：钢铁行业实现碳中和目标的机遇与挑战》
PPT共56页，李院士认为双碳目标下中国钢铁行业面临的机遇和挑战并存。
机遇一是低碳发展将促进构建更高水平供需动态平衡；
机遇二是低碳发展将助推工艺流程结构优化；
机遇三是低碳发展将推动行业技术革命；
机遇四是低碳发展将促进行业智能化升级；
机遇五是低碳发展将加快推动多产业协同；
机遇六是低碳发展将协同促进环保治理；
机遇七是低碳发展将深化产品全生命周期理念；
机遇八是低碳发展将助力行业低碳标准化工作。
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2、《李新创院士：我国钢铁行业如何实现碳达峰碳中和》
PPT共94页，李院士提出了钢铁行业碳达峰六大路径：
一是推动绿色布局
二是节能及提升能效
三是优化用能及流程结构
四是构建循序经济产业链
五是应用突破性低碳技术
六是强化以碳统领，做好制度建设和政策体系保障
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二、钢铁企业碳排放各工序数据收集表
表格可以用于钢铁企业的碳排放管理，通过记录各工序的碳排放量，可以更好地了解企业的碳排放情况，进而采取有效的措施来降低碳排放。
三、实用标准
钢铁产品制造生命周期评价技术规范
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温室气体排放核算与报告要求 第5部分 钢铁生产企业
钢铁企业温室气体排放核查技术规范
钢铁企业碳减排成本核算方法
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中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南
以下为部分标准内容截图，如需下载完整版请扫描下方二维码
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钢铁行业作为我国国民经济发展的支柱产业，涉及面广，产业关联度高，向上可以延伸至铁矿石、焦炭、有色金属等行业，向下可以延伸至房地产、汽车、船舶、家电、机械、铁路等行业。
钢铁工业是我国国民经济发展不可替代的重要基础产业，是建设现代化强国不可或缺的重要支撑，同时也是我国仅次于电力行业的第二大碳排放来源，是实现绿色低碳发展的重要领域。
2016-2021年我国钢铁行业产品产量情况
我国作为世界上最大的粗钢生产和消费国家，粗钢产量已超过了全球粗钢产量的一半，根据统计，中国钢铁产业的碳排放量占全国碳排放总量的15%左右，占全球钢铁碳排放总量的60%以上。
因此，无论是从国内还是国际看，钢铁产业都是我国实现碳达峰、碳中和的重中之重。
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1、由高炉-转炉法转向电弧炉冶炼法
高炉-转炉的长流程工艺，对铁矿石资源以及煤炭、焦炭等能源高度依赖，导致资源、能源消耗突出，是碳排放量较高的首要因素，高炉-转炉工艺碳排放量约为1.8~2.2tCO2/tCS。
对比长流程炼钢，短流程由于以废钢为原材料，因此省略了高碳排放的炼铁环节，直接由电弧炉发热熔炼废钢，冶炼过程中的温室气体排放主要来自废钢中的碳及发热用石墨电极自身氧化产生的碳排放，短流程工艺碳排放量仅为0.4~0.8tCO2/tCS。
我国是钢铁大国，但我国短流程炼钢占比仅占10%左右，具有很大的提升空间。推广使用电弧炉冶炼法可以显着降低炼钢过程的CO2排放量，因此，可以通过将钢厂现有的大量高炉-转炉生产线转为电弧炉生产线来实现减碳。
2、应用富氢碳循环高炉技术
富氢碳循环高炉技术特点的关键是全氧，传统高炉是空气鼓风，COREX熔融还原法炼铁工艺是全氧鼓风。围绕高炉碳循环还要考虑采用以下几方面技术：
一是采用绿电实现电加热
二是微波烧结预还原技术
三是在转炉的钢包、中间包、轧钢的钢坯加热全流程推行电加热，将煤气加热炉窑变成绿色电加热炉窑
四是新型炉料技术
3、新建氢基竖炉极短流程生产线
用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气，还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。
使用清洁能源制取氢气，开发氢基竖炉直接还原炼铁工艺，有望实现近零碳排放的钢铁冶炼过程，是实现碳中和非常重要的路径之一。
4、加大冶金资源循环利用
充分利用好含铁含碳固废、钢铁循环材料和有机生物质资源是实现钢铁绿色低碳发展的关键路径。
如充分利用厂内含铁含碳固废中的铁、碳等有价资源；最大限度地使用钢铁循环材料；有机生物质资源是碳中性物质，也是良好的煤炭替代品。
5、提升全流程能源利用效率
因此，全流程能源效率提升是钢铁行业目前减碳的优先工作。进一步优化工艺流程和原料结构，提高各类资源的循环利用率，瞄准余热余能资源化，提升界面能效的创新与应用，挑战极致能效，实现应收尽收。
在既有能耗前提下，聚焦钢铁能源领域共性难题技术突破、中低温余热资源的深度回收利用、余压资源潜力充分发挥和副产煤气极限回收和资源化，挖掘余热余能潜力，推进最佳可适用商业技术对标应用及二次开发。
6、探索低成本高效的碳捕获技术
CCUS即碳捕获、利用与封存，通过CCUS技术可以把生产过程中排放的CO2进行捕集与提纯，继而投入到新的生产过程中，实现CO2资源化利用。
钢铁行业在实现碳中和的过程中，要想完全消除对化石能源的消耗，不仅在技术上实现难度很大，而且在经济上也会极大地增加钢铁生产成本。
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李新创院士在《钢铁行业实现碳中和目标的机遇与挑战PPT》中提出了双碳目标下，钢铁行业面临的八大机遇及五大挑战。
如需下载完整版PPT，请扫描下文二维码，进入星球下载，或在后台回复“0822”获取下载方式。
机遇一：是低碳发展将促进构建钢铁行业更高水平的动态平衡。
低碳发展确实对钢铁行业今后发展是重大机遇之一，要在碳约束的前提下，实现钢铁供需更高水平的动态平衡。
机遇二：是低碳发展将助推钢铁工艺流程结构不断优化，因为不同的技术路线碳排放存在很大的差异。
低碳发展将推动低碳生产工艺不断地改进，从近期来看要加大通过生产参数的变革，比如要加大球团矿比例，降低焦比、优化现有高炉原燃料结构，实现二氧化碳排放降低。
从近中期看，就是加大电炉钢比例，去年废钢产量达到2.6亿吨左右，2030年预计会达到4亿吨左右，为发展电炉钢带来很好的原料保障。从中远期看，将促进氢基冶炼等革命性技术规模化和工业化。随着工艺流程改变会推动钢铁行业不断地发展。
机遇三：低碳发展将推动行业技术一系列的技术革命 。
包括产品高端化，要鼓励低碳产品，也就是推动高强度、高韧性、耐腐蚀耐磨、耐疲劳和长寿命的钢材产品充分发展与广泛应用，以减少全社会的用钢量。
装备高端化，不断通过设备大型化提高效率，来大幅度节约能源和资源。技术高端化，包括生产工艺、围绕着低碳洁净钢冶炼、高效轧制技术、智能化管理技术，通过技术促进整个行业发展。
机遇四：是低碳发展将进一步加快钢铁行业数字化、智能化发展 。
数字化、智能化不仅仅是生产环节，也包括低碳发展的方方面面，这里面至少有几个方面，一是创新能源管理模式，通过数字化的引导，能源有序构建更高效、更清洁、更经济的能源体系，二是通过数字化建立钢铁生产碳排放的数字化平台，助力钢铁行业低碳发展。
机遇五：是低碳发展将加快多元产业协同发展 ，产业间的循环利用发展会推动钢铁与建材、发电、化工等多产业协同，这方面降碳的潜力也非常大。
钢铁制造流程具有三大功能，即产品制造功能、能源转换功能、大宗废弃物消纳处理功能，充分发挥钢铁行业这三大功能，促进全社会资源和能源高效循环利用，降低全社会的二氧化碳排放，这方面的潜力十分巨大。
机遇六：低碳会推动环保产业和低碳行业协同发展 ，低碳与环保协同治理，要构建减污降碳协同发展，既要环保还要低碳，需要强化了源头减排、严格过程控制、优化末端治理这种科学方法论，这方面也会带来很多的机遇。
机遇七：低碳发展将深化产品全生命周期理念 。
改变我们对产品全生命周期的认识，这一点尤其重要，因此要进一步开展产品全生命周期碳评价来促进低碳发展的大趋势，这一点无论是国内还是国外都在积极推进，特别是在碳约束下，下游产品全生命周期碳评价的要求，将倒逼钢铁行业加快低碳转型。
机遇八：低碳发展将助推钢铁行业低碳标准进一步升级 ，从国标委发布的2021年工作重点中就提出要研究起草碳达峰的标准化行动，健全支撑碳达峰目标的标准体系，同时，加快制定碳排放管理标准体系等等，包括一批企业温室气体排放核算方法和国家标准。
上面谈到的钢铁低碳发展几个机遇。但是挑战也是巨大的，我归纳为如下几个挑战。
挑战一：低碳转型时间紧、任务重，必须在较短时间内实现达峰和降碳工作。
针对我国钢铁行业特点，一是能源资源禀赋就是高碳的特点；目前以高碳化的煤焦投入接近90%。二是钢铁产量巨大，去年钢产量10.65亿吨，今年又保持较高增长，去年我国钢产量占全球比例高达57%。三是钢铁企业数量多，有500多家企业，而且每家企业生产结构和管理水平参差不齐，增加了降碳难度。四是钢铁行业的碳排放机理相对比较复杂，涉及到能源燃烧排放、生产过程排放、电力和热力消耗所对应的各种排放机理。这些特点决定了钢铁行业在完成碳达峰和降碳的巨大挑战。
挑战二：根据目前发展来看，钢铁行业低碳技术、人才等基础能力太薄弱。
根据企业发展状况，我们分了四个阶段，基础阶段、初级阶段、中级阶段和高级阶段，再细分为八个水平，从初级培训，配合碳数据核查，自主碳数据核算、摸清家底，初步开展低碳发展实践，有效地实施碳排放管理，制定低碳发展路线图和开展碳资源管理，与企业生产经营系统融合，到最后实现碳排放与经济发展脱钩。
因此，从目前钢铁企业整体所处阶段来看，面临的矛盾非常大，大体从四个方面看，碳减排目标和技术创新能力相比严重不足；政策发展的要求和一系列配套政策仍然很不完善；原材料行业高质量低成本发展战略，和我们面临的节能降碳边际成本的日益提高形成一种大的矛盾；特别是国内外对生态文明的建设要求和人才能力建设严重不足，矛盾也是很大的，这是我们的挑战。
挑战三：不同企业发展水平参差不齐，不同企业的减碳成本也有差距。
目前对企业绿色发展水平不同，降碳的空间也不同，存在减排成本也不同。低碳发展水平越好的企业，本身降碳空间小，完成降碳目标成本也最高。不同企业都会面临不同挑战，这是企业不同发展水平带来的不同挑战。
挑战四：是工艺流程优化面临很大挑战。
前面讲了电炉流程相对来讲碳排放相对较小，长流程碳排放量大，但目前中国电炉电炉钢比例仅占10%，90%是高炉转炉流程，因此我国钢铁流程结构差异面临比较大的挑战，主要是目前电炉钢发展由于废钢资源、电价等各方面因素，电炉钢整体竞争力比较弱造成的。
挑战五：是绿色产品设计不足，这是很大的挑战。
低碳发展对钢铁来讲，很重要的是绿色产品作为载体，目前这方面的差距太大了，这是我们的挑战。
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