鋼鐵碳中和看煉鋼工藝

 鋼鐵行業是全球以及中國碳排放總量最大的行業之一, 其面臨的碳排放問題不容忽視. 從全球碳排放分部門來看, 2018 年水泥, 鋼鐵和電解鋁行業碳排放合計約占全球總碳排放的 22.7%, 其中鋼鐵僅次於水泥, 占比高達 10.1%. 

鋼鐵行業盡快實現碳達峰, 碳中和或不可避免, "去產量" 是中短期內實現碳達峰見效最快的方式, 能耗和排放將在很大程度上決定鋼鐵企業的生存和去留問題, 也將倒逼鋼鐵企業發展低碳技術和工藝. 在生產流程中要降低碳排放, 無非從三處著手.

目前世界上主要的煉鋼工藝有三種: ①採用高爐, 轉爐和焦爐的長流程, ②廢鋼和電弧爐的短流程, ③直接還原鐵 (DRI) 和電弧爐流程. 長流程是最常見的工藝, 電弧爐的原料可為廢鋼, 也可為DRI, 實際生產中一般是 DRI 和廢鋼的混合物.

直接還原煉鐵工藝是以非焦煤為原料, 在低於礦石熔化溫度以下進行還原, 獲得固態金屬鐵的工藝, 所得的產品稱為直接還原鐵 (Direct Reduction Iron 也稱海綿鐵). 直接還原鐵是短流程的重要原料, 可以替代廢鋼, 解決廢鋼資源不足的問題, 一般採用氣基豎爐, 還原氣體主要來源於天然氣.

鋼鐵行業碳排放主要來自煉鐵, 煉鐵碳排放主要來自碳還原. 採用高爐, 轉爐的長流程 (100%生鐵, 無廢鋼) 單噸碳排放約 2.05噸. 廢鋼+EAF噸鋼碳排放約 0.26噸. 電弧爐煉鋼需要大量電力, 計算出的每噸熱軋帶卷 HRC 排放量取決於電弧爐運行的地區. DRI+EAF噸鋼碳排放約 0.96噸.

可以看出電爐煉鋼工藝, 特別是使用廢鋼情況下, 其排放明顯低於傳統高爐和轉爐長流程工藝. 這主要是由於相對於長流程, 短流程可以部分或全部取消高爐, 燒結, 焦化這三個工序, 而全部採用廢鋼的短流程更是在此之上又取消了煉鐵環節, 因此碳排放最低.

氫氣煉鋼是以氫代替碳作為還原劑, 從而降低碳還原的碳排放, 針對的是鋼鐵生產流程中的煉鐵工藝, 即長流程中的高爐煉鐵和短流程中的直接還原煉鐵環節, 全部採用廢鋼的短流程由於取消了煉鐵環節, 不涉及氫冶金. 對於長流程, 除了消除還原反應的碳排放, 還可以省去煤炭焦化環節產生的碳排放.

煉鋼相關個股有 "中鋼" (台灣最大/唯一具有高爐煉鋼廠和軋鋼一貫作業廠), "豐興" (中部最大條鋼廠/型鋼, 條線及鋼筋三大類產品的煉軋合一鋼廠), "東和" (電爐煉鋼及軋鋼一貫大廠), "海光" (南部專業電爐廠/與東和, 豐興齊名), "威致"(南部一貫化電爐大廠), "榮剛"(合金棒鋼廠/特殊鋼的電爐一貫廠) 等.