践行绿色低碳发展理念,建设最具竞争力钢铁企业:河钢集团有限公司——中国工业碳达峰优秀企业系列报道四十九

2024-01-03 00:00          9898次阅读

为深入贯彻落实党中央、国务院关于“做好碳达峰、碳中和工作”的决策部署,经报国家碳达峰碳中和工作领导小组办公室有关领导同志后,中国工业经济联合会自2022年起,从遴选示范、调查研究和宣传培育三个维度开展中国工业碳达峰“领跑者”企业遴选和研究工作,找出并宣传推广企业优秀成果与案例,助力工业领域更好地开展碳达峰和高质量发展工作。

根据工作计划,中国工业经济联合会将在有关部委、地方政府和行业组织的支持下,持续做好中国工业碳达峰“领跑者”企业遴选和研究工作,到2025年累计找出300家,到2030年累计找出1000家中国工业碳达峰“领跑者”企业。其中,在2022年已经发布的42家首届“领跑者”企业基础上,今年10月已确定60余家2023中国工业碳达峰“领跑者”企业名单,将于2024年1月14日在安徽省合肥市举办的第二届中国工业碳达峰论坛上发布。

现将调研过程中了解到的一些优秀企业成果和案例进行系列报道,为各地方、行业、企业做好工业碳达峰工作,实现工业绿色低碳转型和工业高质量发展提供参考借鉴。

 

河钢集团有限公司(以下简称“河钢”),总部位于河北省石家庄市,是世界上最大的钢铁材料制造和综合服务商之一。河钢以“建设最具竞争力钢铁企业”为愿景,致力于为各行各业提供最具价值的钢铁材料和工业服务解决方案。目前,河钢已经成为中国第一大家电用钢、第二大汽车用钢供应商,世界第二大钒钛材料制造商。

河钢连续14年位列世界企业500强,2022年位居第189位,品牌价值高达1435.86亿元,位居钢铁行业第二,先后荣获世界钢铁协会“可持续发展卓越成就奖”“低碳生产卓越成就奖”,国内唯一入选世界钢协“可持续发展优胜者企业”,2022年入选首届中国工业碳达峰“领跑者”企业,在MPI中国钢铁企业竞争力排名中获“竞争力极强”最高评级,连续7年被评为中国国际化程度最高的钢铁企业,世界钢铁协会执行委员会成员单位、中国钢铁工业协会轮值会长单位,在中国乃至全球钢铁产业布局中占据重要席位。

 

 

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图1 河钢唐钢新区

一、强化顶层设计,确立战略规划及体制机制

河钢秉持“人、钢铁、环境和谐共生”发展理念,以为人类文明制造绿色钢铁为愿景,实施低碳绿色发展行动计划和技术路径,构建节能、减污、降碳、循环、协同的系统化绿色低碳发展战略,明确了企业绿色低碳可持续发展的路径。

“十三五”期间,河钢积极践行绿色发展理念,构建形成了集绿色制造、绿色产业、绿色产品、绿色采购、绿色物流、绿色矿山为一体的绿色制造体系。为积极落实国家“碳达峰、碳中和”的目标要求,河钢围绕工艺流程变革、用能结构优化和绿色钢铁材料,制定了《低碳绿色发展行动计划》并于2022年发布低碳发展技术路线图,计划2025年碳排放量较峰值降10%以上,2030年碳排放量较峰值降30%以上,力争2050年实现碳中和。

 

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图2 河钢低碳发展技术路线图

结合未来低碳发展趋势,河钢制定“6+2”低碳发展技术路线图,通过铁素资源优化、流程优化重构、系统能效提升、用能结构优化、低碳技术变革、产业耦合降碳六大技术路径,精准减少钢铁产业链各环节碳排放,推动能源结构优化,同时自主建设碳数据管理平台和产品全生命周期评价(LCA)管理平台,实施碳排放数据的精准管理和产品全生命周期的环境影响评价,全面推动企业绿色低碳发展。

体制机制方面,河钢强化组织保障和整体统筹,在集团层面成立可持续发展委员会,设立绿色低碳技术、低碳产品价值实现、碳体系管理、ESG体系管理、宣传五个工作组,实现了绿色低碳、社会责任、ESG体系建设等工作的全面统筹管理。河钢在钢铁行业率先成立可持续发展研究中心,以河钢材料院、河钢数字、大河环科、河钢工业、河钢碳资产5家子公司为支撑,全面开展绿色低碳政策研究、课题研究、组织协调,推动前沿技术、材料技术、数字赋能、绿色能源、减污降碳等技术研发示范与应用,深入推动绿色低碳工作各项举措落地。

二、强化自主创新与协同创新,为实现“双碳”目标提供技术支撑

河钢主动承担国家绿色技术研发任务,实施技术产学研用一体化运行,推进突破性减排技术应用,支撑绿色低碳行动实施。

绿色低碳科技创新体系方面,河钢广泛联合社会智力资源,开展关键核心技术研发和产业化应用。相继联合中科院、东大、北科大、昆士兰等国内外知名院校和企业,开展大气污染控制耦合能质增效技术、CCUS、绿氢制备、氢冶金等前沿绿色低碳技术研究,推动技术装备加快向高端化、智能化、绿色化升级。在世界钢铁协会的指导下,成立世界钢铁发展研究院,加强与全球钢铁企业、高等院校、科研院所、协会组织间的交流合作,探索钢铁工业未来可持续发展路径。成立河北省生态环境领域第一家国资国企平台——大河生态环境科技有限公司,以生态环境领域重大需求为导向,打造生态环境领域最具技术创新力和市场竞争力的示范应用平台。

绿色低碳重点专项课题方面,河钢相继主持了“钢铁行业多工序多污染物协同控制技术”“水资源高效利用国家重点研发计划”“钢铁行业水污染全过程控制技术系统集成与综合应用示范”等多项国家重点专项项目,在行业内率先研发源头-过程-末端全过程协同控制技术,建设钢铁行业全过程控制超低排放技术体系,为全行业提供超低排放标准参照,持续引领行业节能减排发展。

关键性减排技术应用方面,河钢成功研发具有国际领先水平的CCUS技术,将二氧化碳捕集并精制成工业级液体二氧化碳和食品级液体二氧化碳,目前已在河钢产线投入应用,每生产一吨直接还原铁可捕集约125千克二氧化碳,年生产二氧化碳副产品约6万吨。牵头成立“河北省CCUS产业技术联盟”,依托河钢丰富的应用场景,构建覆盖碳捕集、碳利用、碳封存、碳核证、碳监测、碳资产的CCUS全流程发展体系,形成了可复制、可推广的钢铁行业深度脱碳全流程、一体化解决方案。

 

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图3 FixCarbon“6C”体系

自绿色低碳发展战略实施以来,河钢累计投资305亿元,实施500余项重点节能减排项目,攻破一大批颠覆性、示范性、关键性技术,通过装备国产化和自主技术集成,打破了国外技术垄断,在行业内具有复制推广价值。建成了国内首台套大型双竖井废钢预热型超高功率直流电弧炉,各项绿色指标达到国际领先水平;首创亚熔盐法高效清洁利用等技术研究,解决了固废处理、末端治理等世界性难题。截至目前,河钢获绿色低碳领域国家科技进步奖2项、河北省科学技术进步奖3项,连续3年荣获环境保护科学技术奖一等奖,入围2022年“科创中国”先导技术榜单,“钢铁行业多工序多污染物超低排放控制技术”被认定为“取得我国钢铁行业超低排放核心技术的重大突破”,入选2019年中国生态环境十大科技进展,推动了钢铁工业可持续发展。

三、突破传统冶炼模式,引领钢铁行业绿色发展新方向

目前,我国钢铁行业仍以高碳排放的“高炉—转炉”长流程炼钢为主,占90%以上,但长流程炼钢技术已难以大幅度降低碳排放。河钢积极实施工艺流程结构性变革,建成全废钢电炉短流程特钢厂、全球首例氢冶金示范工程和绿色化智能化新一代大型联合钢厂,开辟出降低碳排放强度的重要路径。

河钢大力发展氢冶金技术,建成全球首例120万吨焦炉煤气零重整氢冶金示范工程一期,与同等生产规模的传统高炉+转炉长流程工艺相比,每年可减少80万吨、约70%的碳排放,相当于塞罕坝林场1年的固碳量,并在降低污染物排放方面,实现二氧化硫30%、氮氧化物70%、粉尘颗粒80%以上的减排量,成为钢铁行业实现绿色可持续发展的样板,引领钢铁行业迈入“以氢代煤”冶炼“绿钢”时代。河钢与西安交通大学院士团队开展技术合作、与中国石化共建绿色氢能产业链,逐步实现氢冶金示范工程还原气向经济稳定的“蓝氢”和“绿氢”转变,探索近零碳排直接还原铁生产。河钢氢冶金示范工程已形成“氢冶金直接还原关键技术与示范”等6项科技成果,成功入选《国际氢能领先技术成果册》,并拥有《全氧富氢低碳还原熔化炼铁系统及炼铁方法》等44项氢冶金专利,启动编制国家及行业相关标准7项。该项目所生产的绿色低碳热锻模具钢,售价比普通模具钢高50%以上。

 

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图4 河钢全球首例120万吨氢冶金示范工程

河钢应用70多项国际先进的节能减排技术,积极发展“废钢-电炉”短流程炼钢,建成国内首家“全废钢电炉短流程”绿色低碳特钢企业——石钢新区,以废钢为原料,以电和天然气为主要能源,实现零煤、零焦清洁生产,能耗和污染物排放大幅降低,成为钢厂与城市协同发展的示范。相比老厂区,吨钢综合能耗降低62%,吨钢水耗降低46%,颗粒物、SO2、NOx等主要污染物减少75%,二氧化碳减排52%以上。作为行业内首家采用分质盐结晶技术实现浓盐水资源化的企业,石钢达到废水零排放,成为钢铁行业与城市水环境深度融合的样板。在国家生态环境部2022钢铁行业绿色发展水平评估中,石钢获得最高级别的“绿色发展领先水平”评价。河钢在目前已具备600万吨短流程生产能力的基础上,稳步推进工艺流程“长改短”,预计2030年短流程比例提高到27%,助力集团碳排放总量及碳排放强度大幅降低。

河钢结合区位布局调整,行业内首次从长流程工艺设计层面应用冶金流程工程学原理,将下属唐钢新区打造成为环保绿色化、工艺前沿化、产线智能化、流程高效化、产品高端化的世界级现代化沿海钢铁工厂,开创了长流程低碳转型、绿色化生产的新路径。唐钢编制了《钢铁工业绿色工厂设计规范》《钢铁工业绿色园区标准》等文件,建成钢铁绿色技术指标体系及技术数据库;在新区整体布局设计中,植入先进绿色技术,提出物质循环、能源循环及废弃物资源化循环深度融合的绿色钢厂设计理念,实现过程排放最小化;全流程应用130多项绿色制造技术,实施钢铁行业多工序多污染物超低排放控制技术,实现污染物排放比行业超低排放标准再下降10%;实施全工序节能降碳技术,建成全流程能源管控系统和转换体系,实现自发电比例提高到85%以上,吨钢比传统长流程减少二氧化碳排放21%;水重复利用率98.5%以上,实现固废减量化、100%资源化利用。

河钢被中钢协誉为“创造了钢铁企业清洁生产、绿色发展的成功典范”,旗下4家子公司入选环保绩效A级企业,旗下海外公司河钢塞钢获得联合国开发计划署与欧盟联合颁发的“绿色议程”证书。

四、推进清洁能源应用,逐步摆脱化石能源依赖

河钢以氢能、绿电和全钒液流电池储能为突破口,推进清洁能源替代,加快发展非化石能源,提高新能源和可再生能源利用率,逐步构建多元互补清洁能源体系,实现能源结构的转型和升级,逐步摆脱化石能源依赖,旗下7家子公司入选钢铁行业双碳最佳能效标杆示范厂培育企业,为全球应对气候变化和环境保护做出积极贡献。

氢能应用方面,河钢依托庞大的物流业务基础,推动氢能应用于物流全链条,加快物流运输去碳化进程,并逐步推动氢能在生产工艺方面的应用,提高氢能使用比例。一是在业内率先实施“焦炉煤气制氢+加氢服务网点+氢能重卡运营单元”氢能物流一体化运营,大宗物料和产品清洁运输比例达80%以上。二是依托丰富的焦炉煤气副产品氢气,推进加氢站建设,在邯郸、唐山建成我国钢铁行业首批3座固定式加氢站,在建和建成的加氢站预计可服务近400辆氢能重卡。三是采用“氢能联盟+地方政府+企业”模式,率先建成我国第一条“柴改氢”绿色物流链。四是推动氢能应用冶炼生产工艺。加快应用高炉富氢冶炼低碳冶金技术,建成高富氢气体高炉喷吹低碳冶炼技术示范,年可以减少焦炭消耗5.4万吨,降低二氧化碳排放15万吨以上。

 

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图5 河钢氢能重卡投运全国首发式

绿电方面,河钢积极开展绿电交易和可再生能源布局,设立河钢售电公司,对接河钢各子公司绿电需求并实施绿电交易,使河钢成为钢铁行业最早实现绿电交易的企业。目前,河钢累计交易绿电8.09亿度,可降低二氧化碳排放量46万吨。利用光伏发电技术,建成4MWp屋顶分布式光伏发电站、2.5MWp屋顶光伏发电项目,实现并网发电,年可减少约6300吨二氧化碳排放。

储能方面,河钢积极探索全钒液流电池等储能技术应用,提高可再生能源利用率,建成5kW/20kWh全钒液流电池储能系统,实现河北省能源综合利用新突破。目前正在实施5000立方米/年钒电解液、100兆瓦/年钒电池储能装备制造、20000立方米/年钒电解液三期项目建设,支撑风光储氢一体化产业基地建设,加速全钒液流电池商业化进程,以满足河北不同储能场景对全钒液流电池储能技术的需求。

五、推动全产业链协同发展,构建绿色低碳产业生态圈

河钢把握全球绿钢市场发展机遇,瞄准绿色产品的强溢价特点,加强与产业链上下游企业合作,从产品设计、使用和全生命周期碳排放评估入手,加快绿钢产品研制,加快突破更低碳排放、更高性能和更长服役周期的钢铁材料研发,推动全产业链、全过程的绿色低碳协同发展,构建低碳产业生态圈。

绿色钢铁材料研发方面,河钢全面实施《河钢集团低碳排放产品发展规划》,构建“6+6+5”低碳产品矩阵,以高炉转炉低碳长流程工艺、氢冶金、电炉等6条工艺路径,重点打造绿色低碳高档次汽车板、高档次家电板、高品质特钢、高强度中厚板、高端装备用钢6类产品,按照低排放、绿钢、近零碳排放等5个碳排放等级产品,推动低碳排放产品研发,为用户提供绿色低碳材料创新方案。目前,已打造形成河钢HINEX Steel低碳排放产品品牌。

 

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图6 河钢低碳排放产品年度推进实施路线图

钢铁材料全生命周期降碳方面,河钢围绕下游用户需求,加强与下游汽车、建筑、电力等行业用户协同创新,通过钢铁产品的高强长寿、耐磨耐蚀等性能提升,助力下游行业减碳发展。一是汽车用钢方面,与宝马集团开展国内首次绿色低碳钢铁供应链战略合作,开展汽车用钢碳排放全生命周期评价,推进绿色低碳材料技术的创新与应用,成为跨行业协同降碳典范。与长城集团签署《共建绿色低碳产业链战略合作协议》,共建第一家国产品牌汽车绿色供应链。河钢首批超低排放汽车用钢已分别供货宝马集团、长城集团,碳排放相比常规产品降低30%。二是在优特钢和特材方面,依托“氢冶金高品质清洁原料DRI”和“电弧炉‘非涉碳’单元技术”双重优势生产的绿色耐低温角钢,成功用于世界海拔最高特高压直流输电工程——金沙江上游至湖北±800千伏特高压直流输电工程建设。

源头降碳方面,河钢加强与上游产业合作,推动低碳原燃料使用,促进全生命周期低碳排放钢铁材料生产。与上游原材料供应商签署《共同应对气候变化战略合作谅解备忘录》,在氢气直接还原铁、钢渣处理及循环利用,以及铁矿石块矿使用等重点领域深入合作,着力研究温室气体减排技术和路径。在能源领域,加强与中石油合作,加快天然气在河钢短流程冶炼中的使用,实现零煤、零焦的清洁能源结构。与中石化签署共建绿色氢能产业链战略合作框架协议,共同研究氢冶金示范工程绿氢供应综合解决方案。

六、数字化驱动转型升级,为精准降碳赋能

河钢结合国际国内碳市场形势的快速变化,加快新一代信息技术应用与制造业融合发展,自主开发碳中和数字化平台,实现碳数据资产化,为企业实现“双碳”目标提供支撑。

数字化平台方面,河钢自主研发WisCarbon碳中和数字化平台,以碳足迹和碳数据管理为核心,以“数字化”推动低碳钢铁产品认证体系建设,帮助钢铁企业全流程采集、监视和分析碳数据,为钢铁及上下游企业精准降碳提供全流程数字化解决方案服务。依托数字化平台,建成钢铁产品LCA碳足迹评价体系,牵头起草钢铁产品碳足迹评价技术规范团体标准。河钢WisCarbon碳中和数字化平台已获得世界著名的检验和认证机构——南德意志集团符合性认证,为宝马、奔驰、舍弗勒等客户产出9款碳足迹证书,并成立专业公司——北京盈碳科技有限公司,以市场化方式为更多企业精准降碳提供服务。WisCarbon碳中和数字化平台获得中国国际数字经济博览会创新成果奖、中国国际数字经济博览会“青山杯”绿色低碳创新大赛二等奖。

 

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图7 WisCarbon碳中和数字化平台架构

碳排放管理体系方面,河钢以下属各钢铁子公司为应用场景,建成碳排放管理绩效体系,配套制定20余项管理办法,按照“策划、实施、检查、改进”思路,从数据原始记录到公司碳管理专员,形成了三级数据流转台账,为数据准确计量、管理精准高效提供保障,填补行业体系建设空白。

碳数据资产化方面,河钢成立碳资产管理公司,服务于内部碳资产管理。拓展WisCarbon碳资产平台功能,开展碳资产储备和开发,实现企业碳数据配额及履约统一管理、碳资产预警管理、履约风险分析和CCER项目管理,为钢铁企业未来进入全国统一碳市场交易、应对国际低碳贸易壁垒等形成了基础支撑。

钢铁是世界上全生命周期排放最低、循环利用率最高的金属材料,绿色钢铁将会让人类生活更加美好。河钢愿携手全球同行一道,向世界展示钢铁人的责任和担当,把可持续的钢铁产品奉献给人类,用绿色钢铁创造人类更加可持续的美好未来!

 

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联系人:中国工业碳达峰项目组

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