04 陣痛、調(diào)整
碳中和的根本要義是減少碳排放，源頭治理。煉鐵方式必須從根本上改變，發(fā)展短流程、改進(jìn)工藝、產(chǎn)能轉(zhuǎn)移都是指標(biāo)不治本，這是一場必須要贏的戰(zhàn)爭，其結(jié)果不僅關(guān)乎企業(yè)的存亡，也關(guān)乎人類的可持續(xù)發(fā)展。要看到，國家已經(jīng)為碳中和做了長期布局和大量投入，全國范圍內(nèi)的特高壓輸電線路已然成形，西電東送的價(jià)格甚至低于本地煤電的上網(wǎng)價(jià)格，未來清潔能源的產(chǎn)量和用量必將超過所有人的預(yù)期。頂層設(shè)計(jì)已然鋪好，如何使用清潔能源實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)、如何逐漸實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的過渡、如何把握住過渡階段的超車機(jī)會是眾多企業(yè)需要思考的重要問題。
05 氫的還原劑時(shí)代
氫，元素周期表中排名第一，易與氧結(jié)合，氫還原鐵的方式最簡單清潔，未來可能成為煉鐵的主力還原劑。含氫的氣體還原劑主要包括天然氣（CH4）和氫氣，使用天然氣還原氧化鐵仍會生成二氧化碳，而使用氫氣還原鐵則只產(chǎn)生水蒸氣。
氫氣是煉鐵的最理想還原劑，但是在工業(yè)化應(yīng)用中卻存在諸多困難。當(dāng)前氫氣制取技術(shù)主要有電解水制氫、煤炭制氫、甲烷（天然氣）重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫等，能夠大規(guī)模綠色可持續(xù)制氫的方式有且僅有一種——電解水。從當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展方向看，電解水制氫冶金的發(fā)展前途最廣闊。
根據(jù)瑞典HYBRIT項(xiàng)目2018年的運(yùn)行結(jié)果，其采用的氫冶金成本比傳統(tǒng)高爐冶煉高20%~30%。噸鋼二氧化碳排放量僅為25公斤（降低1575公斤），噸鋼電力消耗為4051千瓦時(shí)。
06 氫能冶金相關(guān)技術(shù)待持續(xù)突破
和傳統(tǒng)高爐煉鋼相比，氫能煉鋼的區(qū)別主要在于流程簡化，重構(gòu)成本?？偟膩砜?，變化主要有以下兩塊：
1.電力用量大幅增加，無需焦炭
電解水制氫成本較高，其成本的一半以上在電力成本上。另外，不同于一氧化碳還原放熱，僅用氫還原鐵是吸熱反應(yīng)，冶煉出來的海綿鐵需要經(jīng)過電爐加熱融化，也是耗電的另一方面。同時(shí)，使用氫氣煉鐵可以完全節(jié)約焦炭，大幅減少二氧化碳排放。
2.氫還原鐵速度快
氫還原鐵的速度可達(dá)一氧化碳還原的四倍以上，在1000℃下，使用氫氣還原鐵礦石，98%的還原發(fā)生在20分鐘內(nèi)，而對于一氧化碳，83%的還原發(fā)生在60分鐘內(nèi)。反應(yīng)速度的提升有利于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約時(shí)間成本。
新變化帶來新發(fā)展，氫能冶金的用電從何而來？從已有的項(xiàng)目來看，瑞典鋼鐵HYBRIT項(xiàng)目是使用光伏、風(fēng)電等清潔電力；德國薩爾茨吉特鋼鐵SALCOS項(xiàng)目則全采用風(fēng)電制氫；奧鋼聯(lián)H2FUTURE項(xiàng)目使用奧地利電網(wǎng)電解氫；寶鋼則在探索核冶金、核能制氫技術(shù)；河鋼集團(tuán)、酒鋼集團(tuán)也在探索氫冶金技術(shù)。
總體來看，各種清潔能源均有用武之地，鋼廠需要因地制宜，使用適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的清潔能源，在我國西北地區(qū)，光伏發(fā)電、風(fēng)電資源豐富，西南地區(qū)水電資源豐富，沿海地區(qū)則適合使用核電或風(fēng)電。另外，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)也將使未來的氫能冶金項(xiàng)目能隨時(shí)隨地使用上穩(wěn)定清潔的電力。
對未來的鋼廠來說，自建或參與建設(shè)清潔能源發(fā)電項(xiàng)目，在為本廠冶金提供電力的同時(shí)將富裕電力外賣，同時(shí)利用好碳排放權(quán)市場，將清潔能源發(fā)電及冶金帶來的碳排放權(quán)變現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)效益最大化，或許是一條可以走的路徑。
07 為什么氫能冶金有望成功？
1.清潔電力成本不斷降低
目前來看電解水制氫發(fā)展前景最廣，在這一技術(shù)路線的氫能冶金下，對電力的需求將大幅上升，電力成本將顯著影響氫能冶金的發(fā)展，未來清潔電力成本的下降將有助于氫能冶金的發(fā)展。以光伏發(fā)電為例，其發(fā)電成本基本每年降低10%，目前已基本實(shí)現(xiàn)和煤電平價(jià)，未來隨著裝機(jī)量的不斷上升，規(guī)模效應(yīng)將進(jìn)一步顯現(xiàn)，同時(shí)特高壓輸電技術(shù)的突破也為低成本大規(guī)模跨區(qū)域送電創(chuàng)造了條件。據(jù)Energy Intelligence的數(shù)據(jù)，全球光伏發(fā)電成本2000年達(dá)到50.0美分/千瓦時(shí)峰值；2020年成本為5.9美分/千瓦時(shí)；2050年預(yù)測成本為2.4美分/千瓦時(shí)，而我國作為集齊光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的國家，成本將在此基礎(chǔ)上還有下降。
2.氫能冶金最為綠色
氫能冶金過程中幾乎沒有任何污染，與傳統(tǒng)的碳還原劑相比，如果完全使用清潔能源電解水制氫并完全的用氫氣煉鐵，其碳足跡可降低95%以上，即使使用混合氣體煉鐵，其碳足跡也可大幅降低。根據(jù)東吳證券的研究，截至2020年，我國鋼鐵企業(yè)平均噸鋼碳排放量1765公斤。采用基于天然氣的煉鐵工藝，可以將噸鋼碳排放降至940公斤；而使用80%的氫氣和20%的天然氣則可以降至437公斤；如果完全使用氫氣煉鋼，則可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的幾乎“零排放”。
文章摘自：我的鋼鐵網(wǎng)
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