当前,英国或将成为七国集团中唯一一个没有任何高炉-转炉炼钢产能的国家。2023年11月,英国钢铁公司正式宣布将关闭两座高炉,以电弧炉替代。同月,英国塔塔钢铁公司也宣布将关闭两座高炉,改用电弧炉,但最后则推迟了这一行动。这两项计划都将得到英国政府的财政支持。
在这种情况下,英格兰北部备受争议的怀特黑文炼焦煤矿因产能过剩而处境堪忧。但钢铁技术转型并不仅仅是让钢铁工业远离煤炭,就在几年前,还很难想象英国将会准备关闭其所有的高炉-转炉炼钢产能。
虽然也有人会认为这一发展战略是值得商榷的,但也反映了全球钢铁行业正在凸显的现实问题,即炼铁与炼钢的错位。力拓集团在2023年9月的一份报告中强调,今后越来越多的铁原料将在所谓的“能源优势地区”生产,然后作为热压块铁(HBI)运往炼钢厂。
事实上,力拓早已认识到这一转型的巨大潜力。2023年8月,力拓与瑞典H2 Green St eel公司签署了一份长期供应协议,将供应其加拿大产出的直接还原(DR)级铁矿石球团,而H2 Green St eel的目标是从2025年开始利用绿色氢气生产钢铁产品。根据协议,力拓还将购买并转售这家钢铁企业生产的绿色HBI。
在英国,今后很可能采用废钢进行炼钢,而这就需要对本国的废钢处理系统进行重大升级。不过,为了继续为汽车制造和国防等行业供应钢材,英国可能还需要另一种选择。英国可以简单地进口钢材,甚至建设直接还原铁(DRI)设备来进行氢冶金生产。不过,就可再生能源而言,英国不太可能成为“优势能源地区”。由于进口绿氢昂贵且不经济,英国钢铁行业可以进口绿色HBI来作为废钢的补充来源,从而继续生产更多种类的钢铁产品。
目前力拓大部分铁矿石产自西澳大利亚皮尔巴拉地区,该地区主要生产含铁品位较低的高炉级矿石。也正是在这一地区,新兴的HBI贸易有望在不久的将来取得更多发展。
目前西澳地区的发展已初现端倪。2023年10月,浦项钢铁公司提交了在该地区建设年产200万吨HBI工厂的计划,以期获得环保审批。与此同时,英国利百得钢铁集团正在西澳地区寻找新的低碳钢铁厂选址,该公司已在南澳地区使用绿色氢气,从高炉转型到以DRI为原料的生产工艺。另一方面,尽管两年前博思格钢铁公司公开表示,在澳大利亚只使用DRI炼钢并不可行,但目前该公司也开始关注西澳地区的发展,并研究相关开发策略。
西澳地区的钢铁企业Green Steel正计划于2028年建立澳大利亚首家氢基钢铁厂,而中国宝武集团也在考虑将西澳作为低碳钢铁厂的选址。西澳大多数拟建的DRI钢厂在初始运营时都可能使用天然气,这将对该地区的天然气需求产生重大影响。不过,随着西澳地区的天然气需求增加和价格不断上涨,可能会促成向绿氢转型,这因为绿氢的价格也会越来越低。由于钢铁行业在碳捕集、利用和封存(CCUS)方面持续缺乏进展,预计全球钢铁行业将进一步转向DRI和HBI贸易。因此,寻求碳减排的钢铁制造商将别无选择,只能从冶金煤转向使用绿氢的DRI炼钢。
最近发布的两份报告强调了CCUS在钢铁行业面临的挑战。2023年11月,彭博新能源财经(BNEF)发布了《2023年CCUS市场展望》报告。报告预测,根据已公布的项目,到2035年,碳捕集能力将达到4.2亿吨/年。但根据BNEF 的数据,这仅占目前全球化石燃料燃烧和工业流程年排放量的1.1%。此外,钢铁行业的CCUS项目仅占总数的很小一部分。
不仅如此,根据BNEF的数据,这些项目中仅有1%正在建设中,75%仅处于开发的早期阶段。国际能源经济与金融分析研究所(IEEFA)预计,这些项目中的大多数将永远无法开工建设。
同样在11月,全球碳捕集与封存研究所(GCCSI)发布了《2023年全球碳捕集与封存现状》报告。该机构正在跟踪全球41个已投入运营的商业规模CCUS工厂和351个正在开发的项目。在近400个项目中,只有4个在钢铁行业,包括阿联酋正在运营的Al Reyadah项目,以及另外两个处于早期开发阶段的项目。尽管Al Reyadah项目被认为是全球钢铁行业唯一一个商业规模的CCUS项目,但它的成功实际上也反映了该技术存在的问题。该项目旨在捕集阿联酋钢铁公司 DRI工厂的碳排放,已于2016年投入使用,但在随后的七年中,尚未建成其他商业规模的CCUS钢铁设施。此外,该项目在2022年只能捕集该公司DRI工厂碳排放量的30%左右,捕集率不高,钢铁厂难以实现真正脱碳。最后,与大多数现有的CCUS设施一样,捕集的碳主要用于提高石油采收率(EOR),促进更多化石燃料的燃烧显然不是解决气候问题的办法。
与此同时,CCUS在高炉-转炉炼钢脱碳方面发挥作用的可能性也不大。2023年6月,德国智库Agora Industry观察发现,自2020年以来,DRI和CCUS用于高炉炼钢的商业规模项目的进展情况不佳。截至目前,几乎所有拟建低碳炼钢产能的钢铁企业都选择了氢基DRI工厂,而不是CCUS。根据Agora的数据,2030 年DRI工厂的项目管道已增加到8400万吨,而基于高炉的商业规模CCUS管道仅有100万吨。
此前,国际能源署(IEA)曾坚持认为CCUS将在未来发挥重要作用,但在2023年更新的净零排放(NZE)方案中,该机构指出,迄今为止,CCUS的发展进程在很大程度上没有达到预期,多年来停滞不前,部署相对缓慢。由于缺乏进展,CCUS在气候减缓方案(包括2023年NZE方案)中的作用被逐步下调。在钢铁脱碳方面,IEA更新的2023年NZE情景将CCUS在2050年钢铁生产中的作用从两年前的53%降至37%。同时,氢基炼钢的作用从2021年的29%提升到2023年更新的44%。IEEFA预计,IEA今后将继续减少对CCUS炼钢的关注。
英国钢铁公司宣布从高炉转向电弧炉,这提供了另一个CCUS发展轨迹的最新数据。该公司明确表示,已对其高炉进行了脱碳研究,此前认为必须大量使用CCUS,但最终发现并不可行。CCUS无法在钢铁脱碳过程中发挥有意义的作用,这意味着钢铁行业将从炼焦煤转向DRI和HBI贸易,但关键问题就是HBI贸易将取代多少铁矿石贸易?
欧洲钢铁制造商目前正致力于启动DRI生产,最终将使用绿氢。但事与愿违,最近德国在绿氢开发和资金方面出现了一些问题,随着欧洲碳边境调节机制(CBAM)影响的扩大,或将重新考虑从更多“能源优势地区”进口真正绿色的HBI。此前,英国钢铁行业突然而混乱的结构重组直接导致数千人失业,这应该成为其他国家的警示。从长远来看,钢铁行业脱碳的压力只会越来越大,并将对全球炼钢和钢铁原材料贸易的地理结构产生重大影响。
展望未来,世界各国政府需要高瞻远瞩,提出合理规划,助力向新型钢铁工业结构有序转型。