歐盟“碳中和大陸”背景下的冶金技術革命

2026-04-16 01:43:52

　　劉獻東

　　前兩期（詳見《中國冶金報》2020年9月4日、9月11日2版）介紹了歐洲鋼鐵工業聯盟（Eurofer，歐鋼聯）為實現溫室氣體減排承諾而推進的2條主要技術路線（“智能碳使用”“碳直接避免”）的重點項目，本期探索歐盟“碳中和大陸”背景下，鋼鐵行業開啟冶金技術革命的實踐和成效。

　　圍繞碳中和歐盟動作頻

　　近段時間以來，歐盟密集出台了一係列政策，鋼鐵行業正醞釀新一輪的突破性技術革命。而這背後的邏輯是歐盟成為第一個“碳中和大陸”的願景。

　　2019年12月11日，歐盟委員會發布了《歐洲綠色新政》，力爭到2050年使歐洲成為第一個“碳中和大陸”。緊接著，歐盟委員會於2020年3月5日發布了《氣候法草案》，以落實《歐洲綠色新政》。

　　目前，歐盟委員會已經開始設計碳邊境稅，計劃於2021年~2022nianzuoyoushishi，jiangduioumengjinkoudetanmijixingshangpinzhengshoutanbianjingshui。jieshi，yiranmeifadianweizhudegongyehuaguojiajiangzaoshoujiaodachongji。ruguojiazhengtanbianjingshui，zhongguo、巴西、俄羅斯、印(yin)度(du)和(he)幾(ji)個(ge)東(dong)南(nan)亞(ya)國(guo)家(jia)都(dou)可(ke)能(neng)麵(mian)臨(lin)國(guo)內(nei)產(chan)品(pin)成(cheng)本(ben)上(shang)漲(zhang)的(de)風(feng)險(xian)，也(ye)將(jiang)成(cheng)為(wei)金(jin)屬(shu)產(chan)品(pin)出(chu)口(kou)受(shou)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)的(de)一(yi)批(pi)國(guo)家(jia)。標(biao)準(zhun)普(pu)爾(er)全(quan)球(qiu)普(pu)氏(shi)公(gong)司(si)認(ren)為(wei)，全(quan)球(qiu)主(zhu)要(yao)的(de)金(jin)屬(shu)生(sheng)產(chan)地(di)區(qu)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)5年內開始在境內征收碳排放稅。

　　同時，歐盟委員會將設立“公正轉型基金”，旨在籌集500億歐元基金，用於幫助煉油廠和鋼鐵廠等重工業減少汙染物排放。該基金將關注所有的二氧化碳密集型領域。

　　在zai這zhe樣yang的de背bei景jing下xia，歐ou洲zhou鋼gang鐵tie行xing業ye將jiang完wan成cheng重zhong大da的de技ji術shu突tu破po，既ji包bao括kuo自zi身shen製zhi造zao工gong藝yi的de革ge命ming性xing技ji術shu突tu破po，也ye包bao括kuo支zhi撐cheng下xia遊you行xing業ye實shi現xian碳tan中zhong和he目mu標biao的de材cai料liao解jie決jue方fang案an。歐ou鋼gang聯lian認ren為wei，由you於yu目mu前qian的de冶ye金jin技ji術shu已yi基ji本ben達da到dao極ji限xian，鋼gang鐵tie工gong業ye的de碳tan中zhong和he之zhi路lu，實shi際ji上shang是shi一yi場chang技ji術shu革ge命ming。

　　事實上，歐盟委員會把“碳中和”概念作為“後疫情複蘇計劃”的切入點，將成立歐盟複蘇基金，旨在降低歐洲各行業的能耗。比如，歐盟委員會計劃通過一項200億歐元的資助和貸款擔保計劃，以推動新能源汽車的發展。汽車製造商將承諾到2028年結束柴油和汽油汽車的銷售。歐盟還將在2025年前建立200萬個電動和氫動力汽車充電站。

　　7月3日，歐盟委員會創新基金發起首次提案征集。第一個提案將向涉及清潔技術的大型項目提供10億(yi)歐(ou)元(yuan)的(de)撥(bo)款(kuan)，以(yi)幫(bang)助(zhu)這(zhe)些(xie)項(xiang)目(mu)規(gui)避(bi)商(shang)業(ye)化(hua)和(he)工(gong)業(ye)級(ji)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu)階(jie)段(duan)的(de)風(feng)險(xian)。創(chuang)新(xin)基(ji)金(jin)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)最(zui)大(da)的(de)低(di)碳(tan)創(chuang)新(xin)技(ji)術(shu)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu)基(ji)金(jin)之(zhi)一(yi)，將(jiang)資(zi)助(zhu)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)、能源儲存以及碳捕獲、使用和儲存等方麵的突破性技術，資金來自歐盟排放交易體係排放配額的拍賣收入。創新基金還計劃在2020年~2030年期間，從歐盟排放交易體係下的配額拍賣中撥款約100億歐元。

　　“氫城市”也(ye)迅(xun)速(su)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)概(gai)念(nian)，它(ta)將(jiang)氫(qing)整(zheng)合(he)性(xing)地(di)融(rong)入(ru)城(cheng)市(shi)的(de)經(jing)濟(ji)和(he)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)之(zhi)中(zhong)，以(yi)實(shi)現(xian)減(jian)少(shao)碳(tan)排(pai)放(fang)的(de)目(mu)標(biao)。整(zheng)合(he)的(de)關(guan)鍵(jian)要(yao)素(su)包(bao)括(kuo)能(neng)源(yuan)儲(chu)存(cun)、運輸和工業生產等環節。目前，法國已經明確了“氫路線圖”。

　　推動碳減排鋼企響應忙

　　歐鋼聯對《歐洲綠色新政》做出了積極響應，並大力推動“零碳煉鋼工藝”和“碳邊界”調整。歐盟鋼鐵行業已開始著手研究一係列低碳和碳中和的解決方案，並確定了碳減排的2條主要技術路線，也就是前兩期介紹的“智能碳使用”和“碳直接避免”技術路線。

　　歐洲主要鋼企也紛紛圍繞碳減排發表了立場、目標及路線圖。比如，SSAB（瑞典鋼鐵）建造了世界上第一個以氫直接還原鐵礦石為基礎的試點工廠，將於2020年下半年投產，近期又提前啟動了中試線項目，目標是在全球率先實現無化石燃料冶煉；意大利Acciaieria Arvedi設定目標，期望成為世界上第一家實現碳中和的生產商；瑞典Ovako全生命周期碳排放比全球同行業低80%，其特色是通過夾雜物控製、提高產品疲勞強度來減少全生命周期的碳排放；德國Salzgitter（薩爾茨吉特）啟動了DRI（直接還原鐵）可行性研究；印度塔塔鋼鐵在歐洲推動最大綠色氫應用產業集群建設；安賽樂米塔爾確定了到2030年實現碳減排30%的目標。

　　為實現鋼鐵行業碳中和目標，歐盟組織了一係列研發基金項目。如今年初結題的“低碳未來”項目，在“碳直接避免”研究、碳捕獲和使用、碳減排與循環經濟等諸多領域形成了大量的技術成果。剛剛啟動的“綠色鋼鐵”項目，則是“低碳未來”項目的後續項目。

　　圍繞碳中和目標，在技術上臨近突破或已經取得突破、有望實現工業級成熟應用的冶金創新型技術路線/項目有：SSAB的HYBRIT（突破性氫能煉鐵技術）、塔塔鋼鐵的Hlsarna技術（直接利用煤粉和粉礦的熔融還原技術）、蒂森克虜伯的Carbon2Chem碳捕捉技術、奧鋼聯的HYFOR氫基粉礦還原技術、安賽樂米塔爾的智能碳和直接還原鐵（DRI）技術、意大利Tenova（特諾恩）的HYL/ENERGIRON-ZR直接還原鐵技術、薩爾茨吉特的SALCOS􀳏項目。正在運行的項目還包括：IGAR、PEM、STEPWISE、Steelanol、FReSMe、Everest和Carbon2Value等。這些項目有的已進入技術成熟期，有的還有待進一步研究。

　　能源是實現鋼鐵工業低碳目標的關鍵。歐盟鋼鐵工業向低碳冶煉過渡需要每年4000億千瓦時的碳中和化的電力。這幾乎是法國的全部電力需求，也是目前鋼鐵行業從電網購買量的7倍。這種電力必須是“綠色的”和“負擔得起的”。據了解，生產550萬噸用於綠色鋼鐵新工藝的氫氣需要近250太瓦時的電力。因此，成本合理、資源充足的“綠色氫”成為實現氫冶煉的關鍵瓶頸之一。歐盟委員會於7月8日正式推出能源係統一體化戰略與氫能源戰略，旨在促進氫能開發，並將不同的能源生產載體、jichusheshihexiaofeixingyelianxiqilai，shixiantongyiguihuaheyunying。tongshi，oumengweiyuanhuichenglileouzhouqingjieqingnenglianmeng，ouzhouzhuyaoyejinqiyejunyigezhongxingshicanyulehe“綠色氫”產chan業ye鏈lian的de工gong藝yi對dui接jie。比bi如ru，薩sa爾er茨ci吉ji特te建jian設she了le風feng電dian和he氫qing氣qi電dian解jie工gong廠chang，蒂di森sen克ke虜lu伯bo擴kuo大da了le電dian解jie製zhi氫qing產chan能neng，奧ao鋼gang聯lian全quan球qiu最zui大da的de電dian解jie槽cao投tou入ru運yun行xing。

　　攜手破瓶頸下遊在行動

　　產(chan)業(ye)鏈(lian)上(shang)下(xia)遊(you)的(de)技(ji)術(shu)革(ge)命(ming)是(shi)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)和(he)促(cu)進(jin)的(de)。歐(ou)洲(zhou)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)推(tui)動(dong)碳(tan)減(jian)排(pai)以(yi)來(lai)，鋼(gang)鐵(tie)下(xia)遊(you)各(ge)行(xing)業(ye)也(ye)發(fa)生(sheng)了(le)很(hen)大(da)的(de)變(bian)化(hua)。這(zhe)進(jin)一(yi)步(bu)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)提(ti)出(chu)了(le)新(xin)的(de)更(geng)高(gao)要(yao)求(qiu)。

　　比如，在工業和家用電器方麵，歐盟委員會設立了Ecodesign（生態設計）標準，涵蓋了洗衣機和烘幹機、洗碗機、電子顯示器、家用冰箱、電力變壓器等10類產品。其中，電力變壓器的標準將於2021年7月份正式生效，由於該標準能耗要求非常高，將為取向矽鋼新產品研發和應用技術研究帶來新的機遇和挑戰。

　　歐洲汽車製造協會於2020年1月22日發布了《實施歐洲綠色新政的10個計劃》。這一計劃的發布，使得歐洲在美國、中國的新能源汽車市場呈現下降趨勢的背景下，以44%的增長率成為2019年全球新能源汽車市場的引領者，並在2020年前幾個月繼續保持增長勢頭。歐洲新能源汽車驅動電機用無取向矽鋼，要求同步突破現有的磁性能和力學性能極限（而這兩個指標是相互衝突的），還需要突破快速固化的自黏接塗層技術。

　　在為下遊行業提供碳中和材料解決方案方麵，Ovako成為行業標杆。其“HybridSteel”係列產品，在500攝氏度的溫度下工作時，屈服強度和抗拉強度是傳統鋼材的2倍以上，延長了產品使用壽命，且有助於用戶實現產品輕量化。

　　《中國冶金報》（2020年09月18日 02版二版）

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：宋玉錚

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