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全球钢铁企业进军碳中和的实践
2022-01-073499com拉丝维加斯 浏览(244)

以实现碳中和为目标,安赛乐米塔尔、日本制铁、塔塔、韩国浦项、中国宝武等全球优秀钢铁企业超前研发低碳冶金突破性工艺技术,利用清洁能源替代化石能源,发展循环经济,开发氢能产业等。

安赛乐米塔尔

总部位于卢森堡的安赛乐米塔尔集团是欧洲最大、全球第二的钢铁制造服务商。该集团提出遵守《巴黎协定》规定,到2030年二氧化碳排放量较2018年减少30%,到2050年大幅度降低碳排放,欧洲钢厂实现碳中和。探索了两条突破性的碳中和技术路径:一是智能碳,二是创新性直接还原铁技术。主要举措如下:

制定气候行动战略。涉及能源效率、废钢使用、技术创新和政策参与等四个部分。全面披露气候行动相关信息,自2010年起,每年向CDP(Carbon Disclosure Project,国际非营利组织)递交年度气候变化报告,全面报告二氧化碳排放范围和方式。20195月,按照TCFD(Task Force on Climate-Related Financial Disclosures)推荐的格式,首次公开发布气候行动报告,内容涉及企业治理、战略以及风险管理。

建立职责明确的企业治理和风险管理体系。董事会负责企业治理和战略方向,包括气候变化影响。集团下设投资分配委员会、气候与环境工作组、全球突破性技术理事会和政府事务委员会,负责集团有关气候变化和排放的风险管理、战略规划制定、低排放技术项目协调、集团气候行动等。

加强与政府沟通,开展政策分析,参与政策制定。在绿色边境调整、清洁能源基础设施的建设与分配、公共与私人投资支撑、建设碳运输和储存基础设施、社会含碳废弃物的收集等方面提出政策建议。

开展低排放技术研发。自2017年以来,累计投入2.5亿欧元,在欧洲各类钢厂开展低碳冶金突破性技术开发和示范项目建设,部分项目实现工业化运营。这些项目分别采用循环碳、清洁能源以及配套碳捕集和封存技术的化石燃料等新能源技术,通过碳的闭路循环助力实现低排放冶金。

采用节能新技术改造现有生产设备和流程。2018年投资2.47亿美金,实施26个提高能效项目,2017-2019年三年累计投入7.28亿美金。

开发高强钢,为用户提供实现低碳方案。为建筑商提供新一代高性能建筑和施工技术,2018年发布Steligence㊣系列产品,这种超薄、超轻、高性能的产品能够减少建筑物38%的嵌入式碳足迹。自2010年起,为汽车制造商提供轻量化、高强汽车钢,在确保车辆安全可靠前提下,在钢材全生命周期内的碳排放量减少14.5%;实施XCarbTM计划:为用户提供 XCarbTM绿色钢材证书、“XCarbTM回收和可再生”的创新型产品以及“XCarbTM创新资金”,帮助用户实现间接减排。

安塞乐米塔尔探索碳中和的实践可以归纳为:在碳中和战略引领下,开展低碳冶金突破性工艺技术创新、加大提高能效投资、持续研发推出绿色低碳产品、参与政府碳中和政策的制定等。

日本制铁

作为日本最大的钢铁企业,日本制铁企业深刻认识到气候变化问题的威胁。为实现可持续发展,日本制铁从产品生产到运输,以及在产品最终使用阶段,通过降低能源消耗、减少CO2排放以及提高整个供应链的能源使用效率,努力遏制气候变化带来的影响。

为此,日本制铁参与了日本铁钢连盟提出的《低碳社会行动计划》以及由新能源产业技术综合开发机构(NEDO)资助的“实现零碳钢的技术开发”项目。《低碳社会行动计划》分两个阶段实施,第一阶段为2013-2020财年,第二阶段为2020-2030财年。生态工艺、生态产品、生态解决方案这三大生态环保理念和革新性技术开发是该计划实施的四大支柱。该计划的CO2减排目标如表1所示。

目前,日本制铁主要通过开发生态工艺、生态产品、生态解决方案,以及开发创新技术来减少CO2排放。基于前期的持续努力,2019财年日本制铁耗能1089PJ,与1990财年相比下降约13%,其中一部分是由于新冠肺炎疫情导致的产量下降;2019财年吨钢CO2排放强度增至2.06吨,但CO2排放量则比1990财年下降约12%9400万吨。日本制铁成立了“零碳钢委员会”,主要讨论:企业对无碳社会的设想及与CO2减排相关的技术研发。日本制铁提出以下十项创新技术开发项目:1)氢还原炼铁零排放;2)高炉炼铁还原过程中利用氢气减少CO2排放;3)低成本分离和回收CO2的化学吸取法;4)推广用于加氢站的HRX19TM,促进氢气基础设施的建设;5)开发和推广作为最终产品使用时帮助减少CO2排放的生态产品(NSafeTM-AutoConcept、电工钢板);6)提高废塑料循环利用效率;7)建立由CO2制取DMC的方法;8)人工光合作用零排放制氢技术;9)利用钢渣,通过蓝碳生态系统固定CO210)为适应气候变化提供“国家恢复力”解决方案。

塔塔钢铁的技改之路highlight——余热/余气回收

塔塔钢铁(TATA IN)是全球领先的印度钢铁制造商,在全球范围内拥有超过2900万粗钢产能,员工总数高达8万人,主营产品可细分为板材、长材、建筑用钢三类,下游客户主要在建筑、汽车、包装、铁路、挖机、电力等行业。在欧洲,塔塔钢铁是第二大粗钢制造商,其产能主要位于英国和荷兰。
电炉钢工艺是当前国内钢铁行业减排的重要手段,塔塔钢铁认为,从长流程炼钢(BF/BOF)转为电炉炼钢(EAF)的工艺有一定的局限性:
第一,废钢资源相对稀缺。
第二,产成品的质量或有一定损耗。
除上述因素外,彼时英国的电价过高也是制约塔塔钢铁增大电炉钢渗透率的原因之一。
因此,塔塔钢铁的控排方式采用了其他替代路径——余热与余气回收:
项目12010年,在Port Talbot工厂配置余气回收系统,发电量约占工厂总电力需求的10%
项目22012年,在Port Talbot工厂配置余热回收系统,发电产能约20兆瓦。
项目32012年,为项目2中配置的余热回收系统再额外追加1兆瓦产能。
项目结果:
项目1:每年节省约14兆瓦的外部电力购买量(占比10%),降低每年300千吨碳排放。
项目2:每年节省10兆瓦的外部电力购买量,降低每年42千吨碳排放。
项目3:每年节省约1兆瓦的外部电力购买量,降低4.2千吨碳排放。
上述3个项目的Payback时长为2-4年。Port Talbot工厂2010-2012期间其免费配额保持平稳,而实际排放持续下行,免费配额盈余从7%上升至54%,碳资产加速积累。(注:2008年、2013年碳排放强度上台阶,主因欧洲碳市对炼钢过程中的纳入环节认定范围扩大所致)。

韩国浦项

韩国浦项钢铁企业是全球最具竞争力的钢铁企业,2010-2021年连续12年稳居WSD排名榜首。在亚洲钢铁企业中,浦项是首家宣布2050年实现碳中和的高炉流程企业。提出超前行动实施碳减排,塑造未来竞争优势。主要举措如下:

制定低碳战略。提出碳减排目标,到2030年,减碳20%;到2040年,减碳50%;到2050年,实现碳中和。重点聚焦绿色制造、绿色产品和绿色伙伴关系。绿色制造,开发应用低碳冶金技术,向氢基冶金流程转换;绿色产品,扩大高绩效、轻量化、高能效、环境友好产品的供应,如高屈服强度钢材、高效率钢材(超级)、高耐蚀钢材等;绿色伙伴关系,积极参与全球气候行动和低碳技术研发,披露气候行动信息,巩固与利益相关者的伙伴关系。

提出到2050年实现碳中和的路线图,以2017-2019年碳排放量的平均值为基准,通过智能化改造→部分采用氢还原→增加废钢量→采用CCUS技术→氢基冶金技术商业化应用,到 2050年实现零碳排放。

开发氢能产业。制定氢能战略,提出成为推动全球绿氢经济发展的引领者,到2040年绿氢产能达到200万吨,从制造、销售、集团投资等三个维度提出行动措施。制造:扩大副产品氢的产量,形成7万吨/年产能;开发海外蓝氢资源,形成50万吨/年蓝氢产能;抢先占领国内市场,形成200万吨/年绿氢产能。销售:开发初期需求,如氢能车、氢能发电等,创造未来需求,如氢冶金。集团投资:发挥集团协同效应,开发海外氢资源,从事氢能发电,参与氢能城市建设。

浦项探索碳中和的实践可以归纳为:碳中和战略引领下,构建绿色制造、绿色产品、绿色伙伴关系的低碳发展体系,开发氢能产业,助力实现碳中和。

中国宝武

中国宝武钢铁集团是全球最大的钢铁制造服务商,提出成为全球钢铁业引领者。2020年生产粗钢1.15亿吨,实现规模引领。在引领低碳发展方面,中国宝武是国内首家发布碳减排宣言的钢铁企业,提出2023年力争实现碳达峰、2025年具备减碳30%工艺技术能力、2035年力争减碳30%2050年力争实现碳中和。主要举措如下:

以科技创新打通钢铁行业低碳发展路径。创立全球低碳冶金创新联盟,打造面向全球的低碳冶金创新技术交流平台;建立1 N开放式研发创新模式,开展钢铁工业前瞻性、颠覆性、突破性创新技术的研究;建设面向全球的低碳冶金创新试验基地,促进钢铁上下游产业链的技术合作,助推钢铁工业可持续发展。

以智慧化、精品化实现极致的碳利用效率。以数智化系统打破时空边界、跨越管理边界、推动工序互联共享,实现资源能源高效利用,为社会提供更绿色更优质钢铁及相关新型材料。

把“降碳”作为源头治理的“牛鼻子”,优化能源结构,加大节能环保技术投入。不断提高天然气等清洁能源比例,加大风能、太阳能、生物质能等可再生能源利用,布局氢能产业,推进能源结构清洁低碳化;不断提高炉窑热效率,深挖余能回收潜力,提升能源转换和利用效率,大幅降低能源消耗强度,严控能源消耗总量。

树立全员减碳意识。推动全体员工低碳生活养成,鼓励绿色出行、光盘行动、垃圾分类、植树造林、视频会议等低碳行动。

中国宝武探索碳中和的实践可以归纳为:在战略引领下,探索高炉低碳冶金技术,创立全球低碳冶金创新联盟,打造极致能效,优化能源结构,开发氢能产业,创建低碳企业学问等。

来源:中国钢铁工业协会

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