碳实践｜钢铁行业减碳怎么做？一文看懂绿色钢铁双碳未来

引言
钢铁行业是能源密集型行业的代表，也是工业系统中的支柱性产业。在经济的强力驱动下，中国钢铁行业占据了世界钢铁行业的半壁江山，中国粗钢产量已占到世界总产量的50%以上。但在能源利用效率方面，中国钢铁行业相比发达国家仍有较大提升空间。作为温室气体排放量最高的工业产业之一，钢铁行业的减碳任重而道远。

钢铁行业碳排放概况
1.全球钢铁行业碳排放概况
2023年，全球钢铁行业二氧化碳排放强度为1.92吨二氧化碳/吨粗钢。其中，高炉—转炉流程的二氧化碳排放强度最高，达到2.32吨二氧化碳/吨粗钢；以废钢为原料的电炉流程排放强度最低，为0.70吨二氧化碳/吨粗钢。钢铁行业碳排放占全球总排放量的8.8%，2022年全球粗钢产量18.9亿吨，直接碳排放总量约为36亿吨。
2.中国钢铁行业碳排放概况
中国是全球最大的钢铁生产国，2023年粗钢产量10.19亿吨，占全球总产量的50%以上。中国钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量的15%左右，是仅次于发电行业的第二大碳排放行业。中国钢铁行业以长流程为主，粗钢产能约占90%，碳排放强度较高。据中国钢铁工业协会数据显示，截至2024年底，共有171家钢铁企业完成或部分完成了超低排放改造和评估监测，占粗钢产能70%以上。

钢铁行业碳排放政策背景
1. 国内政策纳入全国碳市场：2025年，钢铁行业将被纳入全国碳市场，这将推动钢铁企业参与碳交易，加速低碳化进程。碳约束与激励机制：通过政策激励、标准约束和市场引导，推动钢铁行业低碳转型。例如，为钢铁产能集中的省份增设特色指标，试点省级钢铁行业碳预算制度。区域协同与绿色采购：鼓励上下游产业耦合，共建低碳钢铁生态产业链。政府还支持绿色技术创新，推动氢冶金、碳捕集与利用等技术的应用。

2. 国际政策欧盟碳边境调节机制（CBAM）：2026年1月1日起正式实施，钢铁行业作为高碳泄漏风险行业，免费配额将逐步减少，到2032年完全取消。英国碳关税：英国计划于2027年启动碳关税，覆盖钢铁等行业。

钢铁行业碳排放减排路径
►国内减排路径
控制粗钢产量：通过环保和能耗等指标，有针对性地管理粗钢产量。
能效提升：推动产能升级、卓越运营和原辅料优化，预计到2050年能效提升可贡献全行业15%的二氧化碳减排量。
低碳技术推广：重点发展氢冶金、碳捕集利用与封存（CCUS）等技术。
钢铁煤气低碳利用：通过钢化联产等方式，将煤气的利用价值最大化。
►国际减排路径
欧盟：通过碳市场管控钢铁碳排放，推动钢铁行业向绿色转型。例如，欧盟碳市场（EU ETS）采用基准线法分配碳配额，推动钢铁企业提高碳效率。
综上所述，钢铁行业在全球碳减排中扮演着重要角色，面临着巨大的挑战和机遇。各国通过政策引导、技术创新和市场机制，推动钢铁行业向低碳化转型。

钢铁行业碳管理发展趋势
国内趋势
低碳技术推广：推动钢铁行业向低碳化转型，包括优化生产流程、提高废钢利用率、发展氢冶金技术等。
产业结构调整：未来粗钢产量将逐步下降，同时废钢资源的利用量将显著增加，预计到2060年废钢资源消费量将接近翻倍。
绿色产品需求增长：随着“双碳”目标的推进，市场对低碳钢材的需求将增加，推动钢铁企业生产绿色钢材。
欧盟趋势
减排压力增大：随着碳市场配额总量的持续收紧，钢铁行业的减排责任和成本压力增大，推动企业加快低碳转型。
绿色钢材概念强化：欧盟钢铁行业对产品含碳量的关注度增加，绿色钢材的市场需求和生产规模不断扩大。
低碳技术研发与推广：利用碳市场收益支持钢铁行业的低碳技术研发和推广，推动行业向智能化、低碳化方向发展。
总体来看，国内外钢铁行业的碳管理政策和趋势都指向了更严格的碳排放约束、低碳技术的推广以及绿色产品的市场需求增长。

钢铁行业如何减碳
（一）推动创新性转型，实现可持续发展对钢铁行业来说，基于废钢的电炉炼钢生产路线以及采用天然气和氢气的创新技术方案为实现碳中和奠定了基础。为了满足这些需要，相关的基础设施也将得到进一步发展，比如可再生能源系统的扩大和H₂-CO₂生态系统的开发。在此基础上更进一步，结合采用高炉-转炉加电弧炉组合的钢厂将成为钢铁企业逐步转向电炉炼钢过程的一个主要趋势。随着转型的推进，熔分炉（Smelter）的采用将催生“两步法”炼钢。各种有效方案的陆续开发，将使钢铁行业逐步实现碳中和目标。生产企业正在抓紧时机改变现有生产路线，以持续获取回报。
（二）推动数字化发展，完善供应链绿色技术的实现需要合适的供应链。钢铁企业减少碳排放最具价值的原料是废钢，废钢循环利用是减少炼钢碳排放的一种有效方法。不过，在生产高等级钢种时，由于铜等污染物的缘故，目前符合要求的废钢供应量十分有限。对此，普锐特冶金技术和SICON联合开发了数字化废钢处理方案，以获得“加工废钢”，但仍难以跟上钢铁需求增长的速度。本世纪初，全球钢铁产能大幅提高，而钢铁将以平均40年的寿命周期回归循环经济，这一趋势有利于新建更多的电弧炉，以对达到寿命末期的钢铁废料进行处理，从而增加废钢使用量。
（三）碳捕集与封存钢铁行业的资产寿命通常超过40年，印度、中国和其他地区的许多上游炼铁设施的寿命还很长。在这种情况下，碳捕集与封存（CCS）将会起作用。碳捕集与封存需要先进的技术，比如三菱重工的KMCDR胺洗涤器碳捕集系统。捕集之后，浓缩的纯二氧化碳可以被压缩并安全地封存在地下。另外，它还可以用于提高石油采收率或制造基础化学品。例如，LanzaTech的微生物发酵专有技术能够将CO₂、CO和H₂转化成乙醇或其他基础化学品。

小结
作为仅次于发电行业的第二大碳排放来源，钢铁行业的减排对实现碳达峰碳中和目标至关重要。但与任何一个行业的减碳一样，这并不是仅凭行业自身就能够实现的，需要下游用户、政府、金融机构等多方共同推进，形成合力。全球气候变化广受关注，这对重工业来说既是挑战，也是打造可持续未来的机遇，未来前景将取决于高强度、可持续、可回收利用的绿色钢铁，钢铁企业需要积极应对挑战，把握绿色转型的机遇，推动行业的可持续发展。