三问钢铁行业“碳达峰”

10月21日，节能服务进企业暨钢铁行业节能技术交流活动在成都举行。来自全国各地的钢铁企业代表齐聚一堂，试图寻找钢铁行业实现“双碳”目标的现实路径。

他们中，很多人已经不是第一次参加此类交流活动，心情之迫切，可见一斑。

钢铁工业，是制造业中碳排放量最高的行业。在严格的限产背景下，钢铁行业何时碳达峰？四川的钢企怎么走？

钢铁行业已经碳达峰？

碳达峰，即碳排放达到历史峰值，来到由增转降的拐点。那么，对钢铁行业而言，“峰值”如何确定？

“初步判断，我国钢铁行业碳排放已经进入峰值平台期。”10月21日，在成都举行的节能服务进企业暨钢铁行业节能技术交流活动中，中国工程院院士、原冶金部副部长殷瑞钰作出上述判断。

在殷瑞钰看来，一个更为大胆的设想是，钢铁行业的碳达峰时间节点为2014年或“十四五”前期，峰值为17亿—18亿吨。

为何做出这一判断？殷瑞钰拿出一张图表：中国钢铁行业的二氧化碳排放总量在2014年达到了一个最高值，为17.31亿吨，随后开始呈下降态势。而近年来由于粗钢产量猛增，碳排放总量有所回升，但两者并非“齐头并进”，碳排放总量增幅明显小于粗钢产量。

“这主要是因为吨钢排放量的大幅降低。”殷瑞钰列出数据：从1991年到2019年，中国钢铁工业的吨钢排放量从3.91吨降低到1.63吨，碳排放总量的增幅（4.85倍）远低于钢产量的增幅（13.02倍）。

殷瑞钰坦言，这一对峰值的判定，是基于“不增加钢产量”这一大前提。“碳达峰的时间点主要由粗钢产量决定，而碳中和主要靠减产减排。”段瑞钰说。

“不增加钢产量”，有可能实现吗？近年来，“去产能”是钢铁行业的一大关键词。从国家层面来说，对压减粗钢产量的决心坚定不移：今年6月，国家发展改革委在例行新闻发布会上表示，“十四五”时期，将严格执行禁止新增产能的规定。去年底，工信部提出“钢铁行业要坚决压缩粗钢产量，确保粗钢产量同比下降”的目标。近日，工信部和生态环境部联合印发通知，正式启动钢铁行业错峰生产工作。

“从产能上来看，四川的总量是适度的。”四川省钒钛钢铁产业协会高级顾问、省参事室特约研究员张邦绪说，四川的钢铁总产能为3200万吨，每年尚需从省外输入800万吨钢材。近年来，按照国家相关部委的部署，四川的钢铁企业也按照“产量不高于去年”的原则，严格执行限产政策。

何时达峰、峰值多少？为何殷瑞钰对这两个问题急于求解？“因为达峰容易‘下坡’难，越早达峰，越能给‘碳下坡’和碳中和留出回旋的余地。”

据了解，钢铁工业是能源消耗和碳排放的大户。2020年钢铁行业能源消费总量为5.75亿吨标准煤，约占全国煤炭消耗量的11.6%；碳排放量贡献占全球钢铁碳排总量的60%以上，是制造业中碳排放量最高的产业。

在今年5月召开的2021年四川省钒钛钢铁发展论坛上，四川省钒钛钢铁产业协会发出碳达峰、碳中和行动倡议，列出“双碳行动”时间表：四川钒钛钢铁产业将力争在2035年减碳30%，压力不小。

但从全国范围来看，这个目标并非个例。目前，国家相关部委正开展钢铁行业碳达峰及降碳行动方案研究，“钢铁行业提前实现碳达峰”基本定调。宝武集团、河钢集团等大型钢企，都把碳达峰时间提前，有的甚至锁定在2022年。

“早达峰，早受益。”张邦绪说，国内已有省份出台政策，对于已经达峰、绿色环保的企业，在错峰生产的时候可以“不限产、不停产”。

“下坡”的空间在哪里？

“下坡”难，但这个坡一定要下。摆在钢企面前的一个问题是：“下坡”的空间有多大？

殷瑞钰提出了几条脱碳化路径：资源脱碳化、能源脱碳化和生产制造流程脱碳化。“能源脱碳化，即少用或不用化石能源，转而用电，特别是充分利用电网弃电。”殷瑞钰说。

在冶金工业规划研究院党委书记、中国节能协会冶金专委会主任委员李新创看来，四川丰富的水电资源，使得钢企在能源脱碳化上有着独特的优势，但他同时提出，四川的电力供应能否保障钢铁行业，也是一个挑战，“未来钢铁行业获得的能源消费增量极其有限，降低能源消费强度成为钢铁行业的必然选择。”

除了能源端降碳之外，提升能效、应用突破性碳技术、借助互联网＋、大数据强化管控等，也被李新创反复提及。

10月14日，攀钢集团“钢铁大脑”二期项目正式启动。这一攀钢推进数字化和智能化转型的试点项目，此前已成为了生产线上的奇妙“指挥棒”：由人工智能取代手工操作，每生产一吨钢，就能节约一公斤以上的钢铁料。

与此同时，川内各大钢企也在积极布局减排路径：川威集团规划未来10年深入开展资源综合利用，深度回收并利用废水、废气、废渣、废尘；德胜集团实现废渣零库存，全面回收利用余热、余压等二次能源。

然而，一个不争的事实是：经过多年发展，钢铁行业传统工艺、工控手段已经趋于行业极限，更大幅度的碳减排面临瓶颈。

“四川钒钛钢铁产业需要寻求更为有效的、革命性的技术路径，并且做好围绕低碳开展新一轮企业组织模式改革的准备。”川威集团有限公司总工程师谢建国说。

在四川省钒钛钢铁产业协会发出的碳达峰、碳中和行动倡议中提出，要坚持科技赋能，开展钢铁工业前瞻性、颠覆性、突破性创新技术的研究，争取在2030年前在二氧化碳的低成本捕集、高值化利用、大规模封存等方面取得关键性突破。

“四川的钒钛钢铁产业有其特殊性。”张邦绪说，一方面，四川铁矿石的资源禀赋，造成了每炼一吨钢，会比其他地方多0.2吨的碳排放，给减排造成了压力；另一方面，四川独有的钒钛钢筋，其用量要比普通钢筋节约15%——20%，又非常符合钢材减量的需求。

多管齐下，是否就能实现钢铁行业的碳中和？有些令人沮丧的结论是：也许不能。

这个结论源自殷瑞钰做的一项模型分析：以17.31亿吨碳排放为峰值线，在采取各种极端理想化的减排措施之后，到2060年，还有约1亿吨排放量无法被中和。

“从钢铁行业碳排放的绝对量来说，单靠钢铁行业自身要实现碳中和是极其困难的。”殷瑞钰分析，必须依靠全社会的协同，如房地产行业、基建行业的原材料调整，以及采取碳捕集、增加碳汇、开展碳交易等措施，钢铁行业未来是有可能趋近碳中和的。

殷瑞钰还特别提到政策法规的重要性，“分阶段分产品开征碳稅、出台脱碳化负面清单、制定碳规划、酝酿脱碳化立法等都值得高度关注。”

“短流程”是四川“独门秘籍”？

前不久，泸州鑫阳钒钛项目两座电炉全面投产。该项目使用超高功率电弧炉实现超低排放，颗粒物减少37%，二氧化硫减少76%，氮氧化物减少82%，有效优化钢铁产能。

电炉炼钢，即“短流程”炼钢。简而言之，就是利用废钢炼钢。

废钢则是可循环的绿色铁原料，流程短、投资少，能耗和污染物排放低。在中国工程院院士、中国金属学会理事长干勇给出的数据中，相较于“长流程”炼钢，“短流程”炼钢的吨钢空气消耗量、生产系统废气量、除尘系统废气量、吨钢废气排放量的削减率，都在77%以上。

数据显示，美国电炉钢占比达50%，日本电炉钢占比达25%，而我国的电炉钢占比仅为10%，短流程炼钢占比过低。与之对比，四川走在了全国前列：去年，我省电炉钢产量达到1200多万吨，占比约为40%，远高于全国数据。

今年7月，四川冶控集团有限公司在成都正式揭牌成立，组建后的冶控集团整合省内8家短流程炼钢企业，炼钢规模达1049万吨，跻身为全国最大的短流程炼钢集团。

但这是否意味着，在碳减排上，短流程钢厂越多越好，甚至完全取代长流程钢厂？

“并不能这样简单地做出判断。”张邦绪说，发展短流程钢厂，受到废钢资源和电力供应的制约，并不能完全取代长流程钢厂。

废钢资源紧张，短流程钢厂“无米下锅”的现象时有发生。目前，省内每年的废钢缺口在400万—500万吨，不少钢厂都需要到省外去“抢”废钢。“废钢资源与社会发展和制造业水平密切相关，我国每年的废钢增长量仅有2000万—3000万吨左右。”张邦绪说。

废钢的价格也随之水涨船高。“废钢价格从2019年7月到现在一路上涨，到今年5月达到3600多元/吨的峰值，之后短暂下跌后继续高位运行。”西南钢铁指数负责人邓惟炜说。根据测算，电炉钢每吨成本平均要比高炉钢贵300—400元左右。

“从整体上来看，四川钢铁行业的结构是合理的，没有必要盲目加大短流程钢厂的比例。”张邦绪说，在四川钢铁行业3200万吨的产能中，长流程有2100万吨，短流程1100万吨。目前的当务之急是进行超低排放改造，在现有的结构框架下进行产能置换。

那么，长流程钢厂是否一无是处呢？张邦绪认为，考虑到四川钒钛钢铁产业的特殊性，长流程钢厂非但必要，还有重要的战略意义。“四川钒钛资源丰富，但只有依靠长流程炼钢，才能冶炼出钒和钛。”

此外，目前长流程钢厂都在开展二次能源回收综合利用，有效削减了能源消耗和碳排放量。“省内钢企的余热发电能耗占比普遍达到50%以上，部分企业甚至达到60%—70%。”张邦绪说。