“工業(yè)筋骨”淬煉“工業(yè)明珠”：鋼企碳中和的科技突圍之路

    科技創(chuàng)新是“碳中和”的必由之路，而越是基礎性的工業(yè)制成品，所凝結(jié)的技術(shù)含量越高。在全球氣候變化、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的時代背景下，中國主動承擔起綠色發(fā)展的大國責任，向世界作出“雙碳”承諾。作為工業(yè)文明的皇冠，汽車制造成為外界關注這一目標的焦點，而追本溯源，基礎性的工業(yè)材料是實現(xiàn)終極目標的基石。鋼鐵是工業(yè)文明的基礎。就像陽光、空氣和水，因為它們過于普遍，鋼鐵行業(yè)在促進“雙碳”目標過程中所發(fā)揮的作用隱秘卻關鍵。2022年9月，寶鋼股份發(fā)布公告稱，實現(xiàn)三個減碳超過50%的寶鋼汽車板零件——油箱加強支架、B柱加強板內(nèi)板下部、座椅頭枕連接板的全球發(fā)布。這三個超低碳排放汽車板零件的成功應用，標志著寶鋼的綠色低碳發(fā)展理念愈發(fā)發(fā)揮出“躍升引領”的標桿作用。通過科技創(chuàng)新的探索，寶鋼不僅實現(xiàn)自身在生產(chǎn)過程中的“雙減”，還制造出更為低碳環(huán)保的鋼材，承擔起在節(jié)能減排、綠色低碳方面的雙重歷史職責。尤其是和汽車制造業(yè)的深度合作，寶鋼通過深厚的技術(shù)積累和突破，為鋼鐵行業(yè)樹立起引領和示范標桿，甚至，提升復雜工業(yè)體系的可持續(xù)發(fā)展水平。在剛剛結(jié)束的“第十二屆中國國際鋼鐵大會暨2023年全球低碳冶金創(chuàng)新論壇”上，寶鋼發(fā)出公開宣言，鋼鐵行業(yè)的碳中和對全球應對氣候變化行動具有重要作用，必須凝聚綠色低碳轉(zhuǎn)型共識，以科技創(chuàng)新為驅(qū)動，大力推進國際交流與合作，積極開展低碳綠色轉(zhuǎn)型行動。新材料助力汽車行業(yè)減重“升級”公開數(shù)據(jù)顯示，汽車產(chǎn)業(yè)占全球二氧化碳排放總量的7.3%，是全球碳排放最大的行業(yè)之一。據(jù)IEA國際能源署預計，至2070年，預計汽車的使用量將較2020年翻一番，汽車保有量將增長60%。在“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標要求下，汽車產(chǎn)業(yè)減碳正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。國際上，關于汽車行業(yè)如何減碳，曾演化出不同的路徑抉擇，其中，“全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同降碳”因其接近“第一性原理”，脫穎而出漸漸成為主流思路。在9月19日—20日舉行的“問路碳中和—2023汽車碳中和峰會”上，專門設立了“汽車全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同降碳”論壇，與會者形成共識，汽車產(chǎn)業(yè)鏈深度脫碳，需要更加重視材料端的協(xié)同低碳化。研究表明，汽車質(zhì)量每減少1000kg，油耗可降低 6%-7%。油耗的下降，意味著二氧化碳、氮氧化物等有害氣體排放量的下降。汽車輕量化對汽車節(jié)油、節(jié)電，降低排放和性能改善，甚至是未來能源戰(zhàn)略規(guī)劃有著戰(zhàn)略意義。由此，近年來，汽車輕量化成為現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的方向之一。汽車的主要材料是鋼材，大約占到汽車總重量的70%，其中鋼板占重大約52%。為汽車鋼材減重的重要性不言而喻，但是，這并不是一件容易的事，在減輕重量的同時，還要確保材料的強度和安全性。多年來，寶鋼股份與規(guī)模宏大、鏈條漫長且技術(shù)和工藝復雜的汽車制造業(yè)有著深度合作，已經(jīng)成為全球汽車鋼板供應商，并且創(chuàng)立了SMARTeX新能源車整體解決方案。2023年4月，承載SMARTeX低碳因子的寶鋼第四代超輕型白車身BCB EV? Pro，在全球A級車展——上海國際車展上隆重首發(fā)。該白車身在滿足更嚴苛的碰撞法規(guī)的基礎上，實現(xiàn)了輕量化，整車身僅重308kg，并且創(chuàng)新應用了減碳超60%的超低碳排放材料，從制造端到使用端，綜合減碳可以達到435kg。寶鋼新能源車整體解決方案SMARTeX的示范平臺——寶鋼升級版純電動白車身BCB EV? Pro除了鋼材本身更輕、更耐用的要求之外，汽車輕便化趨勢下，汽車制造商還會嘗試更多的新材料，這意味著，鋼鐵企業(yè)要探索以鋼為主，多元材料共存的發(fā)展路徑。先進材料是寶鋼新能源車整體解決方案SMARTeX的核心內(nèi)容之一，也是寶鋼汽車板深耕三十余年的領域。2022年寶鋼冷軋汽車板銷量突破890萬噸；在鋁硅熱成型材料領域，寶鋼通過十多年的自主研發(fā)已經(jīng)解決了該材料的“卡脖子”問題，形成了實現(xiàn)完整的熱成型產(chǎn)品家族，和全流程使用技術(shù)與解決方案。此外，寶鋼進一步拓展在鋁合金、鎂合金、碳纖維方面的能力，并在寶鋼第四代升級版超輕白車身BCB EV? Pro上進行示范應用。近兩年來，寶鋼股份與北京奔馳、舍弗勒集團等合作伙伴簽署低碳綠色發(fā)展的相關協(xié)議，在鋼鐵脫碳領域加強合作。在原料采購端，積極構(gòu)建原料采購供應鏈碳管理體系，在工業(yè)品采購端完成了一千多個產(chǎn)品“碳足跡”計算。在“全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同降碳”領域，寶鋼股份正緊鑼密鼓發(fā)揮“鏈長”作用，帶動上下游企業(yè)全生命周期減碳?？萍紕?chuàng)新引領行業(yè)“減碳”科技創(chuàng)新的作用，不僅體現(xiàn)在為產(chǎn)業(yè)鏈提供更為輕便、低碳、安全的鋼鐵材料，還表現(xiàn)在自身進行生產(chǎn)活動時的減碳減排。目前，寶鋼實現(xiàn)了超低碳排放鋼鐵材料在汽車零部件的示范應用，國際專業(yè)第三方檢測認證機構(gòu)為寶鋼頒發(fā)的產(chǎn)品碳足跡核查聲明顯示，基于全廢鋼電爐冶煉生產(chǎn)的普冷產(chǎn)品和熱鍍鋅產(chǎn)品的全生命周期碳排放，較常規(guī)流程降低比例超過60%，分別達到65%和66%。同時，零件從簡單的安裝支架，到復雜的B柱內(nèi)板零件，均實現(xiàn)了良好的成型性，實現(xiàn)了超低碳排放鋼鐵材料在汽車零部件的示范應用。據(jù)國際鋼鐵協(xié)會的統(tǒng)計研究，每1噸廢鋼的應用，可減排1.5噸的二氧化碳，同時還可節(jié)省1.4噸鐵礦石、0.74噸煤和0.12噸的石灰石消耗。汽車板是對殘留元素要求最高的鋼鐵產(chǎn)品之一。寶鋼技術(shù)團隊通過對廢鋼的特殊控制和處理，從源頭開始確保鋼中Cu、Ni、Cr、Sn等殘留元素在較低的水平，同時冶煉時采用特殊工藝防止鋼水污染。成分分析表明，殘留元素完全滿足該鋼種的成分設計要求。同時，采用常規(guī)轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程試制的產(chǎn)品力學性能的比較結(jié)果顯示，兩者力學性能相當。寶鋼股份氫基豎爐項目此外，以氫基豎爐為核心的氫冶金工藝，是寶鋼碳中和冶金技術(shù)的重要路徑之一。即通過風能、光伏等可再生能源發(fā)電制取“綠氫”，使用“綠氫”來還原鐵礦石生產(chǎn)鋼鐵，在生產(chǎn)過程中基本不產(chǎn)生溫室氣體，將從源頭上杜絕碳排放，是可實現(xiàn)近零碳排放的鋼鐵冶煉過程。2022年2月15日，寶鋼零碳示范工廠百萬噸級氫基豎爐正式開工，該項目是國內(nèi)首座百萬噸級氫基豎爐。氫基豎爐項目預計2023年年底建成投產(chǎn)。同時，寶鋼還積極開展富氫碳循環(huán)高爐試驗。2020年，寶鋼與八一鋼鐵合作改建430m3常規(guī)高爐為富氫碳循環(huán)高爐，并與其它輔助配套工藝裝備一起，集成為低碳冶金創(chuàng)新試驗平臺。經(jīng)近半年的工業(yè)試驗，成功打通了全氧冶煉煤氣循環(huán)及噴吹的工藝流程，基本實現(xiàn)了穩(wěn)定順行、大幅減碳的技術(shù)目的，也證實了富氫碳循環(huán)高爐工藝技術(shù)具備巨大的減碳潛力。據(jù)測算，以富氫碳循環(huán)爐年產(chǎn)60萬噸鐵水為例，可年減碳15萬噸，相當于再造一座81平方公里的森林。作為鋼鐵行業(yè)的“圖騰”，寶鋼在鋼鐵制造過程中孜孜以求的低碳追求，不僅僅只是作為標桿企業(yè)的以身作則，更是一種依托自身強大的技術(shù)積累和探索，對整個行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展路徑的引領和示范。鋼鐵行業(yè)的綠色宣言除了構(gòu)成汽車制造的基礎性材料之外，鋼材在整個現(xiàn)代工業(yè)中應用的十分廣泛，是工業(yè)文明的“筋骨”，所以，鋼鐵材料輕便化、耐用性、安全性的科技創(chuàng)新，對整個工業(yè)體系的低碳化水平，是一個根本性提升；此外，因為應用范圍廣、需求量大，鋼鐵冶煉行業(yè)本身就是一個龐大的工業(yè)體系，生產(chǎn)冶煉過程中的減碳、減排，直接關系到全社會的“雙減”目標能否高效達成。2020年9月22日，第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，中國宣布將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。這意味著作為世界上最大的發(fā)展中國家，中國需要完成全球最高碳排放強度降幅，用全球歷史上最短的時間完成從碳達峰到碳中和的目標。這無疑是一場硬仗，需要付出極其艱巨的努力。在這個過程中，鋼鐵行業(yè)責任重如泰山。當仁不讓，2022年，寶鋼發(fā)布中國鋼鐵企業(yè)首份氣候行動報告，詳盡闡述了寶鋼碳中和工作中長期目標及行動路徑規(guī)劃，以及公司綠色低碳產(chǎn)品布局。寶鋼股份表示，鋼鐵行業(yè)是高能源強度行業(yè)，中國鋼鐵行業(yè)碳排放約占國內(nèi)碳排放總量的15%，對全球氣候變化影響巨大?！?021年氣候行動報告》顯示，寶鋼重點從極致能效、氫基豎爐、綠色能源助力、富氫碳循環(huán)高爐、智慧制造、加大廢鋼利用六大方面入手，推進鋼鐵制造端綠色化進程。同時，寶鋼通過“生產(chǎn)低排放產(chǎn)品”和“為客戶提供更具競爭力的全生命周期低碳產(chǎn)品”兩個維度，持續(xù)在能源、汽車、電機等多領域提供低碳產(chǎn)品及解決方案。此外，寶鋼開發(fā)碳數(shù)據(jù)管理平臺ICD，首創(chuàng)將大數(shù)據(jù)和信息化手段用于LCA，以每個物料為紐帶，建立包含全流程能耗、工藝、質(zhì)量數(shù)據(jù)的物料樹模型，以及基于LCA方法論的生命周期碳排放模型，可進行與力學性能檢測一樣的產(chǎn)品碳足跡快速評估，向用戶交付細化碳足跡數(shù)據(jù)。寶鋼股份全景圖寶鋼從2018年開始綠色電力交易，2021年達到13.7億千瓦時，同時大力開發(fā)建設廠房屋頂光伏，裝機容量從2019年的90MW到2021年的196MW，成為國內(nèi)最大的屋頂光伏項目，計劃2027年屋頂光伏裝機達到500MW。寶鋼股份表示，公司在加快各類低碳技術(shù)創(chuàng)新進度的同時，深耕下游低碳產(chǎn)品市場，攜手全產(chǎn)業(yè)鏈奔赴凈零碳未來。應對氣候變化的挑戰(zhàn)是現(xiàn)實、嚴峻、長遠的，公司將持續(xù)推進綠色低碳轉(zhuǎn)型，聚焦于探索更多減碳途徑，采用負責可信賴的氣候行動措施，為構(gòu)建碳中和社會作出積極貢獻，努力創(chuàng)造美好的可持續(xù)發(fā)展未來?！傲?023年實現(xiàn)二氧化碳排放達到峰值，2025年具備減碳30%工藝技術(shù)能力，2035年力爭減碳30%，2050年實現(xiàn)‘碳中和’?！睂氫摴煞莸囊晃回撠熑吮硎荆鳛橹袊笮同F(xiàn)代化鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，寶鋼將堅定“做鋼鐵業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的示范者，做未來鋼鐵的引領者”的歷史使命，推動鋼鐵業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。

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