張 礽 宣雨竹

（江蘇省生產(chǎn)力促進(jìn)中心，江蘇 南京 210042）

前言

鋼鐵行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是我國(guó)重要的CO2排放源[1-3]。新中國(guó)成立以來，我國(guó)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，在現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中發(fā)揮了不可替代的支撐和推動(dòng)作用。尤其是2000年以來，我國(guó)鋼鐵行業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)品產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。2000年以來的國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)粗鋼、生鐵產(chǎn)量年均增速分別為11.1%、10.0%，2020年產(chǎn)量分別達(dá)到10.65 ×108、8.9 ×108t；我國(guó)粗鋼產(chǎn)量在全球總產(chǎn)量中的占比從15%增至57%，生鐵產(chǎn)量占比從23%增至63%。由于規(guī)模體量大和其生產(chǎn)工藝特性，我國(guó)鋼鐵行業(yè)CO2排放貢獻(xiàn)突出[4-7]。據(jù)測(cè)算，我國(guó)鋼鐵行業(yè)能源活動(dòng)中CO2排放量占全國(guó)CO2 排放量的 15%左右，是僅次于電力行業(yè)的碳排放大戶。

“十四五”期間，鋼鐵行業(yè)將面臨從碳排放強(qiáng)度的“相對(duì)約束”到碳排放總量的“絕對(duì)約束”，同時(shí)還可能面臨更多來自“碳經(jīng)濟(jì)”的國(guó)際挑戰(zhàn)，加快低碳轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。在碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)約束下，一方面將加速推動(dòng)鋼鐵行業(yè)改善生產(chǎn)流程、更新生產(chǎn)設(shè)備和使用低碳能源，迅速實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型；另一方面可促使鋼鐵企業(yè)主動(dòng)創(chuàng)新，摒棄高碳排放產(chǎn)品和業(yè)務(wù)，研發(fā)深度脫碳、零碳技術(shù)。

李新創(chuàng)等認(rèn)為鋼鐵行業(yè)新發(fā)展格局體現(xiàn)在推動(dòng)新的技術(shù)進(jìn)步。強(qiáng)化創(chuàng)新主體地位，大力推動(dòng)科技創(chuàng)新，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。拓展創(chuàng)新投入的社會(huì)化渠道，搭建多種形式的科技金融合作平臺(tái)，吸引更多的社會(huì)資本參與鋼鐵工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，激發(fā)全行業(yè)的創(chuàng)新活力。馮祖強(qiáng)[12]等認(rèn)為鋼鐵企業(yè)應(yīng)與高校、科研機(jī)構(gòu)等加強(qiáng)創(chuàng)新協(xié)同，圍繞純氫冶金的技術(shù)路線，推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)、工藝和裝備取得重大突破。

本文以江陰興澄特種鋼鐵有限公司為例，探討鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰碳中和科技實(shí)施路徑研究，加快產(chǎn)業(yè)適用節(jié)能減碳技術(shù)向企業(yè)定向供給。

一、企業(yè)能耗現(xiàn)狀

江陰興澄特種鋼鐵有限公司隸屬中信泰富特鋼集團(tuán)，是中國(guó)中信集團(tuán)下屬的高度專業(yè)化的特鋼生產(chǎn)企業(yè)，位于江陰高新區(qū)。從1993 合資以來，公司以“建成全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的特鋼企業(yè)”為愿景，經(jīng)過二十余年的發(fā)展，現(xiàn)已成為我國(guó)特鋼行業(yè)龍頭企業(yè)，被國(guó)家《鋼鐵工業(yè)“十二五”規(guī)劃》列為四大特鋼產(chǎn)業(yè)基地之一和中國(guó)特鋼技術(shù)引領(lǐng)企業(yè)。公司具備年產(chǎn)690 萬噸特殊鋼的生產(chǎn)能力，已發(fā)展成為全球產(chǎn)品規(guī)格最全、生產(chǎn)規(guī)模最大的特殊鋼棒、線、板卷材單體生產(chǎn)企業(yè)。

2020年，江陰興澄特種鋼鐵有限公司綜合消耗能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤348.77 萬噸，占江陰高新區(qū)能源總消耗86.00%。2020年，興澄特鋼工業(yè)總產(chǎn)值343.25 億元，能耗強(qiáng)度為1.02 噸標(biāo)煤/萬元。從2016年以來，興澄特鋼綜合消耗能源從316.03萬噸標(biāo)煤升至348.77 萬噸標(biāo)煤，占江陰高新區(qū)能源總消耗比未低于80%，詳見圖1。

從生產(chǎn)工序來看，興澄特鋼2020年CO2 排放從排放源來看焦炭燃燒和電煤燃燒排放較大，分別占比58.92%和12.82%。其他排放源排放占比較小。詳見表1。

表1 2020年興澄特鋼各排放源二氧化碳排放情況

二、碳達(dá)峰碳中和發(fā)展瓶頸

1.企業(yè)內(nèi)節(jié)能環(huán)保技術(shù)缺乏協(xié)同

在“十三五”期間，興澄特鋼高度重視綠色發(fā)展，先后上線行廢水深度處理、燒結(jié)煙氣綜合治理、中低溫余熱資源利用項(xiàng)目、屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目、鋼渣微粉項(xiàng)目等項(xiàng)目的研究建設(shè)，但是由于缺乏整體節(jié)能環(huán)保工作的頂層設(shè)計(jì)，導(dǎo)致目前各節(jié)能環(huán)保手段處于“孤島”，缺乏整體規(guī)劃，部分環(huán)保設(shè)備缺乏節(jié)能考慮，能耗較大，亟需統(tǒng)籌考慮節(jié)能環(huán)?？傆?jì)設(shè)計(jì)研究，協(xié)同開展企業(yè)降污減碳工作。

2.行業(yè)間低碳技術(shù)研究缺乏協(xié)同

目前興澄特鋼在綠色低碳產(chǎn)品生態(tài)建設(shè)、全員減碳意識(shí)構(gòu)建方面還面臨一定的挑戰(zhàn)。企業(yè)需加速推動(dòng)改善生產(chǎn)流程、更新生產(chǎn)設(shè)備，建立健全特鋼智能化、綠色化生產(chǎn)體系，企業(yè)需要抓住機(jī)遇，強(qiáng)化創(chuàng)新，為減少碳排放、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和貢獻(xiàn)力量。但是僅靠1-2 家企業(yè)是無法實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，應(yīng)以興澄特鋼牽頭，協(xié)同區(qū)域內(nèi)行業(yè)各企業(yè)，聯(lián)合省內(nèi)相關(guān)高校、科研院所，加快低碳技術(shù)研發(fā)和推廣，推動(dòng)各項(xiàng)低碳技術(shù)在行業(yè)間轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。目前也缺乏統(tǒng)一的綠色低碳技術(shù)交易綜合平臺(tái)以及針對(duì)低碳技術(shù)的評(píng)估以及轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化金融工具。

3.產(chǎn)業(yè)鏈綠色低碳發(fā)展缺乏協(xié)同

興澄特鋼尚未對(duì)其上下游產(chǎn)業(yè)鏈精細(xì)化研究，尤其廢棄物包括水、氣、固廢的綜合循環(huán)化利用，導(dǎo)致區(qū)域資源和能源的浪費(fèi)。缺乏以龍頭企業(yè)為主導(dǎo)并構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈低碳技術(shù)聯(lián)盟，加快技術(shù)共享，形成區(qū)域內(nèi)低碳示范典型加以推廣，區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)間廢物循環(huán)利用和余熱利用效率不高。

三、碳達(dá)峰碳中和科技實(shí)施路徑

1.推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)低碳化

調(diào)整工藝結(jié)構(gòu)、優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)、改變能源結(jié)構(gòu)，通過增加電爐鋼占比、降低燃料比、提高廢鋼比和球團(tuán)比、提高二次能源利用占比和可再生能源占比等途徑，逐步減少特鋼生產(chǎn)過程中煤炭消耗，降低煤炭占比[5]。將電爐鋼占比、廢鋼比、高爐燃料比、球團(tuán)礦占比、煤炭占能源消費(fèi)總量比例、可再生能源占能源消費(fèi)總量比例等作為特鋼新材料碳達(dá)峰路徑分析的關(guān)鍵指標(biāo)。

從能源供應(yīng)角度出發(fā)，著力突破低碳綠色技術(shù)約束，解決低碳關(guān)鍵核心技術(shù)和能源資源高效回收利用技術(shù)制約問題，為特鋼行業(yè)低碳發(fā)展提供清潔電力和清潔能源支撐。圍繞碳減排目標(biāo)，因地制宜，提高天然氣等清潔能源比例，加大太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源利用，發(fā)展氫能尤其是綠氫產(chǎn)業(yè)。

2.推廣短流程煉鋼工藝

興澄特鋼可加快高能效轉(zhuǎn)化工藝和裝備的創(chuàng)新開發(fā)及應(yīng)用，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)低碳發(fā)展。鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放主要來自于生產(chǎn)過程，長(zhǎng)流程煉鋼二氧化碳的排放主要來自于用焦炭還原鐵礦石煉制鐵水的過程，短流程煉鋼二氧化碳排放主要來自對(duì)火電的消耗。當(dāng)前興澄特鋼以長(zhǎng)流程煉鋼工藝為主導(dǎo)，特鋼的低碳發(fā)展要求煉鋼工藝的創(chuàng)新發(fā)展。應(yīng)改變傳統(tǒng)工藝的原材料配比，發(fā)展低成本的廢鋼利用技術(shù)，通過改變?cè)牧辖Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減排。短流程下，廢鋼不需要經(jīng)高爐還原為鐵水，作為鐵元素載體，可以投入電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼，減少了煤炭能源投入，從而降低碳排放。

加大廢鋼資源分類回收利用，鼓勵(lì)先進(jìn)電爐鋼技術(shù)推廣應(yīng)用，提高電爐短流程鋼生產(chǎn)效率，提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比是降低特鋼新材料產(chǎn)業(yè)碳排放的重要途徑。

3.加強(qiáng)共性創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)

通過應(yīng)用行業(yè)先進(jìn)工藝和智能制造技術(shù)，打造高效率、低成本、低定員的現(xiàn)代化高端智能生產(chǎn)線，深化節(jié)能減排，推行清潔生產(chǎn)、綠色制造、綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品開發(fā)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高能源、環(huán)保管理水平，提升企業(yè)能源利用和環(huán)境保護(hù)水平，建成世界一流的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色特鋼產(chǎn)業(yè)基地。

整合專業(yè)力量，加強(qiáng)低碳共性技術(shù)的研發(fā)和示范，構(gòu)建低碳冶金技術(shù)庫(kù)，系統(tǒng)梳理碳減排關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)，為特鋼企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)提供專業(yè)指導(dǎo)。支持和引導(dǎo)特鋼企業(yè)積極推廣和應(yīng)用先進(jìn)低碳技術(shù)，深挖現(xiàn)有工藝節(jié)能降碳潛力。鼓勵(lì)燒結(jié)煙氣循環(huán)利用、厚料層燒結(jié)、高爐煤氣均壓放散回收等降碳顯著技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用；研發(fā)示范前沿低碳冶金技術(shù)，逐步攻克氫能冶金、綠氫制備的技術(shù)壁壘和成本壁壘，實(shí)現(xiàn)冶金工藝流程變革，改變煤炭對(duì)于特鋼生產(chǎn)的不可替代性。

4.構(gòu)建綠色特鋼協(xié)同創(chuàng)新中心

依托江陰扎實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，結(jié)合江陰高新區(qū)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)、資本優(yōu)勢(shì)，以東北大學(xué)和中科院金屬研究所深厚的技術(shù)背景為支撐，以“面向高端、需求導(dǎo)向，創(chuàng)新機(jī)制、特色發(fā)展，產(chǎn)學(xué)融合、中試為主，互利雙贏、輻射周邊”為發(fā)展思路，做好企業(yè)降污減碳協(xié)同技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，以興澄特鋼為主體，努力打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的綠色特鋼協(xié)同創(chuàng)新中心，充分發(fā)揮高校優(yōu)質(zhì)科研資源與企業(yè)配套節(jié)能環(huán)保設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，以研促產(chǎn)，以產(chǎn)帶研，從科研和運(yùn)用層面實(shí)現(xiàn)技術(shù)和成本的突破；做好綠色治理領(lǐng)域?qū)＜?、技術(shù)和企業(yè)的對(duì)接工作，加快企業(yè)節(jié)能環(huán)保工作的頂層設(shè)計(jì)，改變發(fā)展理念，從末端治理主動(dòng)變?yōu)樵搭^治理。

未來可將綠色特鋼協(xié)同創(chuàng)新中心打造成具備較強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和可持續(xù)發(fā)展能力、產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的新材料產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新基地，形成從前沿技術(shù)研究到應(yīng)用開發(fā)與集成示范的全鏈條創(chuàng)新技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新格局[6]。“十四五”時(shí)期，推進(jìn)綠色特鋼協(xié)同創(chuàng)新中心建成一個(gè)解決技術(shù)融合、資源整合、創(chuàng)新集合問題的服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)科研院所的科技成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

5.構(gòu)建區(qū)域產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)

用特鋼產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)熱電、鐵合金、水泥、冶金溶劑、耐火材料等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，逐步建立以興澄特鋼為中心的共生網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理建立的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，統(tǒng)籌規(guī)劃，全面布局，圍繞打造特鋼產(chǎn)業(yè)集群，鏈接產(chǎn)業(yè)上下游的關(guān)系，提高產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，形成生態(tài)工業(yè)聯(lián)網(wǎng)。充分優(yōu)化構(gòu)建項(xiàng)目間、企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間及園區(qū)內(nèi)外的協(xié)同關(guān)系，整合區(qū)域傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)間橫向耦合關(guān)系，提高區(qū)域整體資源產(chǎn)出水平；努力實(shí)現(xiàn)廢棄物（污染物）低（零）排放，全面提升園區(qū)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。

具體來說，興澄特鋼可將其磁性粉末等產(chǎn)品可作為區(qū)域內(nèi)微電子和集成電路的周邊材料；特鋼模具可應(yīng)用于周邊微電子和集成電路和智能機(jī)械及裝備等新興產(chǎn)業(yè)；簾線、緊固件、管件等產(chǎn)品可提供給智能機(jī)械及裝備產(chǎn)業(yè)作為定制化零部件，提升智能裝備性能；下游醫(yī)用行業(yè)制品可供現(xiàn)代中藥和生物醫(yī)藥企業(yè)使用。

四、結(jié)語

鋼鐵行業(yè)是碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)行業(yè)和責(zé)任主體，必須緊跟時(shí)代發(fā)展，通過科技創(chuàng)新，加快產(chǎn)業(yè)以氫能冶金零碳工藝流程再造技術(shù)突破和先進(jìn)適用低碳技術(shù)應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)及碳排放減量化，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。