在高炉中“造森林”！新疆这个钢厂吸引日俄等多国企业前来学习

中国报道杂志社

2024-09-23 12:41发布于北京中国报道杂志社官方账号

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划重点

01宝钢集团新疆八一钢铁有限公司成功实现了世界上首座2500立方米富氢碳循环氧气高炉(HyCROF)工业化商业示范项目。

02HyCROF技术可减少二氧化碳排放近60万吨，相当于在新疆再造一个700平方公里的森林。

03由于成本较高，钢铁行业低碳冶炼技术目前尚不具备大规模推广的基础。

04另一方面，碳交易市场和碳边境税等政府引导机制以及成本和价格驱动，将促使钢铁行业向低碳转型。

05八钢计划将HyCROF技术推广至全国的传统长流程高炉冶炼，以实现全国钢厂共同减碳。

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面对气候变化和能源危机双重挑战，全球钢铁冶炼行业开始在效率优先与节能环保间寻求最优解。
如何将中国高炉冶炼为主的现实，同发展低碳循环相结合？HyCROF（富氢碳循环氧气高炉）进入中国冶金人的视野。
中国钢铁行业高炉比例高、基数大，约90%的产能规模是高炉—转炉的传统长流程生产工艺，这一比例在日本为73%，在韩国为69%，在印度为46%。如果为追求快速转型，淘汰寿命尚长的传统高炉，建设碳排放更低的短流程电炉工艺，数以万亿计的高炉资产将被搁置。
HyCROF除低碳、高效外，还具备与传统长流程生产工艺匹配性好的特点，更加适合中国国情。
近日，记者跟随“追风逐日看新疆”采访团来到宝钢集团新疆八一钢铁有限公司（下称“八钢”），这里于去年10月全线贯通了世界上首座2500立方米HyCROF（富氢碳循环氧气高炉）工业化商业示范项目。该项目也被写入《2023年钢铁行业经济运行报告》，并放在低碳冶金技术取得新突破的首位。
全球首个的“含金量”
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△在宝钢集团新疆八一钢铁有限公司的HyCROF（富氢碳循环氧气高炉）内，工人正在检查出铁情况。（8月26日摄）

八钢的这个全球首个有多不易？“在此之前，世界上最大的氧气实验高炉还没有超过50立方米的。”宝钢集团新疆八一钢铁有限公司党委常委、新疆八一钢铁股份有限公司总经理刘文壮告诉《中国报道》记者，HyCROF作为一种低碳冶炼工艺，国内外相关研究有很多，但大部分都处于实验室研究或中试阶段，八钢的探索是具有独创性的，每一步都少有可遵循的工业化应用范本。
HyCROF的原理看似简单，通过分离高炉煤气中的二氧化碳，将高还原势的一氧化碳循环使用，提高煤气的化学能使用效率，但在实践中困难重重。如分离出来的一氧化碳需要加热至1200摄氏度的高温，这一工序，无论在实验室，还是大型工业设施中，都非常危险。
“普通高炉改为氧气高炉不容易，需要攻克炉顶煤气循环，煤气脱二氧化碳，煤气加热等技术难关。”一位从事高炉炼铁新技术研究的业内人士告诉《中国报道》记者。
经过三期工业试验，八钢一步步将HyCROF从实验室、400立方米实验高炉，移植到2500立方米的大中型高炉，一跃成为世界领先水平，吸引日本、印度、俄罗斯等多国钢铁企业专程来八钢学习交流。
数据显示，一座2500立方米HyCROF较原工艺，预计每年可减少二氧化碳排放近60万吨——相当于在新疆再造一个700平方公里的森林。
据宝钢集团新疆八一钢铁有限公司2500立方米HyCROF工艺主任工程师舒艺介绍，该项目目前的化石燃料消耗已降低24%，下一步将继续攻关克难，争取达到降低30%的目标。
此外，该项目从实施伊始便以可移植、易推广为原则，在设计上大力控制成本，在原有传统高炉上进行嵌入式改建。考虑到很多城市钢厂的用地条件，因此项目布局时尽量紧凑，减少单位占地，以满足更多不同类型钢厂的改建需要。
“一家减碳不是减碳，全国钢厂共同减碳才能真正实现减碳。”刘文壮说，下一步八钢尝试将技术推广至全国的传统长流程高炉冶炼。
据中国宝武工程科学家、低碳冶金中心副主任袁万能此前介绍，富氢碳循环高炉技术运行高效，抗波动能力强、制造成本低，在减碳的同时能将运营成本控制在可承受的范围内，因此也有了较高的商业化推广价值。
世界钢铁协会预计，这一技术今后若在中国宝武集团内推广实施，初步估算，每年将可实现二氧化碳排放量减少约4000多万吨。

低碳冶炼大规模推广需等待

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△宝钢集团新疆八一钢铁有限公司的HyCROF（富氢碳循环氧气高炉）。

长远来看，低碳冶金大面积推广仍有待观察。钢铁行业的低碳转型不仅渴望技术的集中突破，更需要政策和市场多方面激励。
“目前全球主流的低碳冶炼技术主要是三种：电炉、气基竖炉以及富氢高炉。我们认为三种冶炼方式目前都不具备大规模推广的基础。”中金公司研究部基础材料与工程行业首席分析师陈彦告诉《中国报道》记者，核心原因在于低碳冶炼方式成本较高炉冶炼更高，目前不具备经济性。
根据陈彦的调研，气基竖炉及富氢高炉由于还原性气体的价格普遍较高，吨钢成本较高炉炼铁高800至1000元甚至以上。电炉受限于主要原料废钢资源国内供给不足，平均成本较高炉炼铁高300至500元。
根据标普全球的研究，目前亚洲钢铁行业大部分的减排路径，仍是在保留高炉的基础上进行。标普全球的分析文章也指出，出于经济和市场的考虑，钢厂脱碳扩张的步伐不能过于激进。
成本居高不下，钢铁行业探索低碳冶炼的动力何在？制度层面的引导，中国与欧盟已经开始行动。
2021年7月16日，全国碳市场正式启动上线交易，截至2024年7月末，我国碳排放权交易市场碳排放配额累计成交量4.67亿吨。
欧盟方面，2023年10月1日起，欧盟碳边境调节机制（简称碳关税法案或CBAM）正式迈入过渡期。该关税旨在通过要求进口或出口的高碳产品缴纳或退还相应的税费或碳配额，鼓励非欧盟国家减少排放，主要涉及钢铁、铝、电力、水泥等六大贸易板块。
中钢经济研究院首席研究员胡麒牧认为，从某种程度上而言，CBAM将倒逼出口商降低碳排放量，从而实现转型升级。
除碳交易市场、碳边境税等政府引导机制外，陈彦指出，成本和价格，是驱动钢铁行业低碳转型的两股重要力量。
成本方面需要时间。陈彦认为，技术的进步，将不断缩小低碳冶金与高炉炼铁之间的成本差距。例如电解水制氢气的成本，有望伴随技术进步持续下降。据了解，目前八钢也在进行制氢的相关实验。
“另一方面，也需要等待资源的宽裕，例如电炉炼铁的主要原料是废钢，核心来源是回收废钢，而可回收废钢往往和国家钢铁积蓄量成正比，我们预期废钢资源的供需紧张将逐步缓解。”陈彦说。
价格方面，绿色低碳钢铁产品需要被给予一定的“绿色溢价”。陈彦告诉记者，目前国内钢铁企业，比如南钢、宝钢已经开始对低碳钢铁产品进行专门分类，并在定价上凸显差异。“随着下游客户对低碳钢铁产品的需求持续提升，未来绿色钢材溢价会在提升钢铁企业向低碳冶炼转型动力上越来越重要。”

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撰文/摄影：《中国报道》记者 李士萌
责编：张利娟

编审：赵珺

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