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如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)減碳?大家基本達(dá)成了一個(gè)共識(shí):靠修修補(bǔ)補(bǔ)已經(jīng)沒(méi)有辦法了 | 朱慶山

 嘟嘟7284 2023-10-06 發(fā)布于北京

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我們應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)減碳?

大家基本達(dá)成了一個(gè)共識(shí):

靠修修補(bǔ)補(bǔ)已經(jīng)沒(méi)有辦法了,

所以要對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行重塑。

朱慶山 · 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員

格致論道第83期 | 2022年6月25日 北京

大家好,我是來(lái)自中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所的朱慶山。

從第一次工業(yè)革命開(kāi)始,機(jī)器對(duì)人工的替代,使我們征服自然的能力得到大幅提升。我們上天入地,似乎無(wú)所不能。

人類享受著工業(yè)帶來(lái)的便利,同時(shí)也承受著它帶來(lái)的污染。著名的倫敦光化學(xué)霧事件曾在很短的時(shí)間內(nèi)造成了12000人的死亡,而我們自己對(duì)空氣污染狀態(tài)也不陌生。

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不過(guò),人類是解決問(wèn)題的高手,我們現(xiàn)在已經(jīng)能很好地控制這些污染物。倫敦、北京如今都是藍(lán)天白云,似乎一切非常美好,好像我們已經(jīng)解決了工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。真的是這樣嗎?應(yīng)該說(shuō),有形的污染物已經(jīng)被解決了,大家現(xiàn)在越來(lái)越關(guān)注看不見(jiàn)、摸不著的污染物——二氧化碳(CO?)。

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▲ 溫室氣體,包括CO?、CH?、N?O、PFCs、HFCs、SF?

二氧化碳有什么問(wèn)題?它有毒嗎?實(shí)際上二氧化碳無(wú)處不在,人類無(wú)時(shí)無(wú)刻不在呼吸著它。我們之所以關(guān)注這種氣體,是因?yàn)樗幸环N特殊的能力:溫室效應(yīng),它可以把地球上的紅外線反射回來(lái)。

具有這種能力的不僅僅是二氧化碳,還有甲烷(CH?)、一氧化二氮(N?O)、氫氟烴(HFCs)等氣體。當(dāng)這些氣體濃度低的時(shí)候,它們就像給地球穿了件夾克,讓地球能夠保持一個(gè)合適的溫度;當(dāng)它們的濃度高了以后,就像給地球穿上了棉襖,地球的溫度便會(huì)上升。所以我們說(shuō)的全球氣候變暖,相當(dāng)于是地球“發(fā)燒”了。

我們知道發(fā)燒非常難受,也會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題。如果地球“發(fā)燒”了,同樣會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。據(jù)統(tǒng)計(jì),在2004-2018年間,幾乎有2/3的極端天氣都與全球變暖有關(guān)。

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▲ 巴黎協(xié)定:全球溫升控制在2℃以內(nèi),努力控制在1.5℃以內(nèi)

為了解決這個(gè)問(wèn)題,在2015年,全世界最有權(quán)勢(shì)的一群大佬在巴黎開(kāi)了場(chǎng)會(huì),表示我們要努力把地球的溫升控制在1.5度以內(nèi)。

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控溫的核心實(shí)際上是控制二氧化碳的濃度,就像圖中的這條線一樣。那么二氧化碳濃度為什么會(huì)上升呢?是因?yàn)槲覀兣欧诺亩趸汲^(guò)了我們消耗的量。要想數(shù)值不上升,顯然排放量與消耗量必須相等,也就是我們所說(shuō)的碳中和。我們國(guó)家已經(jīng)承諾爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

工業(yè)排放的碳來(lái)自哪里?

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那么我們來(lái)看一看我國(guó)碳排放的情況。根據(jù)丁仲禮副委員長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)所做的研究,目前我們國(guó)家的碳排放大概是100億噸,其中排在第一位的是電力,其次是工業(yè),占了39%。如果將工業(yè)進(jìn)一步細(xì)分,大體上可以分為鋼鐵、有色、化工、建材這四大塊。工業(yè)為什么會(huì)排放這么多二氧化碳呢?下面,讓我們一同追尋工業(yè)的碳足跡。

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▲ 噸鋼CO?排1.8-2.2t

首先是鋼鐵行業(yè)。煉鐵的過(guò)程可以理解為把三氧化二鐵(Fe?O?)里面的氧去掉,然后得到金屬鐵。傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式是用碳跟氧結(jié)合,這樣就會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。按照方程式的理論計(jì)算,每噸鐵的二氧化碳排放大概在1.18噸。但制作鋼鐵的實(shí)際過(guò)程比這個(gè)復(fù)雜的多,是一個(gè)很長(zhǎng)的流程。

像上圖所顯示的,我們煉鐵需要1600度的高溫,升溫通常需要通過(guò)碳加熱來(lái)實(shí)現(xiàn),所以實(shí)際上會(huì)多消耗一些。高爐煉鐵的這個(gè)過(guò)程可能需要排放1.3噸,但我們還要做些原料準(zhǔn)備,還要進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煉鋼等,所以一噸鋼的總體碳排放量就達(dá)到1.8-2.2噸。

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▲ 噸鋁CO?排放16.6t

我們?cè)賮?lái)看看有色。有色的碳排放主要是由電解鋁造成的,電解鋁的過(guò)程其實(shí)也是把氧化鋁(Al?O?)中的氧去掉。這時(shí)候僅僅靠碳就不夠了,還需要電,整個(gè)過(guò)程的理論電耗大概在6300度左右。如果按照?qǐng)D中的公式進(jìn)行計(jì)算,理論上說(shuō)制作1噸鋁可能需要排放7.6噸的二氧化碳。


與鋼鐵一樣,它是一個(gè)很長(zhǎng)的流程,實(shí)際的二氧化碳排放在16噸左右。
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▲ 噸熟料CO?排放 0.89t

建材中最重要的是水泥。燒水泥的過(guò)程基本上就是氧化鈣(CaO)跟二氧化硅(SiO?)反應(yīng)生成硅酸鈣。從方程式上看,其實(shí)沒(méi)有二氧化碳的參與,但氧化鈣的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)放出二氧化碳。所以按照方程式計(jì)算,碳酸鈣分解氧化鈣的過(guò)程大約會(huì)排放0.53噸的二氧化碳。根據(jù)這個(gè)流程,1噸水泥熟料燒下來(lái)大概會(huì)排放0.9噸二氧化碳。

接下來(lái)看化工。化工的產(chǎn)品特別多,所以我以合成氨為例和大家介紹一下。為什么選合成氨?因?yàn)槲艺J(rèn)為它是對(duì)人類影響最大的化工產(chǎn)品。由于合成氨的發(fā)明,我們的糧食產(chǎn)量得到大幅增加。

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▲ 左圖:中美化肥使用量與糧食總產(chǎn)量對(duì)比
右圖:三位諾獎(jiǎng)得主及相關(guān)成就

左圖中的紅線代表著我國(guó)的糧食總產(chǎn)量。在過(guò)去的幾十年里,它差不多翻了3倍,其中合成氨功不可沒(méi)。合成氨也得過(guò)3次諾貝爾獎(jiǎng),它的開(kāi)創(chuàng)者哈伯被認(rèn)為是“從空氣中發(fā)明面包的魔術(shù)師”。

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▲ 合成氨碳排放

合成氨的化學(xué)反應(yīng)看起來(lái)比較簡(jiǎn)單:氫氣加氮?dú)馍砂保赃@個(gè)方程式里面也沒(méi)有二氧化碳。但是制造氫氣的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,我們一般把這種氫氣稱為灰氫。按照方程式來(lái)看,制造1噸氨氣需要排放二氧化碳1.9噸。雖然方程式很簡(jiǎn)單,但是合成氨的過(guò)程非常復(fù)雜,最終我們可能需要排放4-5噸的二氧化碳。

工業(yè)的低碳重塑之路

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前面介紹了這么多的工業(yè)過(guò)程,排放了這么多二氧化碳,那我們應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)減碳?大家基本達(dá)成了一個(gè)共識(shí):靠修修補(bǔ)補(bǔ)已經(jīng)沒(méi)有辦法了,必須要對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行重塑。

工業(yè)產(chǎn)品非常多,它們有沒(méi)有一些共性?通過(guò)分析,我們發(fā)現(xiàn)還是有一些共性存在的。目前,我們的工業(yè)需要化石能源的支撐,它本質(zhì)上提供了三件重要的事情。

第一,提供了熱量。因?yàn)楹芏喾磻?yīng)都是在高溫下進(jìn)行的,所以我們需要加熱,通過(guò)燃燒化石能源提供熱量;第二,提供了電力,驅(qū)動(dòng)了工業(yè)過(guò)程中電氣設(shè)備的運(yùn)行;第三,它還提供了原料:碳、一氧化碳,它們可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成別的原料。

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▲ 低碳重塑三要素:能源 原料 流程

要對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行重塑,就是要替代化石能源。用什么來(lái)替代呢?顯然我們可以用太陽(yáng)能。比如我們可以通過(guò)聚光鏡獲得高品質(zhì)的熱源,這個(gè)熱源就可以替代化石能源產(chǎn)生的熱;第二,我們可以通過(guò)光伏、風(fēng)電產(chǎn)生綠色的電力,它可以替代化石能源產(chǎn)生的電;第三,通過(guò)生物質(zhì)可以產(chǎn)生生物碳、生物氣,這也可以作為很好的替代原料。

通過(guò)上圖可以看出,為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程的低碳重塑,首先要改變能源,其次是原料,那就像人吃的東西變了以后,流程當(dāng)然也要發(fā)生改變,所以說(shuō)低碳重塑的三個(gè)要素是能源、原料和流程。下面我們來(lái)看一看,具體可以怎樣改變、重塑這些流程。

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▲ 熱化學(xué)到電化學(xué)

首先,我們可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)去替代傳統(tǒng)的熱化學(xué)反應(yīng)。就像這兩張圖顯示的,煉鐵的過(guò)程需要通過(guò)碳還原三氧化二鐵,事實(shí)上電很容易還原鐵離子,鐵離子得到電就生成鐵,這是高中化學(xué)里面就有的反應(yīng)。

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電化學(xué)反應(yīng)是一類非常廣泛的應(yīng)用。像這張圖所顯示的,二氧化碳加水加上電子可以合成各種各樣的化學(xué)品,這也是現(xiàn)在學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

第二個(gè)重塑的路徑是用光化學(xué)反應(yīng)替代熱化學(xué)反應(yīng)。在太陽(yáng)光的照射下,通過(guò)催化劑的作用可以把水分解成氫氣加氧氣。當(dāng)然,在催化劑的作用下,也可以把二氧化碳加水合成含氧化合物。有時(shí)候我們還可以把電、光結(jié)合起來(lái),生成更多的化合物。

第三個(gè)重塑的路徑就是用氫替代這些化石原料。前面我們介紹,鐵是利用碳還原三氧化二鐵反應(yīng)得到的,其實(shí)也可以通過(guò)氫還原。而這個(gè)氫是由“綠電”的電解水產(chǎn)生的,所以被稱之為“綠氫”。

第四,可以用綠色能源供熱替代高碳供熱或者化石能源的供熱。化學(xué)反應(yīng)都需要熱量,這些熱量傳統(tǒng)上都是由燃燒化石能源來(lái)提供的。就像做水泥的過(guò)程需要1400度的高溫。而有了綠氫以后,我們可以“燒氫不燒碳”,這樣就不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。當(dāng)然,我們還可以直接用電加熱,甚至通過(guò)太陽(yáng)光加熱。

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▲ 中國(guó)科學(xué)院電工研究所王志峰研究員團(tuán)隊(duì)提供

前面提到了聚光鏡,這張圖顯示的就是通過(guò)聚光鏡聚光產(chǎn)生高溫的熱,以此來(lái)燒水泥,燒出來(lái)的水泥質(zhì)量也非常好。

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▲ 鋼-化、有色-化、建材-化聯(lián)產(chǎn)

最后,我們可以通過(guò)流程耦合替代單一的耦合。工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很多二氧化碳,以水泥為例,碳酸鈣分解生成氧化鈣加二氧化碳,二氧化碳本身無(wú)法避免。如果僅僅通過(guò)單一的工業(yè),其實(shí)它是沒(méi)辦法解決的。

如果我們把二氧化碳跟綠氫耦合,就可以生成一氧化碳。大家知道一氧化碳是一種萬(wàn)能的合成氣,它可以合成各種各樣的化學(xué)品。比如我們可以合成甲烷,也就是天然氣的主要成分;可以合成汽油,也可以合成甲醇。甲醇既是產(chǎn)品,也是一種中間產(chǎn)品,它還可以進(jìn)一步加工為烯烴、合成乙醇等等。

這樣的話,通過(guò)與綠氫結(jié)合,工業(yè)二氧化碳就可以生成品類豐富的化學(xué)品。這些化學(xué)品原來(lái)需要通過(guò)化石能源來(lái)獲得碳,現(xiàn)在就有鋼化聯(lián)產(chǎn)、有色跟化工聯(lián)產(chǎn)、建材跟化工聯(lián)產(chǎn)等途徑,用聯(lián)產(chǎn)的方式來(lái)降低碳的排放。

以氫冶金:未來(lái)新趨勢(shì)

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為了更好地說(shuō)明重塑的具體過(guò)程,我以氫冶金為例來(lái)給大家做一些簡(jiǎn)單的介紹。氫冶金就是用氫氣替代碳去還原三氧化二鐵,它被認(rèn)為是未來(lái)低碳煉鐵的主要趨勢(shì)。歐洲、日本、韓國(guó)都有這樣的計(jì)劃,我們國(guó)家也把它作為一個(gè)重要方向。發(fā)改委等三部委在《促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》中提出,要加快推進(jìn)氫冶金等低碳冶金技術(shù)的研發(fā)。

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▲ 左:Fe?O?+C→Fe+CO?
右:Fe?O?+H?→Fe+H?O

我們?cè)趺慈ヌ娲??有兩種路徑。第一,我們可以在高爐上修修補(bǔ)補(bǔ),在高爐下面開(kāi)一個(gè)口,然后把氫氣通進(jìn)去。這樣氫氣就可以與鐵礦石反應(yīng),部分替代焦炭。它的好處是對(duì)現(xiàn)有流程的改動(dòng)較小,但它的缺陷是不能通得太多,否則會(huì)對(duì)高爐的運(yùn)行造成影響。這種方式大概能減碳20%。

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▲ 流態(tài)化

如果要想全部減碳,顯然我們需要用別的反應(yīng)器,而不是高爐。我在這里以流化床反應(yīng)器為例,這張圖顯示的是流態(tài)化。氫氣進(jìn)入反應(yīng)器后,礦石會(huì)在容器內(nèi)部浮起來(lái),這個(gè)狀態(tài)就叫做流化的狀態(tài)。因?yàn)楦∑饋?lái)后可以跟氫氣接觸得更加充分,所以它的反應(yīng)效率會(huì)非常高。

圖中的這個(gè)裝置叫做流化床,在工業(yè)上有非常廣泛的應(yīng)用。

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▲ 左:山東棗莊(1973-1980)
右:德國(guó)魯奇公司50萬(wàn)噸氫氣煉鐵工廠(1995-2001)

實(shí)際上,我們研究所在上個(gè)世紀(jì)70年代就進(jìn)行了用氫氣煉鐵的研究,已經(jīng)做到了噸級(jí)的中試。從國(guó)際上看,1995年德國(guó)魯奇公司曾經(jīng)用天然氣重整制氫,建了一個(gè)50萬(wàn)噸的氫氣煉鐵工廠,但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)原因沒(méi)有運(yùn)行下去。

要進(jìn)行氫氣煉鐵的話,顯然需要進(jìn)一步提高效率。效率怎么提高?其實(shí)從原理上來(lái)說(shuō)也并不復(fù)雜,這里舉一個(gè)例子。一個(gè)顆粒的反應(yīng)時(shí)間跟它直徑的平方成正比,如果用0.1毫米的顆粒跟10毫米的顆粒相比,它的速度會(huì)提高1萬(wàn)倍。所以用細(xì)顆粒就可以提高反應(yīng)速度。

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▲ 如何實(shí)現(xiàn)粘性粉體態(tài)化

但問(wèn)題是,目前沒(méi)有反應(yīng)器能夠處理這樣的細(xì)顆粒。為什么做不了?因?yàn)榧?xì)顆粒在還原的過(guò)程中會(huì)粘結(jié)在一起,就像泥巴一樣團(tuán)成一大坨,它就沒(méi)辦法浮起來(lái)。

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▲ 如何實(shí)現(xiàn)粗細(xì)顆粒同步轉(zhuǎn)化

提高效率還面臨著另外一個(gè)工程的問(wèn)題,那就是鐵礦的顆粒有大有小,但它們?cè)诜磻?yīng)器里的時(shí)間是一樣的。前面提到,大顆粒跟小顆粒的反應(yīng)時(shí)間不同,現(xiàn)在它們都同樣的進(jìn)出,就會(huì)導(dǎo)致小顆粒過(guò)度還原反應(yīng),大顆粒卻反應(yīng)不好。如果能讓它的粒徑跟反應(yīng)時(shí)間匹配起來(lái),效率就能得到提高。

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還有要解決的第三個(gè)問(wèn)題,即反應(yīng)器的放大。這張圖是美國(guó)的蘭德公司在1980年提出的,它非常著名。通過(guò)研究,蘭德公司發(fā)現(xiàn)一個(gè)工廠能否成功跟它的原料有十分重要的關(guān)系。如果是氣體跟液體(左),工廠就很容易成功:你原來(lái)想兩個(gè)月能調(diào)試成功,那么實(shí)際上三個(gè)月就可以調(diào)成;如果是固體,且比如像催化劑等性質(zhì)已知的材料(中),那它就會(huì)困難很多;如果這個(gè)顆粒的性質(zhì)是未知的,就像我們的礦粉,你原來(lái)規(guī)劃可能五六個(gè)月可以調(diào)成,但實(shí)際情況是十幾個(gè)月都調(diào)不成。所以這張圖說(shuō)明,性質(zhì)不知的顆粒具有非常強(qiáng)的放大效應(yīng)。

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▲ 粘結(jié)機(jī)理和強(qiáng)化方法

在過(guò)去的十幾年里,我們的團(tuán)隊(duì)都在進(jìn)行這方面的研究。我們首先研究這些顆粒為什么會(huì)粘結(jié),是怎么粘結(jié)的?什么時(shí)候嚴(yán)重,什么時(shí)候不嚴(yán)重?通過(guò)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,我們就可以計(jì)算它在什么條件是可以操作的,什么條件是不能操作的。這樣的話,我們就可以為實(shí)際過(guò)程提供指導(dǎo)。

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▲ 粗細(xì)顆粒停留時(shí)間調(diào)控理論與方法

第二個(gè)方面,我們提出通過(guò)內(nèi)構(gòu)件去調(diào)控顆粒在流化床內(nèi)停留的時(shí)間,讓細(xì)顆粒待的時(shí)間短一點(diǎn),粗顆粒待的時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)。我們建立了模型,建立了方法,確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在右邊這張圖里,中間的虛線就是理論上不同大小的顆粒所需要的時(shí)間??梢钥吹玫?,我們通過(guò)調(diào)控,確實(shí)可以讓它停留的時(shí)間與理論所需要時(shí)間完美地匹配起來(lái),從而提高效率。

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▲ 粘性粉體流化床放大方法

第三個(gè)方面,我們一直在研究粘性粉體的放大規(guī)律。我們建立了模型和模擬的方法,可以對(duì)實(shí)際工業(yè)反應(yīng)器里面的各種參數(shù)進(jìn)行精細(xì)的模擬,以此預(yù)測(cè)它的反應(yīng)條件。在這個(gè)基礎(chǔ)上,我們還建立了全流程的模擬方法。在真正進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)之前,可以先模擬一遍,看看存在什么問(wèn)題,這樣有助于下一步的優(yōu)化。

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▲ 左:江南錳業(yè)20萬(wàn)噸級(jí)錳礦還原

我們建立的這些方法也在工業(yè)上得到了應(yīng)用。左邊這張圖是我們?cè)谠颇衔纳浇⒌?0萬(wàn)噸級(jí)的錳礦還原情況。從右邊這張圖中可以看出,通過(guò)這些理論跟方法,與傳統(tǒng)方式相比,我們大概可以降低52%的能耗、成本也能降低50%以上。這個(gè)工廠目前已經(jīng)運(yùn)行了七八年,企業(yè)取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

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▲ 攀鋼集團(tuán):萬(wàn)噸級(jí)鈦精礦氧化還原
越鋼集團(tuán):10萬(wàn)噸級(jí)鐵礦磁化焙燒
多氟多:千噸級(jí)氟硅酸鈉
中鋁山東:12萬(wàn)噸氧化鋁
攀枝花龍蟒:50萬(wàn)噸鈦精礦氧化
云天化環(huán)保:45萬(wàn)噸磷石膏煅燒

當(dāng)然,我們還做了其他的冶金實(shí)踐,如鈦精礦、鐵礦以及氧化鋁等。我們還把方法拓展到固廢的處理,比如建立了磷石膏、氟硅酸鈉等很難處理的固廢應(yīng)用。

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▲ 百噸級(jí)CVD制備珠光顏料
百噸級(jí)納米鎳粉還原
百噸級(jí)納米銅粉還原

最近,我們把這個(gè)方法拓展到金屬粉體的制備。比如我們制備了這種“卡脖子”的超細(xì)鎳粉、銅粉,它們從國(guó)外買(mǎi)進(jìn)來(lái)可能每噸就要上百萬(wàn)元。通過(guò)這個(gè)方法,現(xiàn)在我們基本上可以制備出這樣的產(chǎn)品。

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▲ 光伏/風(fēng)電→電解水制氫→流化床氫氣煉鐵

有了前面的這些積累以后,我們?cè)俜催^(guò)頭來(lái)研究前面提到的流化床氫氣煉鐵。因此,我們提出了右圖所示的高效流化床煉鐵工藝,它與光伏/風(fēng)電、電解水制氫結(jié)合起來(lái),形成了一整套的綠氫流化床煉鐵流程。其中電解水制氫是與大連化物所的李燦院士一同合作的。

這套流程也受到了比較高的關(guān)注,曾經(jīng)有國(guó)外的大企業(yè)找到我們,表示希望出幾千萬(wàn)來(lái)做一個(gè)。但是我們覺(jué)得還是要跟國(guó)內(nèi)合作,現(xiàn)在我們正在跟鞍鋼做一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的示范。如果這個(gè)工程做成了,它將是國(guó)內(nèi)外首套萬(wàn)噸級(jí)的綠色氫能流化床示范。我們希望通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目探明它的還原規(guī)律,同時(shí)為百萬(wàn)噸級(jí)的鐵礦還原提供關(guān)鍵參數(shù),建立工藝包。

碳中和對(duì)我們意味著什么?

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前面給大家介紹了一些工業(yè)重塑的路徑,那么工業(yè)重塑到底是容易還是難?我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題有三個(gè)方面。

首先需要認(rèn)識(shí)到,它實(shí)際上是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的長(zhǎng)期過(guò)程,不可能一蹴而就。我們國(guó)家以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)還會(huì)長(zhǎng)期存在,綠色能源的替代有個(gè)過(guò)程。所以我認(rèn)為這是一個(gè)超級(jí)馬拉松長(zhǎng)跑,不能把它當(dāng)作50米短跑,否則會(huì)出問(wèn)題。

第二,要想實(shí)現(xiàn)碳中和,我們就需要硬核的科技,最主要的是光伏、風(fēng)電等可再生能源,它們具有低成本和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì),當(dāng)然也包括大規(guī)模的儲(chǔ)能。還有電化學(xué)轉(zhuǎn)化、前面提到的綠氫轉(zhuǎn)化、流程耦合的轉(zhuǎn)化等一系列的技術(shù)突破,它們跟綠氫、可再生能源結(jié)合以后才可以實(shí)現(xiàn)低碳的重塑。當(dāng)然我們要認(rèn)識(shí)到,這個(gè)過(guò)程是非常困難的,但是也不能低估長(zhǎng)期技術(shù)進(jìn)步的力量,還要做一個(gè)樂(lè)觀主義者。盡管它很困難,但是通過(guò)努力,我們一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

第三,工業(yè)低碳需要統(tǒng)籌地推進(jìn)。碳中和這件事看起來(lái)是技術(shù)問(wèn)題,但是它又不能僅僅依靠技術(shù)解決。需要多方共同的努力,產(chǎn)學(xué)研政商企都要發(fā)力,甚至還要形成一定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃、法規(guī)等,才有可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

碳中和看起來(lái)非常困難,那么為什么要去做呢?我覺(jué)得,氣候變化會(huì)影響到全人類,誰(shuí)都逃不了。所以我們進(jìn)行碳中和,不僅僅是在踐行人類命運(yùn)共同體理念,也體現(xiàn)了我們的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。

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我覺(jué)得更重要的,是我們高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生需求。在前三次工業(yè)革命中,我們國(guó)家都大幅落后于世界。比如在十幾年以前,大家還在用上圖的方式收糧食。

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但是如果你看一看國(guó)外的情況,就會(huì)發(fā)現(xiàn)美國(guó)在1910年開(kāi)始進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械化,1940年就已經(jīng)基本完成了。在1940年的時(shí)候,它的農(nóng)業(yè)機(jī)械化已經(jīng)達(dá)到95%,我們到現(xiàn)在可能才有50%。我想說(shuō)的是,在別人已經(jīng)跑得很遠(yuǎn)的情況下,我們想要追上它其實(shí)是非常困難的。即使你花了很多努力,想要超越也是艱難的。

但是碳中和不一樣。目前,國(guó)外和我國(guó)幾乎都沒(méi)有掌握碳中和的工業(yè)重塑技術(shù),都在起步階段,所以我們基本上位于同一條起跑線。也就是說(shuō)換了一個(gè)賽道,現(xiàn)在我們沒(méi)有那么大的差距,這就提供了換道超車的契機(jī),也是我們科技強(qiáng)國(guó)的突破口。

還有一個(gè)比較關(guān)鍵的原因。如果能實(shí)現(xiàn)碳中和,我們將大幅提升能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈的安全性。因?yàn)槲覀兊哪茉慈孔越o了,就不用通過(guò)馬六甲海峽運(yùn)輸石油,就不會(huì)有那么多技術(shù)被卡脖子,可以發(fā)揮我們光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

很多人會(huì)問(wèn):碳中和跟我有關(guān)系嗎?我又不從事工業(yè)低碳。我想說(shuō)的是,碳中和跟我們每一個(gè)人息息相關(guān)。你覺(jué)得這個(gè)工廠有霧霾,可以跑到一個(gè)沒(méi)有霧霾的地方;但氣候變化你是躲不開(kāi)的,因?yàn)樗泻?yīng),有突然性,你不知道它什么時(shí)候會(huì)發(fā)生,所以與我們每個(gè)人都有關(guān)系。

碳中和會(huì)帶來(lái)能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)體系的巨變,所以一大批產(chǎn)業(yè)可能會(huì)消失,還有一大批技術(shù)也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生,產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)。如果我們不關(guān)注它,如果我們?cè)谝粋€(gè)被淘汰的技術(shù)行業(yè)里,哪怕到了被淘汰的時(shí)候,時(shí)代都不會(huì)跟你打一聲招呼。所以我們必須要擁抱碳中和,關(guān)注碳中和。

最后我想說(shuō),碳中和本質(zhì)上是年輕人的事業(yè)。就像到碳達(dá)峰的時(shí)候,我已經(jīng)退休了;到碳中和的時(shí)候,可能現(xiàn)在剛剛畢業(yè)的大學(xué)生也該退休了,所以碳中和需要年輕人去努力實(shí)現(xiàn)。我們前面講到,在探索碳中和的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多新的賽道,有很多機(jī)遇,如果我們年輕人能將自己的事業(yè)跟國(guó)家碳中和的大勢(shì)結(jié)合起來(lái),那么一定會(huì)有一個(gè)輝煌的未來(lái)。

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