近兩個月,位於上海寶山的中國寶武中央研究院裏,許多研發人員每天上班第一件事,就是打開視頻連線,盯著數千公里之遙的新疆八一鋼鐵低碳創新試驗基地。
鏡頭裏,一座大小僅400立方米的“迷你”高爐成為關注焦點;鏡頭外,冶金、化工、熱能等多個領域的研發人員盯著高爐生產的每個細節,忙著計算、分析數據,得出結論。
“連續十天,减碳比例達到10%左右。”中國寶武中央研究院院長助理毛曉明驚喜地對記者表示,“這是一個了不起的開始!”
而這,也是新晋世界百强企業、全球最大鋼鐵企業一個新的起點。
握指成拳
8月剛公佈的2021年《財富》世界500强中,中國寶武排名第72比特,比上年提升39比特,第一次進入全球百强企業之列。
去年全年,中國寶武實現粗鋼產量1.15億噸,規模位居世界第一。躋身全球百强企業並成為世界第一鋼企,意味著中國寶武已經初步建立起與中國鋼鐵業全球地位相匹配的企業空間規模體系。
中國鋼鐵業,“小、散、亂”是供給側癥結之源。近年來,中國寶武通過大手筆的市場化聯合重組和專業化綜合,迅速提高行業集中度,提升中國鋼鐵業的發展質量與國際競爭力。
能力越强,責任越大。當前中國鋼鐵行業的碳排放量占全國碳排放總量的15%,是製造業31個門類中碳排放量的大戶。鋼鐵行業减碳能否成功,關乎我國“碳達峰”“碳中和”目標的實現。
今年初,中國寶武在國內鋼鐵行業率先發佈了實現“碳達峰”“碳中和”目標的時間表:將於今年內發佈低碳冶金路線圖、2023年力爭實現碳達峰、2025年具備减碳30%的工藝科技能力、2035年力爭减碳30%、2050年力爭實現碳中和。
當前,中國寶武正在抓緊製定一份具有開創意義的“低碳冶金路線圖”。“我們將圍繞‘冶金原理+科學管理’攻堅突破,實現從原燃料端到生產製造端,再到使用端的深度協同降碳。”中國寶武黨委書記、董事長陳德榮表示。
雖然沒有先例可循,但這張“低碳冶金路線圖”絕非空中樓閣。現時,中國寶武正根據各鋼鐵基地區位差异、資源稟賦特點,研究因地制宜的低碳發展路線,通過創新引領,推動科學减碳。
“减碳是巨大的工程,一項科技就是幾個億、十幾億元的研發投入,還需要調動方方面面的資源。”中國寶武中央研究院負責人表示,中國寶武加速專業化綜合,彙集各地鋼鐵企業的科技與資源,形成低碳發展的“集團化優勢”,既能集中力量、避免重複研發,又利於新技術大規模推動應用。
科學减碳
新疆八一鋼鐵是中國寶武的鋼鐵基地之一。2014年,全國鋼鐵業去產能,八鋼的這臺400立方米老舊高爐停止煉鐵,考慮工廠環保需求,當時沒有拆除,用來處理鋼廠廢棄物。
如今,中國寶武旗下數千立方米現代化高爐比比皆是,集全集團之力的“低碳冶金”,為何盯著一座早已瀕臨淘汰的小高爐?
大與小之間,恰恰體現了科學務實的精神。
面向未來,歐美國家根據其資源稟賦特點,大多計畫新建氣基豎爐代替高爐進行煉鐵。比如,安賽樂米塔爾、瑞典鋼鐵等海外企業,正在探索以氫氣作為還原劑,還原鐵礦石生產海綿鐵。
但中國寶武的經營者意識到,面對“碳達峰”“碳中和”這一空前複雜的系統工程,理論上再完美的科技也必須植根於現實土壤,國內大多數高爐使用時間不長,短期內很難大規模弃舊。
中國寶武在滬疆兩地共同試驗的“富氫碳迴圈”科技,原理是通過超高富氧甚至全氧冶煉,提高冶煉效率,提升煤氣質量,在脫除煤氣中的二氧化碳後,獲得高還原性煤氣,實現煤氣自迴圈利用。同時,在高爐煤氣中加注氫氣,進一步降低二氧化碳排放,最終實現减碳30%以上。
雖然减碳量不及全氫冶煉,但這一科技一旦成熟,短期內更易大規模推廣,能够幫助企業在發展中實實在在地將碳排放减下來。
2018年,中國寶武研發多年的“富氫碳迴圈”走出實驗室,進入生產應用試驗。考慮在數千立方米大高爐中試驗風險過大,企業便選中新疆八鋼這座小高爐,去年7月完成改造,今年6月接入脫碳處理後的高爐煤氣。生產運行近兩個月來,减碳量已初步穩定在8%—10%左右,後續將按計畫持續提升。
“400立方米的高爐很小,但過去一年裏我們經歷了巨大的困難。”中國寶武中央研究院相關負責人介紹,隨著高爐鼓風含氧量的不斷提升,爐况一次次出現前所未見的變化,甚至一度需要靠人工往外扒鐵渣……
前所未見的困難也蘊含著前所未有的機遇。中國寶武研發人員表示,很長時間以來,全世界都認為高爐煉鐵科技已經極為成熟,不再有創新空間了。沒想到,在低碳發展的新征程上,新一輪科技革命已然開啟。“我們率先探索後,近期國外同行也開始嘗試這條‘碳迴圈’路徑。”
任重道遠
儘管現時中國寶武已經認准了“富氫碳迴圈”這項低碳發展的關鍵核心技術,但面對“碳達峰”“碳中和”這一複雜的系統工程,獨木不成林,沒有一項科技能解决所有問題。
上海寶山,中國寶武中央研究院試驗室裏,一臺從零開始打造的微波燒結設備已經進入中試。這是高爐煉鐵的前端環節,研發人員用電代替煤炭,通過微波燒結鐵礦石,試圖從占煉鐵生產流程碳排放量15%的燒結環節著手,實現减碳的新突破。
廣東湛江,中國寶武最為先進的湛江鋼鐵基地,今年三季度就將開工建設1座百萬噸級、具備全氫工藝試驗條件的氫基豎爐。二期還將計畫建設1套百萬噸級氫基豎爐工程,未來逐步採用可再生能源發電—高效水電解生產的綠色氫氣煉鐵,目標是氫氣比例達到100%。這將是低碳冶煉的“終極答案”。
“富氫碳迴圈、微波燒結和氫基豎爐直接還原是現時中國寶武著重推動的三項减碳科技。但我們並不認為這些已經開展的研究,就是工作的全部。”中國寶武中央研究院科技專家表示,展望未來,比如可以在中國廣闊的西部等地區採用高效率、低成本的光伏發電科技,用綠電制取綠氫,從而實現源頭降碳。近期,中國寶武還設立了首期100億元、總規模500億元的碳中和主題基金,聚焦清潔能源、綠色技術、環境保護、污染防治等方向,投資市場上優質的碳中和產業項目。
今年6月底,滾滾長江上,白鶴亮翅。國家重大工程金沙江白鶴灘水電站首批機組安全准點投產發電,標誌著世界最大清潔能源走廊在我國基本建成,中國向著“碳達峰”“碳中和”目標又邁出了堅實一步。
工程建設中,中國寶武寶鋼股份累計為白鶴灘項目覈心發電機組和配套輸電變壓器的製造,提供了近3萬噸關鍵覈心矽鋼資料。中國寶武的高等級矽鋼廣泛應用於各類高能變壓器製造,可大幅降低輸配電網絡損耗,每年節電量已接近三峽水電站年發電量,折合成二氧化碳,相當於减排8670萬噸。
這一領域,曾經的“卡脖子”科技已被攻克。以中國寶武為代表,中國矽鋼科技已經處於全球領先地位。現在,中國寶武充分意識到,鋼鐵業新一輪的全球科技競爭已經開啟,中國鋼鐵要强大、要引領世界,能否迅速站上世界低碳冶金科技之巔至關重要。
“中國寶武正在構建面向全球的低碳冶金創新平臺,我們願意向全行業開放,無條件共亯低碳冶金科技。”陳德榮充滿信心地表示。
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