《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，要支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达到碳排放峰值。钢铁行业是除能源以外碳排放量最大的工业行业，绿色低碳发展已经成为钢铁行业转型发展的核心命题，也是钢铁行业实现高质量发展的必由之路。推动我国钢铁行业低碳转型示范，刻不容缓。
钢铁行业碳排放现状及面临的挑战
我国钢铁工业碳排放量约占全国碳排放总量的15%左右，是我国碳排放量最高的制造业行业，迫切需要通过加速低碳转型，降低全社会碳排放量，确保国家碳达峰与碳中和目标顺利实现。
钢铁行业涵盖能源、化工、建材等多项工艺类型，是工艺流程最复杂的行业之一，包括燃煤与燃气发电、供热锅炉、炼焦与焦炉煤气深加工、炼铁与炼钢、石灰与超细粉等工艺，分别属于电力、热力、传统煤化工、金属冶炼、建筑材料等行业。上述行业碳排放总量占全国排放总量的一半以上。钢铁行业的碳达峰与碳中和路线包括控制产量、节能减排、清洁能源替代、氢能利用、碳捕集利用封存（以下简称CCUS）等，具有普适性。因此，钢铁行业的低碳转型将对所有工业行业具有示范意义。
钢铁产品是“工业粮食”，对制造业碳达峰与碳中和具有重要带动作用。钢铁行业是工业化国家的基础工业之一，钢铁产品是基础设施建设、汽车制造、船舶制造、装备制造、国防建设等领域的主要原材料。因此，从产品全生命周期碳排放角度来看，钢铁行业低碳转型对制造业整体减碳具有重要带动作用。
我国钢铁行业吨钢碳排放量约为1.7吨/吨粗钢-1.8吨/吨粗钢，按照2020年10.65亿吨钢产量计算，碳排放总量超过18亿吨。从工艺流程来看，高炉—转炉工艺碳排放量约为1.8吨/吨粗钢-2.2吨/吨粗钢，电炉工艺碳排放量约为0.4吨/吨粗钢-0.8吨/吨粗钢。从工序来看，铁前工序碳排放量占比超过70%，主要集中在炼铁和焦化工序。
在实现低碳转型发展方面，我国钢铁行业面临不少挑战。一是钢铁体量大。我国钢铁行业产能产量稳居世界第一， 2020年粗钢产量约占世界总产量的57%。2021年粗钢产量仍在增长，其中一季度粗钢同比增长15.06%，5月上旬同比上升7.44%。产量提高意味着排放增长，若产量持续增长，将给碳达峰带来困难。
二是工艺结构不合理。我国钢铁行业工艺流程以碳排放量高的高炉—转炉工艺为主，占比约90%，而排放量占比较低的电炉工艺仅占10%。受限于电炉原料废钢使用比例较低的限制条件，不考虑政策鼓励因素，电炉工艺占比提高困难，行业碳排放总量很难降低。
钢铁行业碳达峰碳中和的路径建议
为推动钢铁行业低碳转型发展，实现碳达峰碳中和目标，笔者建议从以下方面着力。
一是严格控制产能产量。继续压减粗钢产能。一方面，持续淘汰落后钢铁产能，修订产业政策加严淘汰底线，逐步将4.3米及以下焦炉、450立方米及以下高炉纳入淘汰范围。优化工作机制，严防已淘汰产能死灰复燃。另一方面，严控新增产能，加严产能减量替代要求，并严控重复替代情形。
同时，提高钢材产品性能，延长使用寿命。通过提高钢材产品性能，采取“以细代粗、以薄代厚、以轻代重”的方式，在不降低用钢行业产品质量的前提下，减少钢材使用量。比如，输电铁塔用高强钢材替代普通钢材可减少10%以上的钢材用量，脚手架用高强型钢代替普通焊管可减少约30%的钢材用量。优化钢材产品制造工艺，延长使用寿命，减少钢材用量。比如，通过与国外同类产品对标，轴承钢平均使用寿命还有延长一倍的潜力，据此可减少此类钢材用量50%。
优化钢铁产品进出口政策。通过调整产品出口政策，降低或取消除硅钢等高端产品以外的出口退税，以及部分生铁、铬铁、直接还原铁等初级产品进口关税。适当提高生铁、铬铁等初级产品出口关税，鼓励进口、减少出口，减轻粗钢产量增长的压力。
二是优化配置钢铁工艺流程。鼓励短流程工艺。出台电炉短流程炼钢优惠政策，对电炉建设项目，在产能替代环节予以政策倾斜。对电炉企业采取优惠电价、减征税费等措施，并在碳排放权交易配额分配过程中充分考虑其与长流程的差异性。加快推动完善废钢市场，适时推广建筑钢结构，提高全社会废钢保有量。同时，规范废钢消费领域，可对废钢合规使用予以补贴和鼓励。
优化长流程工艺。一方面，严格控制高炉—转炉流程占比，在建设项目产能减量替代的基础上，增加碳排放量减量或倍量替代前置条件。对于碳排放量居高不下的企业，通过提高电价等方式提高其排放成本。另一方面，鼓励发展碳排放量较低的直接还原、稳定可靠的熔融还原等非高炉炼铁工艺。
三是深度挖掘节能降碳潜力。提高节能技术应用比例。结合钢铁行业超低排放推进进度，持续提高烧结烟气循环、燃气蒸汽循环发电、炉顶余压发电、烟气余热回收、高炉渣余热回收、钢渣余热回收、一包到底、高炉煤气热值提升等节能技术，进一步降低全行业能耗，减少行业碳排放总量，实现减污降碳协同。
优化传统技术节能效果。提高余热发电机组的转化效率，将中低温余热回收工艺改进为高温高压工艺，进而提高余能利用率，降低能耗。优化烧结烟气循环工艺中的烟气来源，提高高温烟气循环比例，进一步降低烧结工序能耗，减少碳排放量。
四是探索低碳氢能冶炼路径。近期，在现有高炉—转炉长流程工艺占比高的大背景下，充分借鉴日本和欧盟经验，推动宝钢等高炉富氢冶炼试验项目，研究炉顶煤气循环、高炉喷吹富氢气体等技术路线大规模铺开的可行性。今后还可密切关注欧盟钢铁行业低碳冶炼技术研发进展，推动河钢等氢能冶炼试验项目，系统开展氢能炼钢、氢气直接还原、熔融电解铁矿石等技术路线研究。
五是储备开发CCUS技术。配合高炉炉顶煤气循环、二氧化碳富集等技术，探索通过钢铁、化工耦合的方式，深入开展二氧化碳捕集、利用、封存等技术集成示范研究。
作者单位：生态环境部环境工程评估中心
