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中國鐵合金網訊：
??國際能源署（IEA）在最近公布的《能源技術展望》中為鋼鐵行業的可持續發展設計了技術路線圖。報告中稱，鋼鐵對現代經濟至關重要，預計未來幾十年全球鋼鐵需求將繼續增長。但要想滿足下游需求，鋼鐵工業仍面臨巨大挑戰。這是因為鋼鐵工業在保持競爭力的同時，還需要尋找一條可持續發展的道路。
鋼鐵與能源相互依賴
鋼鐵深深扎根于當今社會，房屋、學校、醫院、橋梁、汽車和火車的建造都需要鋼材。鋼鐵也是能源轉型不可或缺的材料，太陽能電池板、風力渦輪機、大壩和電動汽車都在不同程度上依賴于鋼鐵。自20世紀70年代以來，由于經濟增長、城市化、基礎設施建設等，全球鋼鐵需求已增長逾三倍，并將繼續增長。
在重工業中，鋼鐵工業在二氧化碳排放方面排名第一，在能源消耗方面排名第二。鋼鐵工業每年直接排放2.6Gt二氧化碳，占全球能源系統總排放量的7%，超過公路貨運的排放量。鋼鐵工業目前是最大的煤炭消費行業，煤炭提供了約75%的能源需求。煤炭被用來產生熱量和制造焦炭，而焦炭在還原鐵礦石的化學反應中發揮著重要作用。
需求增長帶來碳減排挑戰
到2050年，預計全球鋼鐵需求將增長逾三分之一。新冠肺炎疫情對全球供應鏈產生了巨大沖擊，估計2020年全球粗鋼產量相比2019年將下降5%。中國逆勢而上，基于今年上半年強勁的產出水平，預計2020年鋼產量將會增加。在短期全球經濟衰退之后，鋼鐵工業回到了國際能源署基線預測的強勁增長軌道。盡管能源密集程度較低的二次生產所占的比例會更高，但如果不采取有針對性的措施，盡可能減少鋼鐵需求，如果不對目前的生產體系進行大刀闊斧的改革，預計二氧化碳排放量將會繼續上升，那么在2050年之前，每年二氧化碳排放量將達到2.7Gt。
鋼材是目前使用的、回收程度最高的材料之一。全球約70%的鋼鐵原料來源于鐵礦石，其余則來自回收的廢鋼。利用廢鋼生產鋼材所需的能源大約是鐵礦石生產的八分之一，主要是以電力的形式，而不是利用焦炭對鐵礦石進行還原。以廢鋼為原料的生產方式最大優點就是回收率高（全球平均水平約80%-90%）。不過，廢鋼不能完全滿足鋼鐵工業的原料需求，因為當前粗鋼產量遠高于廢鋼的產量。這意味著，為了達到氣候目標，不能僅僅依靠回收再利用來減少鋼鐵工業的二氧化碳排放量。
如果要實現能源和氣候目標，就不能忽視現有的基礎設施。全球粗鋼產能在過去20年中翻了一倍多，四分之三的增長都發生在中國，目前約85%的總產能位于新興經濟體。這種快速增長導致全球高爐平均壽命約為13年，不到一般正常高爐壽命的三分之一。在目前的條件下，如果一直運行到其退役，這些鋼鐵企業可能會產生約650億噸二氧化碳的累計排放量。這將耗盡鋼鐵工業在過渡時期的大部分二氧化碳排放預算，無法為未來幾十年新增產能留下回旋余地。
提高材料利用效率
為了實現全球能源和氣候目標，到2050年，鋼鐵工業排放量必須至少減少50%，此后將繼續追求零排放。由國際能源署發布的《可持續發展方案》，為能源系統到2070年力爭實現凈零排放提出了一條雄心勃勃的路徑。盡管更有效地利用原材料有助于降低與基線預測相應的總體需求水平，但相對于當今1.4噸二氧化碳的噸鋼排放水平，到2050年之前，鋼鐵生產直接二氧化碳平均排放強度必須下降60%，方能降至0.6噸二氧化碳的噸鋼排放水平。
相對于基線預測，在供應鏈上推行一系列提高材料使用效率的措施，將使2050年全球鋼材需求減少約五分之一，節約的鋼材需求主要是由延長建筑壽命等帶來的。《可持續發展方案》認為，材料效率戰略占到二氧化碳累計減排量的40%。
改善現有設備的能源效率
最先進的高爐的能源強度已經接近實際的最低能源要求。對于效率低下的設備，目前的能源績效與最佳做法之間的差距可能要大得多，但由于能源在生產成本中占很大比例，業內鼓勵更換效率最高裝備。根據《可持續發展方案》，改善運行效率，包括加強過程控制和預測性維修策略，以及采用最佳可行性技術，可減少約20%的二氧化碳累計排放量。
創新性技術的研發和應用
煉鋼新工藝至關重要。氫氣，碳捕獲、利用與儲存（CCUS），生物能源和直接電氣化都是實現煉鋼大幅減排的有效途徑，目前正在探索多種全新的工藝。能源價格、技術成本、原材料供應情況和區域政策前景在《可持續發展方案》中都是影響技術組合的因素。一些國家獲得低成本的可再生能源電力（每兆瓦時20-30美元），為氫基直接還原鐵（DRI）的工藝路線提供了競爭優勢，到2050年，這種工藝路線將接近全球粗鋼產量的15%。在當地政策環境有利、廉價化石燃料豐富的地區，創新的熔融還原、天然氣基DRI以及各種創新高爐概念，都會配備CCUS設施。《可持續發展方案》認為，氫氣和CCUS合計約占累計減排量的四分之一。
新技術必須以極快的速度部署，新的基礎設施也必須啟動。盡管中國等新興經濟體開始向電爐生產轉變，同時廢鋼供應量也在增加，也可能會平穩過渡到大批量的電爐生產，但伴隨這一轉變，還需要迅速推出目前尚處于早期開發階段的技術。《可持續發展方案》認為，在市場推出新技術后，全球范圍內需要每月部署一個氫基DRI工廠。到2050年之前，電力需求將增加720太瓦時，相當于現在電力消耗總量的60%。在2050年之前，同時部署裝備了CCUS的工廠需要在全球范圍內捕獲大約0.4Gt二氧化碳，相當于從2030年起每2-3周部署一個大型CCUS設施（每年捕獲100萬噸二氧化碳）。
沒有凈零排放煉鋼技術的創新，就不可能實現大幅減排。《可持續發展方案》預測，到2050年累計減排量的30%來自當今處于示范或原型階段的煉鋼技術。《可持續發展方案》認為，如果不繼續努力通過創新促進這些技術的發展，就不可能快速部署CCUS和低碳氫氣設施。部分快速創新案例探討了將能源系統實現凈零排放的日期提前到2050年的技術含義。在快速創新案例中，到2050年，每年的減排量中近四分之三來自當前還未商業化的技術，相當于可持續發展愿景的約40%。
政府推動加速轉型
鋼鐵工業的可持續轉型不會自行實現，需要政府發揮核心作用，出臺多種政策組合來推動。包括設定二氧化碳減排的長期和不間斷目標、管理現有資產和短期投資、創建實現凈零排放的鋼鐵市場、支持凈零排放煉鋼技術的示范工廠、提升材料效率、提高國際合作和確保公平的全球競爭、開發凈零排放技術基礎設施、追蹤進展和改進數據采集方式。
技術路線圖的期限延長到2050年，但是政府和決策者應該了解，2030年是加快轉型的關鍵窗口，需要從現在開始在三個優先領域制定具體和可衡量的目標。一是技術性能和材料效率。在部署創新技術和促進基礎設施發展方面，為減輕負擔，必須立即抓住機會，通過現有的最佳技術和措施，更有效地利用能源和材料。二是現有資產和新的基礎設施。必須出臺一項計劃，處理現有資產，規定只需一個投資周期，就能降低二氧化碳排放強度。同時，建立全新的氫氣和二氧化碳運輸及儲存基礎設施，為部署創新性技術鋪平道路。三是積極開展研發和中試。未來十年創新性凈零排放技術的中試和示范項目必須與2030年后的目標一致。在這方面，新冠肺炎疫情導致了經濟危機，由此帶來挑戰，也帶來機遇，這些關鍵的技術創新是實現碳中和的先決條件。
來源：《世界金屬導報》??
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- [責任編輯：wenxin]
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