本报记者 朱晓波
“在气候变化领域，最耳熟能详的纲领性文件就是《巴黎协定》，这样一个协定到目前有全球192个国家批准，制订了长期的目标以及实现规定的碳达峰、碳中和路径。”日前，在第二届中国钢铁低碳发展目标与路径研讨会上，清华大学低碳能源实验室主任、气候变化与可持续发展研究院常务副院长李政表示，到21世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与碳汇吸收间的平衡，在全世界范围内已达成共识，到目前为止，全球70%的经济以及65%的碳排放国家，都已经承诺碳中和路径或者发展目标。
李政：能源系统的变革是最主要的着力点
应对气候变化已成为各个国家广大人民的诉求和愿望，未来严格的升温目标和行动力度的诉求将会更加强烈。另外，对发展中国家的资金支持，尤其是气候适应的融资需求会更大，在全球碳市场、科技创新合作方面，需求也会越来越强烈。
李政表示，碳达峰、碳中和已成为我国坚定的发展方向，碳达峰、碳中和并不是就低碳谈低碳的一个专业性目标，实际上是国家经济社会发展综合性的发展战略，它是以中国的百年发展目标和发展理念为基石，兼顾国内和国际两个大局的重要举措。
为应对气候变化的需要，我国设定了新的经济发展目标，争取建立竞争性的优势，李政介绍，要实现这样的目标，任务很艰巨，我们的产业结构偏重，能源结构偏煤，科技创新还不够。我们和发达国家相比，发展的时间相对较短，从2030年实现碳达峰到2060年实现碳中和，仅仅30年的时间,与美、欧、日等国家相比难度更大。
他认为，当前最主要的着力点是能源系统的变革，能源系统要发生根本性的转变，要从目前的化石能源为主，转变成以非化石能源为主，不仅仅要实现零碳排放，很可能实现负碳排放，来支撑经济社会实现碳中和。除了能源行业以外，工业、农业、交通、建筑的碳汇部门都要努力。还包括钢铁行业要创新工艺，以碳中和的要求为导向，提高效率，减少能源使用，解决自己内在的碳排放。
中国应对气候变化的路径是推动经济社会全面绿色低碳转型，平衡好经济发展和减少碳排放是巨大挑战，把握好能源结构转型的节奏是关键。碳中和路径下的新经济业态将需要大量的金属和关键矿物质，其生产规模应与中长期低碳转型路径相一致。
李新创：钢铁行业要在降碳中发展在发展中降碳
“把钢铁当作污染产业是不对的，相反，钢铁可以让世界更美好，而且我们的确做到了。”在第二届中国钢铁低碳发展目标与路径研讨会上，中国钢铁工业协会副会长、冶金工业规划研究院党委书记兼总工程师李新创表示。
李新创认为，在低碳方面首先要有三点认识：第一，“双碳”目标的重要性是不言而喻的，关乎中华民族永续发展和构建人类命运共同体。第二，“双碳”目标不仅仅是碳本身，它关乎发展权和发展的问题，因此一定要处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期关系。第三，低碳革命是人类历史上最广泛的深度革命，不仅会重塑全球的经济格局、产业格局，也会重塑中国的经济格局、产业格局。
李新创表示，应该在降碳中发展，在发展中降碳，而不是简单的一刀切。特别是对钢铁行业来讲，如何促进目前具备优势的长流程炼钢方面的低碳排放，这是中国钢铁发展的关键。
李新创强调，钢铁产品不仅让世界更美好，钢铁的生产流程过程也可以让世界更美好。特别是“十三五”期间，中国钢铁以超低排放为抓手，引领世界钢铁的绿色低碳革命。目前国内大概有20多家企业达到了超低排放。
钢铁行业的特点，决定了钢铁行业低碳减排的难度：一是机理复杂，钢铁冶金过程中每个环节都排碳。二是中国钢铁目前高碳特点突出，高炉-转炉流程占90%以上。三是钢铁产量大，而且生产企业众多，发展也参差不齐。“降碳不是口号，要行动，这是我们必须面对的挑战。”李新创说。
如何推动钢铁行业实现低碳发展目标？李新创认为，可以从6个方面着手：一是推动绿色布局。二是节能及提升能效，通过新的高效节能技术、装备、工艺以及数字化、智能化，形成新的节能生态，进一步提高能效水平，这方面潜力巨大。三是优化用能及流程结构，鼓励更多钢铁企业在厂房、屋顶和周边利用风能、太阳能，优化原燃料结构。四是利用钢铁优势和当地经济，与建材、化工等等形成高效资源的循环经济，比如钢渣、炉渣可以为建材行业降碳。五是应用突破性低碳技术、氢冶炼工艺，包括碳捕集、利用和封存技术。第六是碳配额、碳市场等相关制度的建立和完善。
毛晓明：中国宝武实现低碳冶金的六大技术方向
2021年11月18日，由中国宝武倡议并联合全球钢铁业及生态圈伙伴单位共同发起的全球低碳冶金创新联盟宣布成立。作为全球最大的钢铁企业，中国宝武公布了低碳的发展目标：在2035年能够把吨钢碳排放强度降低30%到1.3吨，2050年前实现碳中和。
中国宝武中央研究院院长助理、低碳冶金创新中心副主任毛晓明，在第二届中国低碳发展目标与路径研讨会上，从技术的角度详细介绍了中国宝武低碳减排的路径：
一是极致能效。在变革性减碳技术没有完全成熟之前，全流程能源效率提升应该成为钢铁行业节能减碳的优先工作。
二是富氢碳循环高炉。中国废钢保有量和循环量较少，采用电炉短流程低碳工艺不足以保障国民经济对钢铁产品量的需求。高炉-转炉流程短时间内还将是中国钢铁工业的主要炼钢流程。
中国宝武探索的富氢碳循环高炉技术可以有效地解决这个问题。富氢碳循环高炉技术特点的关键是全氧和煤气提质循环，高炉实现全氧鼓风后，避免大量氮气进入高炉炉顶煤气中，有利于一氧化碳和二氧化碳的分离，分离得到的高浓度一氧化碳煤气送至风口和炉身，用于还原铁矿石，可实现碳化学能的完全利用。同时，煤气循环也使煤气中的氢气在高炉内循环，解决了高炉使用大量富氢物质后氢利用率下降的问题，为富氢物质在高炉内的大量使用提供了先决条件，从而降低高炉流程对化石能源的消耗。
为进一步降低高炉流程碳排放，中国宝武围绕碳循环高炉还将开发四项技术：一是绿色电加热。二是微波烧结预还原技术。三是在转炉的钢包、中间包、轧钢的钢坯加热全流程推行电加热，将煤气加热炉窑变成绿色电加热炉窑。四是新型炉料技术，包括预还原炉料和碳铁复合炉料，将这些新型炉料与常规炉料一同加入高炉，可以利用金属铁的催化作用，提升炉身效率，达到减少燃料消耗的目的。
三是氢基竖炉。用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气，还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。使用清洁能源制取氢气，使用氢气还原铁矿石炼铁，有望实现近零碳排放的钢铁冶炼过程，是钢铁走向碳中和的重要路径之一。
四是近终形制造。近终形制造技术是指力求从钢水浇铸开始，就尽可能接近最终产品尺寸的连铸连轧一体化工艺技术，以便进一步减少中间加工工序，节省能源、减少贮存和缩短生产时间。与传统工艺相比，近终形制造技术流程更短，不需要经过多道工序，避免了反复加热，从而使得生产过程更加高效，能耗及排放更低，被认为是近代钢铁工业发展中的一项重大工艺技术革新。中国宝武已经开发出薄带连铸连轧技术，联合全球冶金技术工作者探索出的薄板坯连铸连轧技术、棒线材连铸连轧技术，将是轧制区域碳中和的重要工艺路线。
五是冶金资源循环利用。选择经济合理的内部循环路径，充分利用厂内固废中的铁、碳资源，可以减少煤矿资源消耗和实现固废零排放。以废钢为代表的钢铁循环材料是充分还原后的金属，属于载能和环保资源，大比例使用钢铁循环材料将是未来低碳冶金的重要发展方向，可以节约高炉铁水使用，从而大幅减少二氧化碳和污染物排放。我国有机固废资源丰富，其中仅农林生物质废弃物产量就达数亿吨，生物质生长时吸收的二氧化碳和燃烧时排放的二氧化碳构成平衡，不会增加大气中的浓度，因此被视为碳中性物质，冶金过程可使用生物质作为化石燃料的替代物，从而减少二氧化碳排放。
六是二氧化碳回收及利用。清洁地使用碳的化学能，建立内外部的碳循环，对碳和氢进行科学组合，实现碳、一氧化碳、二氧化碳循环及产品化利用，在热力学和动力学方面会更有利于冶金过程，最终形成冶金工业中完整、可行的碳中和路径，利于目前钢铁行业的顺利转型。
中国宝武从2015年开始探索的冶金煤化工耦合，试图把冶金过程产生的煤气制成化工产品，减少向大气排放二氧化碳。二氧化碳资源化利用的前提在于低成本捕获和净化冶金煤气中的二氧化碳，然后往清洁燃料、有机原料和化工产品制备方向发展，业内已有多家企业在尝试，中国宝武也进行了二氧化碳分离的试验，已稳定运行了一年多。
毛晓明最后表示，钢铁是高度可循环的绿色产品，理论上是可无限循环的，还有很多优异性能尚未得到全部应用。如果制造过程实现了绿色低碳化，钢铁行业将从目前碳排放的重大负贡献行业转变为重大正贡献行业，从“黑老大”变成“绿老大”。
《中国冶金报》（2022年3月24日 08版八版）
