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氫冶金:發(fā)展路線圖和政策建議!
日期:2023-07-14   [復制鏈接]
責任編輯:sy_miaowanying 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
作為世界粗鋼產(chǎn)量第一大國,我國鋼鐵行業(yè)的碳排放量約占全國排放總量的15%。我國主流的鋼鐵生產(chǎn)工藝是用焦炭和鐵礦石在高爐冶煉出鐵水,再經(jīng)轉(zhuǎn)爐熔煉成鋼。這種名為長流程的制造過程碳排放強度較高。氫冶金技術是用氫替代焦炭來還原鐵礦石中的氧化鐵,減少長流程煉鋼的碳排放,是鋼鐵行業(yè)的重要減碳途徑之一。自然資源保護協(xié)會(NRDC)日前發(fā)布了《面向碳中和的氫冶金發(fā)展戰(zhàn)略研究》(以下簡稱報告),提出了從現(xiàn)階段到2060年我國氫冶金發(fā)展的路線圖和政策建議。

多方合力推廣氫冶金

作為支撐我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎性行業(yè)之一,鋼鐵行業(yè)碳排放總量占全國15%左右,是占比最高的制造業(yè),是“雙碳”目標下工業(yè)綠色發(fā)展的主戰(zhàn)場。

報告認為,基于現(xiàn)有工藝流程,現(xiàn)階段碳排放強度到未來極致碳排放強度的過渡階段,如果依托鋼鐵工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝難以實現(xiàn)行業(yè)碳中和,必須尋求減煤降碳降焦,大幅替代化石能源新型冶煉工藝。因此,基于氫冶金和綠色能源顛覆性冶煉技術將成為鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展的重要方向。

對于發(fā)展氫冶金,國家層面已經(jīng)有了頂層設計。2022年2月7日,工信部、國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》,提出將制定氫冶金行動方案,加快推進低碳冶煉技術研發(fā)應用。到2025年,鋼鐵行業(yè)研發(fā)投入強度力爭達到1.5%,氫冶金、低碳冶金等先進工藝技術取得突破進展。碳達峰碳中和“1+N”政策體系中的《工業(yè)領域碳達峰實施方案》和《減污降碳協(xié)同增效實施方案》等文件,都明確了對加強氫冶金、富氫冶煉等技術的示范應用。2022年3月23日,國家發(fā)展改革委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》提出,開展以氫作為還原劑的氫冶金技術研發(fā)應用,探索氫能冶金示范應用。

據(jù)了解,我國相關行業(yè)和企業(yè)在氫冶金技術應用和研發(fā)方面都采取了積極的行動。在《中國鋼鐵工業(yè)“雙碳”愿景及技術路線圖》中,提出了鋼鐵行業(yè)低碳共性技術清單,涉及八個技術方向。其中,前三個方向涵蓋了富氫或全氫的直接還原、富氫碳循環(huán)高爐和氫基熔融還原這三個目前氫冶金技術涉及到的三大領域。中國寶武、鞍鋼、河鋼、建龍等企業(yè),發(fā)布了各自的《碳達峰碳中和行動方案》《低碳技術路線圖》《低碳發(fā)展路線圖》,都將氫冶金作為其重要的降碳技術路徑。

在“碳達峰碳中和”目標約束下,鋼鐵行業(yè)深度脫碳已經(jīng)成為必然趨勢,通過傳統(tǒng)技術創(chuàng)新,實現(xiàn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的降碳空間就有瓶頸限制。報告認為,氫還原目前是替代碳還原最可行的途徑。它有理論技術支撐,且已經(jīng)具備實踐應用條件,對高爐富氫循環(huán)、氫基熔融還原和氫基直接還原等路線,國內(nèi)外企業(yè)都已經(jīng)開展了示范研究,并取得了積極進展。

推動氫冶金技術規(guī)模應用

據(jù)了解,氫冶金技術主要包括高爐富氫冶煉技術和氫基直接還原技術。其中,高爐富氫冶煉由于改造成本較低、富氫氣體易獲取、可操作性強,被認為是從現(xiàn)階段的“碳冶金”過渡到“氫冶金”的橋梁,其潛在碳減排幅度為10%-30%。從中長期來看,氫基直接還原工藝是最具發(fā)展?jié)摿Φ牡吞家苯鸺夹g之一。報告預計,氫基直接還原技術有望在2040年后大規(guī)模推廣,先決條件是綠氫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,包括綠色、經(jīng)濟、大規(guī)模氫源的獲取,氫氣長距離的安全儲運,氫源供需的合理配置等。

報告指出,經(jīng)濟性是制約鋼鐵行業(yè)氫冶金發(fā)展的關鍵因素之一,其中主要涉及氫氣成本及碳排放成本。隨著技術進步,制氫成本逐漸降低,就顯示出成本優(yōu)勢。因此,在不同階段里碳市場也是推動氫冶金發(fā)展和氫冶金示范應用的重要手段。

報告建議,近中期在示范階段,鋼鐵企業(yè)可以充分利用各類工業(yè)副產(chǎn)氫實現(xiàn)就近消納,降低工業(yè)副產(chǎn)氫的供給成本,來降低研發(fā)示范階段的費用。在中遠期,行業(yè)必須依賴于氫能的發(fā)展和布局,利用光伏、風能、水電等綠電,通過電解水制氫,支撐中國鋼鐵工業(yè)的氫冶金低碳化轉(zhuǎn)型。

報告認為,另外一個重要的因素就是安全規(guī)?;脷?。由傳統(tǒng)的碳基能源轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉臍淠茉?,在儲存運輸以及向反應器內(nèi)噴吹等,對相應的安全、溫度、壓力和流量等都有一些特殊的要求。因此,在設計和建設規(guī)范等都應該有相應的基礎,在技術研發(fā)的同時,必須完善氫冶金和鋼鐵企業(yè)儲氫、用氫相關的工程建設、安全防火等規(guī)范標準來支撐用氫的安全化和規(guī)范化。同時,輸氫、儲氫等相關配套措施要逐步完善。

四步走發(fā)展路線圖

報告在綜合考慮中遠期鋼產(chǎn)量變化趨勢和鋼鐵工業(yè)“雙碳”愿景的基礎上,提出我國氫冶金發(fā)展按四步走的建議:

一是到2030年,噸鋼碳排放強度較2020年下降15%。集中攻關高爐富氫冶煉技術和純氫基直接還原技術,以及相應的軟硬件。開展高爐富氫冶煉技術的示范項目,有條件的鋼鐵企業(yè)應率先開展高爐噴氫改造,爭取富氫高爐產(chǎn)能占比達到15%。

二是2030-2040年,噸鋼碳排放強度較2020年下降55%。在此期間,鋼鐵行業(yè)應集中攻關純氫基直接還原技術及氫基直接還原裝備的國產(chǎn)化、大型化。純氫直接還原技術取得突破性成果,開展純氫直接還原技術示范項目。國家氫能產(chǎn)業(yè)體系初步形成,氫源供應增長,成本下降,富氫高爐產(chǎn)能占比超過60%,力爭綠氫用量占比達到30%以上。

三是2040-2050年,噸鋼碳排放強度較2020年下降85%。大力推廣純氫基直接還原技術,加快 “高爐-轉(zhuǎn)爐”長流程制鋼向“純氫基還原+電爐”短流程制鋼轉(zhuǎn)型,“氫基還原+電爐”短流程制鋼產(chǎn)能占比達到25%。綠氫供應量占鋼鐵產(chǎn)業(yè)需氫總量達到85%。鋼鐵企業(yè)與綠電、綠氫供應商緊密結合,共建產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈,耦合發(fā)展。

四是2050-2060年,噸鋼碳排放強度較2020年下降95%。進一步提升純氫基直接還原+綠電電爐短流程鋼產(chǎn)量占比,“純氫基直接還原+綠電電爐”短流程鋼產(chǎn)量占比達到35%。至2060年,鋼鐵行業(yè)年碳排放量降低至約1億噸,需進一步借助CCUS和碳匯實現(xiàn)“碳中和”目標。

報告建議,加強氫冶金技術研發(fā)和示范的財政和稅收支持,給予氫冶金研發(fā)和試點項目在信貸總量、支持方式和利率上更多支持。在鋼鐵行業(yè)納入全國統(tǒng)一碳市場后,結合行業(yè)低碳發(fā)展目標及氫冶金等戰(zhàn)略路徑,科學合理地減少免費配額占比,使率先推進氫冶金技術的企業(yè)能夠從碳交易中先獲益、多獲益。同時,強化頂層設計、系統(tǒng)謀劃,構建氫能產(chǎn)業(yè)鏈和鋼鐵行業(yè)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

自然資源保護協(xié)會北京代表處首席代表張潔清表示,高質(zhì)量發(fā)展對鋼鐵行業(yè)提出了新要求,不僅需要為國民經(jīng)濟發(fā)展提供基礎原材料保障,還需要在行業(yè)運行中體現(xiàn)經(jīng)濟性、生態(tài)性和安全性。作為促進鋼鐵工業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要技術,氫冶金能夠有效推動“減污降碳”,是鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、落實生態(tài)文明理念的重要手段。

原標題:氫冶金:發(fā)展路線圖和政策建議!
 
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來源:中國工業(yè)報
 
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