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力拓与中国宝武、清华大学联合举办第二届“中国钢铁低碳发展目标与路径”研讨会

2021年12月15日

12月15日,力拓与中国宝武、清华大学(三方)在北京联合举办第二届“中国钢铁低碳发展目标与路径”研讨会,这是2019年三方达成应对气候变化战略合作后,为推动钢铁产业链绿色低碳发展打造的重要交流平台。

研讨会由开幕致辞、主旨演讲、圆桌讨论三大环节组成,来自政府、行业协会、钢铁产业、学术界的海内外专家通过线上和线下相结合的方式,深入探讨了钢铁产业链绿色低碳转型的现状、挑战、愿景和行动计划。


工信部原材料司钢铁处处长文刚在开幕致辞中表示,钢铁工业作为国民经济重要基础产业,是建设现代化强国的重要支撑,也是实现绿色低碳发展的主战场。落实国家“碳达峰碳中和”决策部署,钢铁行业责无旁贷,但低碳发展必须要实事求是,尊重规律,尊重科学。必须处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系,坚持创新引领,加快改造升级,推进结构优化,坚持开放合作。

中国钢铁工业协会副秘书长黄导表示,中国是世界最大的钢铁生产和消费国,加快推进低碳转型,早日实现碳达峰,走向碳中和,是行业升级高质量发展的必由之路。在低碳绿色的新征程上,钢铁行业在工艺研究、新产品开发、新能源应用等方面都将迎来新的突破。中国钢铁行业愿意与世界钢铁同行和上下游合作伙伴一起,共同迎接挑战,携手走向未来。

清华大学气候变化与可持续发展研究院学术委员会主任何建坤表示,我国钢铁行业节能降碳已具备显著成效,单位产品能耗强度和碳排放强度持续下降。全球碳中和目标导向将加剧世界经济技术的革命性变革,也将改变国际经济贸易规则和企业发展的业态,深度脱碳技术和低碳发展能力将成为一个国家和一个企业的核心竞争力,走向深度脱碳的发展路径也是现代化国家和现代化企业的重要特征。

中国宝武集团碳中和首席代表肖国栋表示,中国宝武作为钢铁行业龙头企业,立志成为行业实现碳中和的先行者和引领者,致力于重塑钢铁行业在人类可持续发展进程中的关键地位。今年,中国宝武发布了低碳冶金技术路线图,将按照极致能效、富氢碳循环高炉、氢基竖炉、近终形制造、冶金资源循环利用和碳回收及利用等六个技术方向进行技术突破,充分展示了中国宝武作为钢铁行业的引领者,在绿色低碳创新发展上努力探索。

力拓集团首席商务官、中国区主席白睿明(Alf Barrios)表示,非常赞赏中国在保持必要的经济增长和社会发展的同时,为应对气候变化、坚持绿色低碳发展所采取的措施和做出的承诺。力拓的目标是在2030年前将范围1、范围2碳排放减少50%,在2025年前将排放减少15%。同时,作为主要的铁矿石生产商之一,力拓也致力于支持钢铁产业链的脱碳,正积极与宝武等全球合作伙伴探索低碳冶金路径。

清华大学气候变化与可持续发展研究院常务副院长李政、冶金工业规划研究院党委书记兼总工程师李新创、中国宝武中央研究院院长助理毛晓明、力拓铁矿钢铁脱碳总经理Simon Downes做主旨演讲。清华-力拓资源能源与可持续发展联合研究中心主任麻林巍、清华大学能源环境经济研究所副研究员常世彦主持圆桌讨论。


主旨演讲精彩回顾
中国实现碳中和愿景的路径和措施——清华大学气候变化与可持续发展研究院常务副院长李政

在中国,“碳达峰碳中和”已经成为我国坚定的发展方向,“碳达峰碳中和”并不是就低碳谈低碳的一个专业性目标,实际上是国家经济社会发展综合性的发展战略,它是以中国的百年目标和发展理念为基石,兼顾国内和国际两个大局的重要举措。

绿色工业革命的序幕正在徐徐拉开,因为应对气候变化的需要,我们设定新的经济发展目标,实际上也是新的经济增长的轨道,在这个轨道上大家奋勇争先,争取建立竞争性的优势,这是中国的巨大机遇,但任务也很艰巨。我们产业结构偏重,能源结构偏煤,偏碳强度高,科技创新还不够,和发达国家相比我们实现碳达峰、碳中和目标的时间短。

最主要的着力点首先是能源系统,无论是从能源来源还是从能源转换过程,还是从能源需求侧来讲,都需要革命性改变。实现低碳的路径不仅仅是简单的一条曲线的问题,怎么把握好先后顺序,把握好节奏很重要。在能源系统里边,不仅仅是非化石能源和化石能源相比,此涨彼消的过程,要认识到有内在的能源安全底线的要求,以及内在的财政,经济效率的交联。所以要把握好的节奏,更需要相互协作,把握好节奏,包括立和破的关系,把握好内在规律步伐和速度。

转变需要巨大的投资,我所在的清华大学气候变化研究院做了一个测算,要想实现能源系统低碳转型,按照2℃和1.5℃目标,所需要的资金投入要100万亿到138万亿之间,如果把钢铁、工业、交通、建筑所需要的投资成本加上,大概要达到170多万亿。虽然成本很高,但这是为了在绿色工业革命里面占据先机位置,必须投入的,也是值得的,它会带来巨大的经济收益和社会收益,任务艰巨,但责任光荣,钢铁工业一定要发挥先锋模范带头作用。

中国钢铁行业高质量低碳转型路径——冶金工业规划研究院党委书记兼总工程师李新创

今年的中央经济工作会议相比去年,在部署碳达峰、碳中和工作时更加具体、务实,要求正确认识和把握碳达峰、碳中和。当前,中国正在积极构建目标明确、分工合理、措施有力、衔接有序的碳达峰、碳中和“1+N”政策体系。“1+N”政策体系内容的陆续出台,标志着中国低碳发展由前期谋划阶段全面转入了实质性推进阶段。钢铁行业作为中国工业领域碳达峰行动的重要组成,更需要完整、准确、全面贯彻新发展理念,扎实做好碳达峰、碳中和工作,努力争取率先实现碳达峰,应重点把握三个要点:一是规划先行,有序推进;二是锚定目标,立足发展;三是创新引领,协同发展。

未来,中国钢铁行业获得的能源消费增量极其有限,钢铁企业在能源消费总量难有增量的情况下,降低能源消费强度成为必然选择。同时,面临产业结构和能源结构的制约以及进一步降低能耗强度的空间收窄,中国钢铁行业节能降耗挑战巨大。但挑战与机遇并存,目前中国钢铁行业发展仍存在不平衡、不充分的问题,在结构节能、管理节能、技术节能方面仍有一定潜力,降低能耗强度还有一定空间。

随着产业政策的调整变化,中国钢铁行业绿色低碳发展将更加注重源头削减、过程控制和末端治理。在源头削减方面,将进一步提高项目备案、置换门槛,推进粗钢产量压减,控制钢材产品出口。在过程控制方面,将进一步提升能效,推动电炉短流程炼钢。在末端治理方面,应持续推进超低排放改造。

中国钢铁行业落实碳达峰、碳中和,须先后经历达峰、稳步下降、较大幅度下降、深度脱碳、碳中和五个阶段。从高质量低碳转型主要路径分析,中国钢铁行业应着力做好六方面工作: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;四是构建循环经济产业链;五是应用突破性低碳技术;六是强化制度建设和政策体系支撑。中国钢铁行业高质量低碳转型应基于C+4E理论体系,强调以提高碳生产率为核心,实现节约能源、提高经济效益、推动环境协同治理、构建形成钢铁生态产业链。另外,还应以多维度、系统化科学评价各钢铁企业低碳发展水平为目标,开展钢铁低碳发展指数评价工作,构建钢铁低碳发展指数评价指标体系。

中国宝武集团低碳行动计划——中国宝武中央研究院院长助理毛晓明

中国宝武碳中和行动方案包括三个方面,第一个方面是绿色制造,我们希望宝武的制造过程是绿色零碳的。在此基础上,我们希望通过绿色制造,能制造出更多绿色产品,推动下游实现低碳和碳中和。当然,在此过程中,我们都需要绿色产业来作支撑,从而构成以创新、协调、绿色、开放、共享的生态圈。

中国宝武的低碳冶金技术路线主要聚焦于六个方面。首先是极致能效,之所以要把提升能源效率、实现极致能效放在首要位置,是考虑到成本、技术成熟度、资源可用性及政策部署,在变革性大幅减碳技术没有完全成熟之前,全流程能源效率提升应该要成为钢铁行业节能减碳的优先工作。

二是富氢碳循环高炉,其技术特点的关键是全氧和煤气提质循环。高炉实现全氧鼓风后,避免了大量氮气进入高炉炉顶煤气中,有利于CO和CO2的分离。分离得到的高浓度CO煤气送至风口和炉身,用于还原铁矿石,这就是碳循环,可实现碳化学能的完全利用。同时,煤气循环也使煤气中的氢气在高炉内循环,解决了高炉使用大量富氢物质后氢利用率下降的问题,为富氢物质在高炉内的大量使用提供了先决条件,从而降低高炉流程对化石能源的消耗。

方向之三是氢基竖炉。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。

方向之四是近终形制造。近终形制造技术是指力求从钢水浇铸开始,就尽可能接近最终产品尺寸的连铸连轧一体化工艺技术,以便进一步减少中间加工工序,节省能源、减少贮存和缩短生产时间。

方向之五是冶金资源循环利用。将循环资源在冶金领域有效、充分地利用是实现循环经济的重要手段,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。

方向之六是CO2回收及利用。清洁地使用碳的化学能,建立内外部的碳循环,过程中再加入适当的绿色能量,对碳和氢进行科学组合,实现C、CO、CO2循环及产品化利用,在热力学和动力学方面会更有利于冶金过程。

力拓应对气候变化的新战略及行动方案——力拓铁矿钢铁脱碳总经理Simon Downes

力拓在炼钢脱碳中所关注的重点领域主要包括六条技术路径。第二、三、四条路径,主要是帮助我们破解皮尔巴拉铁矿的低碳密码;第三、四、五条路径,主要是帮助我们实现碳中和的炼钢技术,第五、六条路径则是增加力拓产品组合中高品位矿的资源。

第一条路径,是高炉优化项目,包括在使用氢气、富氧、预还原炉料、低碳烧结原料、炉渣利用、提高块矿比率、废钢利用等方面的研究。当然,以上技术对于脱碳作用依然有限,除非我们能找到更加具有成本效应的碳捕获、碳封存技术。

第二条路径,是我们正与科研组织以及大学开展合作的,对于皮尔巴拉地区矿产进行选矿流程优化,从而帮助我们获得更多高品位的铁矿石,并将其应用在未来新的工艺流程当中。

第三条路径,是将可持续生物质与微波技术相结合,还原皮尔巴拉铁矿石并生产环保铁。该工艺有望实现碳中和,因为无论期间产生多少二氧化碳,快速增长的生物质都可以将其吸收。从长远来看,如果此过程可以与碳捕获和利用或储存项目相结合,则有可能实现碳负排放。

第四条路径,采用了氢基直接还原法,但增加了一个电熔炉,将直接还原铁转化为生铁,为含高脉石的皮尔巴拉铁矿创造了一个具有成本效益的解决方案。直接还原法的解决方案正处于早期开发阶段,有望通过竖炉或流化床工艺实现。电熔炉用于熔炼直接还原铁,以生产绿色环保生铁和可用于制造绿色环保水泥的脱碳炉渣。

第五条路径,是我们正探索在加拿大建立直接还原厂,利用氢气作为还原气体,排放水而非二氧化碳。我们正在对每年生产至多200万吨热压铁进行早期阶段的商业论证。该还原厂将使用力拓加拿大铁矿公司的优质铁矿石,以及使用当地水电站的可再生电力生产的绿色氢气。

第六条路径,是与合作伙伴积极开发几内亚西芒杜项目的高品质铁矿资源。


圆桌讨论环节
在圆桌讨论环节,围绕“钢铁行业低碳发展政策目标与路径”这一主题,专家们从循环经济、工业政策、能源政策以及钢铁技术和碳政策多个角度分享了他们的看法。中国发展研究基金会副秘书长程会强、工信部赛迪研究院副院长刘文强、中国社会科学院工业经济研究所能源经济室主任朱彤、力拓集团亚太地区高级技术总监宋阳升,以及清华大学能源环境经济研究所助理所长周剑参与了该议题的讨论。

第二轮圆桌讨论的主题是“钢铁行业低碳技术创新与行动”,探讨了钢铁企业在碳达峰和碳中和的背景下所面临的机遇和挑战、技术创新方面应重点关注的问题,以及未来十年潜在的技术创新和行动计划。冶金工业规划研究院低碳发展研究中心主任李冰、中国钢铁工业协会科技环保部节能环保处处长陈丽云、清华大学核研院副研究员欧训民、清华大学人文与社科学院教授吴金希、力拓集团钢铁脱碳经理Michael Buckley参与了讨论。