不銹鋼碳排放是高還是低?鋼鐵行業(yè)面臨碳排放強(qiáng)約束,不銹鋼行業(yè)更有機(jī)遇

文章來源:中國(guó)環(huán)境報(bào)徐衛(wèi)星2021-11-23 08:51

在過去幾十年中,不銹鋼的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,不銹鋼已經(jīng)滲透到人類社會(huì)活動(dòng)的各個(gè)角落。
 
當(dāng)前,我國(guó)鋼鐵行業(yè)是僅次于電力行業(yè)的第二大碳排放源,是碳排放量最高的制造行業(yè)。這其中,不銹鋼產(chǎn)量約占鋼鐵行業(yè)的7%,不銹鋼的低碳生產(chǎn)也十分必要。
 
不銹鋼的碳排放高嗎?
 
超強(qiáng)的耐用性使產(chǎn)品全生命周期成本最小化
 
根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的測(cè)算,全球每噸鋼的平均碳排放約為1.85噸,而不銹鋼的噸鋼碳排放約為2.23噸,比碳鋼高0.4噸左右,其中64%即1.42噸是由鐵合金作為原料帶入的,0.47噸來自電力消耗。
 
“盡管每噸不銹鋼的碳排放略高于碳鋼,但如果考慮到耐用性能,不銹鋼的環(huán)境優(yōu)勢(shì)更明顯。”世界鋼鐵協(xié)會(huì)北京代表處首席代表鐘紹良告訴記者。
 
以一個(gè)典型的建筑或機(jī)械結(jié)構(gòu)為例,為實(shí)現(xiàn)150年的結(jié)構(gòu)壽命,如果使用鋁合金每噸功能結(jié)構(gòu)在150年中需要排放8.5噸CO2,使用碳鋼只需排放4.3噸,而使用不銹鋼僅需排放3.3噸。
 
因此,采用不銹鋼有利于減少產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的環(huán)境影響,同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)全生命周期成本最小化,其超強(qiáng)的耐用性可以使產(chǎn)品的全生命周期成本比同類材料減少30%左右。
 
不銹鋼哪種工藝更低碳?
 
鎳生鐵工藝可提高產(chǎn)量,但也要遵循源頭削減、中間管控、末端治理的原則
 
據(jù)廣西北港新材料有限公司黨委書記、董事長(zhǎng)、總經(jīng)理潘料庭介紹,不銹鋼生產(chǎn)工藝分為高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD(氬氧脫碳法)法、電爐冶煉短流程法、燒結(jié)+高爐+AOD法以及RKEF(回轉(zhuǎn)窯電爐)+AOD法4種主要工藝。
 
“2005年以前,不銹鋼冶煉主要以高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD的生產(chǎn)工藝和利用廢鋼的電爐冶煉短流程生產(chǎn)工藝為主。2005年以后,以紅土鎳礦為原料,以燒結(jié)、高爐、回轉(zhuǎn)窯、礦熱爐為關(guān)鍵設(shè)備的鎳生鐵工藝出現(xiàn),給不銹鋼生產(chǎn)帶來變革,也使得不銹鋼產(chǎn)量得到提高,成本得到極大降低。”潘料庭介紹。
 
據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)研究,基于紅土鎳礦冶煉的燒結(jié)+高爐+AOD爐、RKEF+AOD法,噸鋼碳排放量都比傳統(tǒng)的高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD法的低。
 
“紅土鎳礦冶煉不銹鋼的生產(chǎn)工藝使用大量的廢鋼、余熱發(fā)電,鐵水熱送、能源集中管理等多項(xiàng)節(jié)能措施,實(shí)現(xiàn)能耗總量及能耗強(qiáng)度雙控,達(dá)到了低碳生產(chǎn)的目的。”潘料庭表示,雖然燒結(jié)+高爐+AOD法采用低品位的紅土鎳礦,但是它采用了合金+煉鋼一體化的生產(chǎn)技術(shù),噸鋼能耗和碳排放比傳統(tǒng)高爐+轉(zhuǎn)爐+AOD法冶煉低。
 
但現(xiàn)有紅土鎳礦冶煉不銹鋼的工藝結(jié)構(gòu)還不夠健全,存在能源結(jié)構(gòu)高煤炭化、流程長(zhǎng)、能耗高、裝備落后、生產(chǎn)過程能源利用低等問題。他建議,應(yīng)遵循源頭削減、中間管控、末端治理的原則。可以細(xì)分為五大路線圖:結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝創(chuàng)新、裝備升級(jí)、資源循環(huán)、智慧管理。其中,結(jié)構(gòu)優(yōu)化即圍繞原料、能源、產(chǎn)品、工藝等進(jìn)行優(yōu)化,達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的成本;工藝創(chuàng)新是新的科學(xué)技術(shù)成果對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)過程進(jìn)行改革和創(chuàng)新;裝備升級(jí)是把現(xiàn)有裝備升級(jí)達(dá)到節(jié)能化、大型化、智能化裝備水平;資源循環(huán)是對(duì)生產(chǎn)過程中的資源或副產(chǎn)品循環(huán)利用;智慧管理是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程及工藝實(shí)施基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的協(xié)同管理模式。
 
不銹鋼的低碳路徑是什么?
 
推廣全生命周期綠色產(chǎn)品、提升能效、構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展低碳技術(shù)等
 
據(jù)了解,中國(guó)是全球不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)中心,現(xiàn)在也是全球領(lǐng)先的不銹鋼技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新中心。2021年上半年,中國(guó)不銹鋼產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的56%,成為名副其實(shí)的全球不銹鋼生產(chǎn)中心。
 
“鋼鐵行業(yè)未來將面臨碳排放強(qiáng)度的‘相對(duì)約束’、碳排放總量的‘絕對(duì)約束’以及嚴(yán)峻的‘碳經(jīng)濟(jì)’的挑戰(zhàn)。”冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記李新創(chuàng)近日出席2021(第二屆)中國(guó)不銹鋼及特種合金新材料產(chǎn)業(yè)高端論壇時(shí)表示,行業(yè)要用積極的態(tài)度、科學(xué)的行動(dòng)在減碳中發(fā)展,發(fā)展中減碳。
 
“碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下,鋼鐵生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)面臨著革命性的更新?lián)Q代,不銹鋼行業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。”鐘紹良認(rèn)為。
 
具體針對(duì)不銹鋼行業(yè)的碳達(dá)峰及降碳路徑,李新創(chuàng)認(rèn)為,應(yīng)從6個(gè)方面做具體考量和行動(dòng)。一是推動(dòng)綠色布局。布局不合理將會(huì)帶來大量無效碳排放,因此應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、加大綠色物流,推廣全生命周期綠色產(chǎn)品以及更高水平供需動(dòng)態(tài)平衡。二是節(jié)能及提升能效,通過推廣先進(jìn)適用節(jié)能低碳技術(shù)、提高余熱余能自發(fā)電率以及數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用等。三是優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu),比如原燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高廢鋼資源回收利用等。四是構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,推進(jìn)區(qū)域能源整合、提高固廢資源化利用、推動(dòng)鋼化聯(lián)產(chǎn)。五是應(yīng)用突破性低碳技術(shù),如氫冶煉工藝、氧氣高爐及非高爐冶煉、碳捕集利用和封存技術(shù)。六是制度建設(shè)和政策體系支撐。
 
“不銹鋼的工藝流程中可以更多地利用廢鋼,提高廢鋼使用比例。同時(shí),在工藝優(yōu)化上,現(xiàn)有燒結(jié)工藝返礦高,未來可以往燒結(jié)循環(huán)和小球燒結(jié)工藝方向改進(jìn)。”潘料庭介紹說。
 
李新創(chuàng)表示,推進(jìn)不銹鋼行業(yè)碳達(dá)峰及碳減排,要充分統(tǒng)籌發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長(zhǎng)期目標(biāo),根據(jù)不同區(qū)域特點(diǎn)、發(fā)展定位、產(chǎn)品工藝特點(diǎn)及綠色發(fā)展水平等,協(xié)調(diào)好行業(yè)發(fā)展存量、增量和潛力間的關(guān)系。在推進(jìn)過程中,發(fā)揮節(jié)能增效、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、技術(shù)革命性創(chuàng)新、數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型的作用,運(yùn)用好減污降碳、多行業(yè)協(xié)同效應(yīng)及碳市場(chǎng)的重要工具等。
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