長流程綠色低碳轉(zhuǎn)型

有一家鋼鐵企業(yè)，它做了一件石破天驚的事，將傳統(tǒng)的炭煉鋼煉鐵工藝變?yōu)闅湟苯鸺夹g(shù)，觸摸到了產(chǎn)業(yè)未來的天空。為什么這家企業(yè)要自己“革自己的命”，這么做又為它帶來了什么樣的韌性自由度？

首先，來了解一下故事發(fā)生的背景。

我國鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的比例稍高，為達(dá)成“雙碳”[5]目標(biāo)，國家對鋼鐵行業(yè)降碳提出更高要求，鋼鐵行業(yè)必須通過工藝流程變革、用能結(jié)構(gòu)優(yōu)化、研發(fā)全生命周期綠色低碳材料等措施，從根本上擺脫對化石能源的絕對依賴。

這里的潛臺詞非常明確，鋼鐵企業(yè)如果不進(jìn)行革命式的減碳創(chuàng)新，就將被無情淘汰。事實上，像鋼鐵這種傳統(tǒng)行業(yè)，近些年面臨的內(nèi)外部沖擊非常大，如果一味固守原有模式和技術(shù)路線，必將很快退出歷史舞臺，因此如何讓企業(yè)在新的環(huán)境下實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，成為整個行業(yè)關(guān)注的重點。

鋼鐵行業(yè)怎么實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？“綠鋼”是最重要的發(fā)展方向。

在河北鋼鐵集團(tuán)眼中，“綠鋼”是難得的發(fā)展機遇，而綠色產(chǎn)品本身就具有強溢價的特點。為此，河北鋼鐵集團(tuán)將綠色制造作為公司戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，以突破傳統(tǒng)冶煉模式為核心，在工藝、用能、材料等方面聯(lián)合發(fā)力，走出了一條全新的鋼鐵行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展之路。

具體來說，河北鋼鐵集團(tuán)采取了以下幾項關(guān)鍵舉措。

首先，突破氫冶金的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)從碳冶金到氫冶金的根本性轉(zhuǎn)變。

傳統(tǒng)煉鋼煉鐵遵循的是碳冶金的技術(shù)路線，以“高爐—轉(zhuǎn)爐”的長流程煉鋼工藝為主（占90%左右）。這種技術(shù)路線和工藝流程會導(dǎo)致高碳排放，甚至已經(jīng)接近熱力學(xué)極限，難以大幅度降低碳排放。為此，河北鋼鐵集團(tuán)聯(lián)合中科院、東京大學(xué)、北京科技大學(xué)、昆士蘭大學(xué)等國內(nèi)外知名機構(gòu)和院校，共同研發(fā)氫冶金這一突破性技術(shù)。其中的關(guān)鍵就是實現(xiàn)利用氫作為還原劑代替碳還原，即通過氫與鐵礦石的反應(yīng)來置換出鐵礦石中的氧，其工藝流程環(huán)節(jié)減少，復(fù)雜度也大大降低。經(jīng)過一段時間的研發(fā)攻關(guān)，河北鋼鐵集團(tuán)搞清楚了用氫冶金的原理，突破了“富氫氣體直接還原”核心技術(shù)，并開發(fā)出了100%綠氫豎爐裝備。

其次，在攻克工藝技術(shù)難關(guān)后，河北鋼鐵集團(tuán)推動全球首例120萬噸氫冶金示范工程落地。

要形成落地的新型冶煉模式，必須要有規(guī)模化量產(chǎn)的示范工程。為此，河北鋼鐵集團(tuán)采用協(xié)同創(chuàng)新模式，基于核心技術(shù)突破，集成多項國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，歷時三年多建成了全球首例120萬噸焦?fàn)t煤氣零重整氫冶金示范工程。該示范工程利用氫作為還原劑代替碳還原，首創(chuàng)“焦?fàn)t煤氣零重整豎爐直接還原”工藝技術(shù)，可實現(xiàn)煉鐵工藝流程近零碳排放；與同等生產(chǎn)規(guī)模的傳統(tǒng)“高爐—轉(zhuǎn)爐”長流程工藝相比，每年可減少80萬噸、約70%的碳排放，有效減少了二氧化碳排放，項目穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，各項指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。同時，河北鋼鐵集團(tuán)利用新型冶金技術(shù)生產(chǎn)的綠色低碳熱鍛模具鋼，售價比普通模具鋼高50%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

最后，河北鋼鐵集團(tuán)建成了國內(nèi)首家短流程特鋼廠及世界首家長流程綠色鋼廠。

基于120萬噸氫冶金示范工程的成功應(yīng)用，河北鋼鐵集團(tuán)又乘勢推動了“廢鋼—電爐”短流程煉鋼技術(shù)的應(yīng)用，建成了國內(nèi)首家“全廢鋼電爐短流程”綠色低碳特鋼企業(yè)——石鋼新區(qū)。這個鋼鐵制造新區(qū)完全以廢鋼為原料，以電和天然氣為主要能源，實現(xiàn)了零煤、零焦清潔生產(chǎn)，能耗和污染物排放大幅降低、廢水零排放。同時，河北鋼鐵集團(tuán)在行業(yè)內(nèi)首次從長流程工藝設(shè)計層面，將下屬的唐鋼新區(qū)打造成為環(huán)保綠色化、工藝前沿化、產(chǎn)線智能化、流程高效化、產(chǎn)品高端化的世界級現(xiàn)代化沿海鋼鐵工廠，開創(chuàng)了長流程低碳轉(zhuǎn)型的新路徑。在中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2022鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展水平評估報告》中，河北鋼鐵集團(tuán)下屬公司獲得最高級別的“綠色發(fā)展領(lǐng)先水平”評價。

氫冶金技術(shù)突破性創(chuàng)新，在看似無路可走的局面下，為河北鋼鐵集團(tuán)開辟了一片新天地，探索出一條新的技術(shù)路徑，河北鋼鐵集團(tuán)也因此成為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的樣板，引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)邁入“以氫代煤”冶煉綠鋼的時代。這種底層創(chuàng)新突破帶來的可持續(xù)發(fā)展能力和韌性，自然比傳統(tǒng)發(fā)展模式來得更為持久。

河北鋼鐵集團(tuán)的案例提供了一個重要啟示，就是對行業(yè)中原來的在位企業(yè)來說，是順應(yīng)突破性創(chuàng)新、提升韌性，還是對抗趨勢、吃老本，這是一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。