焦化行業(yè)是中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈最重要的上游產(chǎn)業(yè)之一，其主要產(chǎn)品焦炭(煤經(jīng)過高溫干餾而成，主要成為是固定碳)是長流程高爐冶煉中必不可少的燃料和還原劑，因此，鋼鐵和焦化經(jīng)常被放在一起納入產(chǎn)業(yè)政策。
山西省是中國焦炭產(chǎn)量第一、鋼鐵產(chǎn)量第五大省。 2020年，山西焦化行業(yè)的煤炭消費(fèi)量占全省總量的35.6%，碳排放量占全省總量的8.2%，其低碳轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)是中國高碳產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型艱難的一個縮影。這些挑戰(zhàn)并非只是技術(shù)迭代而已，還是經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。山西省內(nèi)尤其是將焦化及鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)支柱的地區(qū)該如何在保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和就業(yè)的同時進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型，其探索與做法可能更具代表性和可研究性。
政策探索：山西鋼鐵逐步轉(zhuǎn)型
中國鋼鐵行業(yè)的最大特點(diǎn)是長流程煉鋼，產(chǎn)量達(dá)到90%以上。根據(jù)落基山研究所(Rocky Mountain Institute)2021年的報(bào)告，全球長流程煉鋼產(chǎn)量的占比僅為73%，美國更是只有30%左右。歐美發(fā)達(dá)國家主要是短流程煉鋼。對比之下，中國的鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量高出很多。
作為產(chǎn)煤大省，山西的焦化行業(yè)自有優(yōu)勢，其長流程鋼占比更是超過95%。山西省煤炭產(chǎn)量持續(xù)增長，2022年煤炭超過13億噸，焦炭產(chǎn)量9799.7 萬噸，占全國焦炭產(chǎn)量的 20.7%，焦炭產(chǎn)量和凈外調(diào)量均位居全國首位。鋼鐵行業(yè)作為焦炭下游最大消耗行業(yè)，產(chǎn)量及碳排放也同樣只增不減。
“雙碳”目標(biāo)壓力下，山西省從政策上對鋼鐵焦化行業(yè)做出了引導(dǎo)。
安徽一家焦化廠堆放的焦炭。焦炭是在不燃燒煤炭的情況下通過加熱制成的，它被用作煉鋼爐的燃料，因?yàn)槊抗锝固勘仍寒a(chǎn)生更多的熱量，而且煙霧更少。
一方面，從本地政策層面，逐步支持低碳。比如，山西省“十四五”規(guī)劃強(qiáng)調(diào)，“做強(qiáng)、做優(yōu)、做綠焦化和鋼鐵傳統(tǒng)千億級產(chǎn)業(yè)”;2022年2月提出鋼鐵企業(yè)改造提升行動計(jì)劃，投資761.4億元進(jìn)行節(jié)能改造、超低排放等項(xiàng)目建設(shè);同年6月，又提出《關(guān)于推動焦化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，旨在2025年整個行業(yè)總量和能耗強(qiáng)度較2020年實(shí)現(xiàn)“雙下降”;2023年結(jié)束之前，全省4.3米以下煉焦高爐全部淘汰。除此以外，2023年初山西省發(fā)布了自己的“碳達(dá)峰行動方案”，其中最重要措施就包括鼓勵鋼焦化聯(lián)產(chǎn)，探索氫冶金，特別強(qiáng)調(diào)推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型提升資源保障能力建設(shè)，即相關(guān)資產(chǎn)的優(yōu)化和置換。
另一方面，利用現(xiàn)有優(yōu)勢探索某些新興能源類型，如氫能。山西要繼續(xù)在焦炭和鋼鐵領(lǐng)域發(fā)展，戰(zhàn)略布局還是需要圍繞能源展開，那么最重要的突破口除了多能互補(bǔ)耦合就是氫能。山西從2019年就開展嘗試探索。由于焦化產(chǎn)業(yè)中焦?fàn)t煤氣有一半以上富含氫氣，通過提純就可以得到高純氫，但必須注意此類氫氣并非國際鼓勵通行的綠氫，而是灰氫。
我經(jīng)常強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：轉(zhuǎn)型發(fā)展需要一步步來，有總比徹底沒有強(qiáng)，需要讓這個產(chǎn)業(yè)先有轉(zhuǎn)型窗口期，再一步步推動從灰到藍(lán)再到綠的進(jìn)程。如果最開始就要求必須綠色，很大可能這些產(chǎn)業(yè)根本沒有轉(zhuǎn)型空間。在此基礎(chǔ)上，2022年山西發(fā)布了《山西省氫能產(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃》，旨在到2035年努力成為全國氫源供應(yīng)基地，這個進(jìn)程能夠幫助很多地區(qū)獲得轉(zhuǎn)型空間。
企業(yè)探索：煤焦氫鐵聯(lián)合
除太原鋼鐵以外，山西省的主要鋼鐵企業(yè)分布在長治、臨汾和運(yùn)城北部等地。這些地區(qū)屬于中國地理范疇的“汾渭平原”，最大特點(diǎn)就是空氣流通不暢，秋冬季污染空氣容易集聚。對于此類地區(qū)，環(huán)保與能源轉(zhuǎn)型壓力巨大，到了秋冬采暖季更加如此，企業(yè)受困于排放超標(biāo)動輒被迫停產(chǎn)。但由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以煤炭相關(guān)的重工業(yè)為主，并不能徹底一關(guān)了之解決問題，探索經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性兼顧的合適轉(zhuǎn)型方式是必然選擇。
鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型比較常見的方式主要側(cè)重于過程降碳，傳統(tǒng)工藝升級改造，打造全流程數(shù)智化，但還有一種比較吸引人，叫做“源頭去煤”，即投資可再生發(fā)電，通過產(chǎn)生綠電開展氫冶金項(xiàng)目達(dá)到減碳目標(biāo)。
2021年10月，一列氫燃料貨運(yùn)列車將煤炭從內(nèi)蒙古白音華煤礦運(yùn)往渤海錦州港，這是“新能源機(jī)車”試運(yùn)行的一部分。圖片來源：Alamy
晉南鋼鐵作為臨汾地區(qū)最大的一家民營鋼鐵企業(yè)，切實(shí)通過煤焦氫鐵聯(lián)營轉(zhuǎn)型，探索出了一些可行的經(jīng)驗(yàn)。其主要做法就是在下設(shè)的焦化廠中將氫氣分離提純作為原料生產(chǎn)成為化學(xué)產(chǎn)品的同時，還設(shè)置更多氫能用途。
一個途徑是氫冶金。除了氫基豎爐直接還原鐵之外，這項(xiàng)技術(shù)目前國內(nèi)仍處于規(guī)模化應(yīng)用前期。晉南鋼鐵應(yīng)用高爐富氫吹噴的一種氫冶金技術(shù)。該企業(yè)內(nèi)部測算，使用這種技術(shù)，一年可以減少焦炭消耗7.7萬噸，減少二氧化碳排放24萬噸。
另外一個途徑就是設(shè)置加氫站，工業(yè)園區(qū)內(nèi)大規(guī)模配置氫燃料重卡，通過自有加氫系統(tǒng)形成完整的零碳閉環(huán)物流平臺。目前，晉南鋼鐵已經(jīng)實(shí)際運(yùn)營超過300輛氫燃料重卡。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)進(jìn)一步規(guī)劃了1300兆瓦光伏“新能源+儲能”項(xiàng)目，成為山西省政府批準(zhǔn)規(guī)模最大的單體光伏發(fā)電項(xiàng)目。一期300兆瓦光伏項(xiàng)目已于2023年1月并網(wǎng)發(fā)電，旨在逐步實(shí)現(xiàn)氫能源從灰到綠的轉(zhuǎn)變。
鋼鐵減碳，轉(zhuǎn)型需要時間
從全國來看，過去3年，鋼產(chǎn)量連續(xù)突破10億噸，雖然2021年和2022年略有下降，但下降幅度很小。而為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國鋼鐵行業(yè)計(jì)劃在2030年相較于2020年整體產(chǎn)量下降8.1%，2050年相較于2030年再降低38.3%以上。但由于中國煉鋼高爐還處于“青春期”，平均還有13年左右的生命周期，強(qiáng)行轉(zhuǎn)型會引發(fā)大面積資產(chǎn)擱淺風(fēng)險(xiǎn)。
坦率而言，單純的技術(shù)轉(zhuǎn)型并非難事。不過，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際的發(fā)展情況，摸索一條能夠兼顧社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，并確保高碳能源和相關(guān)行業(yè)有效轉(zhuǎn)型的穩(wěn)妥兼容之道，是擺在包括政府、企事業(yè)單位乃至普通民眾面前的復(fù)雜難題。
事實(shí)上，早在“3060”目標(biāo)頒布前，基于日趨嚴(yán)峻的環(huán)保要求，鋼鐵及上游焦化行業(yè)就已經(jīng)意識到自身問題，開始逐步削減空氣污染排放和碳排放。“3060”目標(biāo)后正式開展了一系列規(guī)?；D(zhuǎn)型行動，試圖為資源型地區(qū)減碳轉(zhuǎn)型做出積極貢獻(xiàn)。但是，能源轉(zhuǎn)型并非一蹴而就的激烈革命，而是逐步漸進(jìn)探索發(fā)展的變革。借助氫能作為鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型載體并非單純或意外的嘗試，而是帶有工業(yè)革命技術(shù)色彩的競爭。
寇靜娜，太原理工大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)槟茉崔D(zhuǎn)型和可再生能源治理，承擔(dān)多項(xiàng)鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展與轉(zhuǎn)型研究項(xiàng)目。
