钢铁行业是碳排放密集程度最高、最难脱碳的行业之一,2020年钢铁行业碳排放量占全球总量的7.2%。根据世界钢铁协会数据,平均每生产1吨钢排放1.851吨二氧化碳。
欧盟钢铁行业温室气体年排放量(直接和间接排放)达到2.21亿吨,占欧盟总排放量的5.7%,约等于法国整个国家的年排放量。在欧盟碳交易体系(EU-ETS)中,前五大工业排放源都属于钢铁行业。
目前,欧洲钢铁行业正走在雄心勃勃的脱碳道路上,即到2030年将碳排放量比1990年的水平减少55%,并到2050年(相比1990年)可以达到80%~95%的减排成果。
为此,欧洲的钢铁行业掀起了一场绿色钢铁行动。欧洲钢铁联盟已经制定了一套明确的路径方案,确保欧洲能够继续走在符合《巴黎气候协定》要求的轨道上,同时也使欧洲钢铁适应清洁、低碳的未来。
与此同时,包括汽车制造商在内的越来越多的客户,现在也呼吁钢铁供应商未来以气候中和的方式进行生产,并要贯穿价值链的所有阶段。
01清洁氢是钢铁行业脱碳最具前景的解决方案
基础炼铁过程中会使用到三种还原剂:碳、氢和电。因此,任何清洁生产工艺的目标都是从碳转向氢气和/或电力。根据落基山研究所的最新报告,在清洁效率和技术成熟度的综合考虑下,氢冶金,尤其是清洁氢冶金,是最具前景的钢铁行业脱碳解决方案之一。
氢气炼钢是以氢代替碳作为还原剂,从而降低碳还原的碳排放,针对的是钢铁生产流程中的炼铁工艺,即长流程中的高炉炼铁和短流程中的直接还原炼铁环节,全部采用废钢的短流程由于取消了炼铁环节,不涉及氢冶金。对于长流程,除了消除还原反应的碳排放,还可以省去煤炭焦化环节产生的碳排放。
氢在冶炼中的应用方式一般有三种,即高炉富氢冶炼(H2-BF)、氢直接还原铁(H2-DRI)和氢熔融还原铁(H2-SRI)。