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中國鐵合金網：2021年11月18日，由中國寶武倡議并聯合全球鋼鐵業及生態圈伙伴單位共同發起的全球低碳冶金創新聯盟宣布成立，來自15個國家62家企業的企業家、專家、學者集聚一堂，共商應對低碳挑戰之策，共謀開創綠色鋼鐵未來之路。在隨后舉行的全球低碳冶金創新論壇上，中國寶武黨委書記、董事長陳德榮發表主旨演講，從寶武的責任、寶武的方向和寶武的行動三個部分介紹了中國寶武碳中和行動方案，全面闡述了中國寶武立志成為鋼鐵業實現碳中和的先行者和引領者，致力于綠色制造和制造綠色，使鋼鐵的全生命周期均可為構建碳中和社會作出貢獻，重塑鋼鐵行業在人類可持續發展歷史中的關鍵地位的決心和行動。陳德榮書記、董事長在“寶武的方向”部分詳細描述了六個方面的技術突破方向。

一：極致能效

方向之一是極致能效。之所以要把提升能源效率、實現極致能效放在首要位置，是考慮到成本、技術成熟度、資源可用性及政策部署，在變革性大幅減碳技術沒有完全成熟之前，全流程能源效率提升應該要成為鋼鐵行業節能減碳的優先工作。

2018年以來，寶鋼股份能源與環保委員會組織專業技術骨干，系統梳理出包含數百項可適用技術在內的節能低碳技術庫，目前還在不斷地更新迭代，部分采用后，僅寶山基地就可能形成30萬噸標煤節能減碳舉措，并據此制定了寶山基地的能效提升三年行動方案。世界鋼協數據也表明，鋼鐵行業噸鋼能源強度尚有15-20%的下降潛力。瞄準余熱余能資源化、提升界面能效的創新與應用，聚焦冶金爐渣顯熱回收利用、提高魚雷罐車周轉次數降低鐵鋼之間的鐵水溫降、鑄軋之間的熱裝熱送減少能源浪費等鋼鐵能源領域共性難題技術突破，以及中低溫余熱資源的深度回收利用、余壓資源潛力充分發揮和副產煤氣極限回收和資源化等，挖掘余熱余能潛力，實現“消滅活套、應收盡收”這個中國寶武挑戰極致能效的目標，能夠以最低風險、最快速度、最大限度地提供現有流程轉型升級所需要的能源指標保障，達到發展與減排的科學協同。

二：富氫碳循環高爐工藝

方向之二是富氫碳循環高爐工藝。這是中國寶武歷經數年開發的獨門絕技之一，也是最有希望在世界冶金史上留下寶武印記的技術。經過幾百年的發展，現代高爐煉鐵工藝已十分成熟，無論是熱效率還是產能規模，在當今冶金界都找不到比高爐更優秀的反應器，鋼鐵冶金完全放棄高爐工藝路線是非常可惜的。中國廢鋼保有量和循環量較少，采用電爐短流程低碳工藝不足以保障國民經濟對鋼鐵產品量的需求。高爐流程短時間內還將是中國鋼鐵工業的主流流程，中國寶武更是近94%的流程都是高爐長流程，總資產以數千億計。如果高爐流程不能延續了，那寶武數千億計的長流程資產將歸零，這對寶武整個資產的保值將會帶來巨大壓力。中國寶武無論是從保持自身競爭力的需要出發，還是從技術進步的需要出發，都要為“保衛高爐”而戰，為煉鐵的榮譽而戰。

高爐之所以碳排放高，是因為高爐需要以煤制備成的大塊焦炭作為骨架、還原劑和熱源，來保障將鐵礦石冶煉成金屬鐵的高效過程，由于受化學反應平衡限制，氣相中需要保持過剩的CO，因此碳的利用率有限制，爐頂氣體中還含有很大一部分CO，而CO同樣是良好的還原劑。在當前工藝中，煤氣中的這些CO濃度太低，只能用來燃燒放熱，不能用于還原。在化石燃料時代，這種工藝是最佳工藝，但在碳中和背景下，煤氣中的CO就成為了寶貴的資源，應該發揮更重要的作用。

中國寶武在探索的富氫碳循環高爐技術可以有效地解決這個問題。富氫碳循環高爐技術特點的關鍵是全氧和煤氣提質循環，高爐實現全氧鼓風后，避免了大量氮氣進入高爐爐頂煤氣中，有利于CO和CO2的分離，分離得到的高濃度CO煤氣送至風口和爐身，用于還原鐵礦石，這就是碳循環，可實現碳化學能的完全利用。同時，煤氣循環也使煤氣中的氫氣在高爐內循環，解決了高爐使用大量富氫物質后氫利用率下降的問題，為富氫物質在高爐內的大量使用提供了先決條件，從而降低高爐流程對化石能源的消耗。八一鋼鐵的富氫碳循環高爐已完成了一期和二期的中試試驗，明年將開展第三期的試驗。目前的實驗結果表明，以富氫碳循環為主要技術手段，最大程度利用碳的化學能，以降低高爐還原劑比為方向，加上綠色電加熱和原料綠色化技術措施，完全具有實現高爐流程的大幅減碳的潛力，有望繼續延續高爐的輝煌。

為進一步降低高爐流程碳排放，圍繞碳循環高爐還將開發的技術有：一是綠色電加熱。過去冶金工廠將高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣循環使用，傳統觀念認為將這些煤氣用來加熱、發電是高效化利用，隨著低碳冶金的推進，把煤氣這種化學能作為加熱能源是一種非常奢侈的行為。化學能在冶金工廠中只能用于還原的化學過程，而所有加熱過程，寶武將考慮用綠電加熱。二是微波燒結預還原技術。通過微波燒結替代傳統的焦粉煤粉加熱燒結，高溫余熱再用于氫氣與氧化鐵的還原耗熱，使氫氣既冷卻了燒結礦，又對燒結礦進行了預還原，最終降低燒結礦進入高爐以后對還原劑的消耗，實現減碳的目的。三是在轉爐的鋼包、中間包、軋鋼的鋼坯加熱全流程推行電加熱，將煤氣加熱爐窯變成綠色電加熱爐窯。四是新型爐料技術，包括預還原爐料和碳鐵復合爐料，將這些新型爐料與常規爐料一同加入高爐，可以利用金屬鐵的催化作用，提升爐身效率，達到減少燃料消耗、降低CO2排放的目的。這些技術與富氫碳循環高爐一起，將構成寶武未來的碳中和高爐工藝。

三：氫基豎爐

方向之三是氫基豎爐。用氫氣還原氧化鐵時，其主要產物是金屬鐵和水蒸氣，還原后的尾氣對環境沒有任何不利的影響，可以明顯減輕對環境的負荷。使用清潔能源制取氫氣，使用氫氣還原鐵礦石煉鐵，有望實現近零碳排放的鋼鐵冶煉過程，是鋼鐵走向碳中和的重要路徑之一。氫還原煉鐵是歐美鋼鐵同行在探討的主流工藝，中國寶武在這個方面當然也不會缺席，也不應該缺席。

采用綠色氫冶金雖然清潔，但由于氫氣是最輕的氣體，體積能量密度太小，發熱量只有碳的72%，在還原鐵礦石的過程中熱量不足，不適合用來冶煉液態金屬鐵。因此，從冶金原理出發，寶武確定的氫冶金路徑是開發氫基豎爐直接還原煉鐵工藝，生產固態金屬鐵。寶鋼股份積極響應，主動承擔中國寶武氫冶金技術開發任務，和廣東省商議后，終止了湛江基地本在規劃中的四號高爐和五號高爐的擴建，改為建造一套兼具工業試驗和商業化運營功能的百萬噸級氫基豎爐。第一步先實施焦爐煤氣的氫基豎爐工藝，在后續工序配套大功率電爐和薄板坯連鑄，形成一個非常緊湊的短流程低碳冶金路線。未來考慮利用南海的天然氣，乃至南海地區風電、光伏發電的綠氫來實現全氫的豎爐冶煉和極致的短流程工藝，目前已完成全部設計方案。

四：近終形制造

方向之四是近終形制造。近終形制造技術是指力求從鋼水澆鑄開始，就盡可能接近最終產品尺寸的連鑄連軋一體化工藝技術，以便進一步減少中間加工工序，節省能源、減少貯存和縮短生產時間。與傳統工藝相比，近終形制造技術流程更短，不需要經過多道工序，避免了反復加熱，從而使得生產過程更加高效，能耗及排放更低，被認為是近代鋼鐵工業發展中的一項重大工藝技術革新。中國寶武已經開發出薄帶連鑄連軋技術，連同全球冶金技術工作者已經探索出的薄板坯連鑄連軋技術、棒線材連鑄連軋技術將是軋制區域碳中和的重要工藝路線。在未新建產線的情況下，寶武最近正在推進棒線生產線的直接軋制，在重慶鋼鐵一條棒線產線上實現了直軋，同時正在籌劃在新疆建設一座全新的、極致短流程的薄帶連鑄零碳工廠。

五：冶金資源循環利用

方向之五是冶金資源循環利用。將循環資源在冶金領域有效、充分地利用是實現循環經濟的重要手段，充分利用好含鐵含碳固廢、鋼鐵循環材料和有機生物質資源是實現鋼鐵綠色低碳發展的關鍵路徑。選擇經濟合理的內部循環路徑，充分利用廠內固廢中的鐵、碳資源，可以減少礦煤資源消耗和實現固廢“零排放”。以廢鋼為代表的鋼鐵循環材料是充分還原后的金屬，屬于載能和環保資源，大比例使用鋼鐵循環材料將是未來低碳冶金的重要發展方向，可以節約高爐鐵水使用，從而大幅減少CO2和污染物排放。我國有機固廢資源豐富，其中僅農林生物質廢棄物產量就達數億噸，生物質生長時吸收的CO2和燃燒時排放的CO2構成平衡，不會增加大氣中的濃度，因此被視為碳中性物質，冶金過程可使用生物質作為化石燃料的替代物，從而減少CO2排放。

六：CO2回收及利用

方向之六是CO2回收及利用。現代工業文明是建立在以碳為代表的化石能源基礎上的，鋼鐵行業完全避免碳，從技術角度來說并不一定是最合適的。清潔地使用碳的化學能，建立內外部的碳循環，過程中再加入適當的綠色能量，對碳和氫進行科學組合，實現C、CO、CO2循環及產品化利用，在熱力學和動力學方面會更有利于冶金過程，最終形成冶金工業中完整、可行的碳中和路徑，也更利于目前鋼鐵行業的順利轉型。中國寶武從2015年開始的低碳冶金探索，就是冶金煤化工耦合，試圖把冶金過程產生的煤氣制成化產品，來減少向大氣排放CO2的。CO2資源化利用的前提在于低成本捕獲和凈化冶金煤氣中的CO2，然后往清潔燃料、有機原料和化工產品制備走，業內已有多家企業在嘗試，寶武也進行了CO2分離的試驗，已穩定運行了一年多。寶武還正在與石油企業策劃CO2管道輸送驅油技術。

以上六個方面的技術將是中國寶武未來實現碳達峰碳中和的研發方向技術突破后，各制造基地可根據自身情況從中進行組合形成各基地的碳中和實施路徑。

來源：中國寶武

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