2022： 钢结构脱碳

该 CPD 由 Steel for Life 赞助，解释了 BCSA 制定的英国结构钢厂行业脱碳路线图，以实现英国到 2050 年的净零碳目标

循环系统的要素已经到位：高效的制造部门、减少所需高强度钢的数量、使用寿命和可拆卸性的固有特性以及已建立的回收网络

介绍

该行业的公司已与 BCSA 合作制定新的路线图，阐明英国结构钢厂行业将如何脱碳以实现英国到 2050 年的净零碳目标。

虽然近几十年来在降低炼钢的能源和碳强度方面取得了很大进展，但要实现气候目标还需要做更多工作。 供应链的所有部分都需要采取行动：设计师、钢厂承包商、钢铁生产商和股东，以及拆除承包商，他们在需求侧和供应侧的缓解措施上密切合作。

挑战的规模相当大，但如果有正确的政策、激励措施和财政支持，本路线图中概述的技术可以在 2050 年之前实现脱碳钢结构。可用技术和其他措施的广度是脱碳计划的主要优势。 它提供了在制定和实施扶持政策时以及新技术在不同时间范围内商业化时做出响应和反应的灵活性。

该奖项是一个很大的奖项，即一个真正循环和可持续的模型，其中钢结构被建造、改造和扩展以延长建筑物的使用寿命，并最终定期解构和再利用。 在不可能做到这一点的情况下，在新型号中，钢材在电弧炉 (EAF) 中回收，由零碳可再生能源提供动力二手钢结构回收，以在相同或新的应用中重复使用。

钢铁的重要性

钢铁是现代经济的支柱，支撑着许多工业部门，包括占全球钢材使用量一半的建筑业

多于。 该材料还在促进向零碳经济转型以及到 2050 年实现英国脱碳所需的工业和基础设施革命方面发挥着至关重要的作用。基础设施将包括风力涡轮机、太阳能收集和其他可再生能源技术，包括潮汐、氢能生产设施和网络、核能和生物质能发电厂。

使用当前的商业技术，炼钢是碳密集型的。 根据国际能源署的数据，在全球范围内，钢铁生产约占所有温室气体排放量的 8%。 但钢铁也是世界上回收率最高的材料，具有出色的循环经济资质。 通过实现这一路线图，钢结构可以实现净零、可持续和真正循环的未来。

炼钢过程脱碳取得重大进展。 例如，英国钢铁生产的碳强度自 1960 年以来下降了约 60%，自 1990 年以来下降了 20%； 据国际钢铁协会称，这是英国 2050 年净零排放减排目标的基准。

循环系统的要素已经到位：高效的制造部门、减少所需高强度钢的数量、使用寿命和可拆卸性的固有特性以及已建立的回收网络

然而，还有更多的工作要做，路线图显示了英国结构钢厂行业如何到 2030 年显着减少排放并到 2050 年实现净零排放，同时继续提供安全和可持续的建筑。

虽然在气候变化威胁下减少温室气体排放是本路线图的优先事项和重点，但不应忘记钢铁和钢结构建筑系统在更广泛的可持续发展背景下的好处。 这些好处包括：

建筑钢结构市场

英国建筑钢结构市场每年价值约 16 亿英镑，并雇用约 60,000 名制造和安装人员。

与其他建筑材料相比，钢材在英国建筑中的市场份额自 1980 年代以来大幅增加，现已居世界首位。 钢材在单层（棚）建筑市场占有率达98%，在多层非住宅建筑市场占有率约65%。 这是市场发展、新建筑解决方案以及效率和生产力提高相结合的结果。

该行业现在正在将同样的决心、创新和专业知识应用于气候紧急情况，并相信它将迎接政府的碳挑战，在 2050 年最后期限之前实现净零排放。

路线图中的产品范围包括：

虽然这些产品在全球范围内交易，但目前超过 90% 的产品由英国和欧洲生产商供应给英国市场。 这一点很重要，因为大多数英国和欧盟钢铁制造商都承诺在欧盟和国家立法的支持下，到 2050 年实现炼钢脱碳。

支撑路线图的是一系列技术，其中大部分已经得到验证，许多已经处于试点和示范阶段。 他们的技术准备水平表明，该行业正在参与、致力于并投资到 2050 年向净零排放的过渡。

钢铁制造商和钢厂承包商可以从多种脱碳策略中进行选择，以在不同的时间范围内实施这些不同的技术。 他们选择哪种战略取决于地理、当地基础设施和与其他行业的协同效应、成本和可用资金、国家和国际政策以及商业准备等因素。

行业对零碳未来的愿景

完善的废钢网络证明了结构钢在循环经济中的作用，如今该网络回收了英国 99% 的所有结构部件，其中 86% 被回收，13% 被再利用。

快进到世纪末。 所有配备碳捕获、使用和储存 (CCUS) 技术的高炉现已退役，并在需要时更换为使用氢 DRI（直接还原铁）进行初级炼钢的电弧炉。 整个世纪以来，全球废钢供应稳步增长，减少了对 DRI 和铁矿石的需求。 到 2100 年，废钢的可用性意味着将不再需要 DRI，该行业现在基于 100% 废钢原料，使用由零碳可再生能源提供动力的电弧炉，在真正的循环基础上运作。

但这只是故事的一半。 在本世纪下半叶，设计师和供应链利用钢结构固有的可拆卸性，实现了结构元件的主流再利用。

有些人可能认为这是天方夜谭，但据世界钢铁协会称，世界上 37% 的钢铁已经由废钢制成，仅受当前供应量的限制，这表明真正的循环系统是可以实现的。

钢铁脱碳六大杠杆

2050 年路线图中六种脱碳战略（杠杆）的绝对碳减排量

2050 年路线图基于行业计划并行开发和部署的六项脱碳战略或“杠杆”。 下图显示了到 2050 年每个杠杆的绝对碳减排量。虽然杠杆以不同的步骤呈现，但到本世纪中叶向净零排放的过渡将是一个涉及多种技术组合的复杂过程。

基于炼钢技术的现状、欧盟和英国正在进行的各种试点和示范研究，以及其他计划中的举措二手钢结构回收，例如与再利用相关的举措，路线图代表了实现这一目标的最可能方式。

有些人会比其他人更成功。 同样，有些将比其他更早商业化。 尽管如此，可用技术选择的范围及其技术准备程度为到 2050 年实现净零排放提供了灵活性和选择。

六个脱碳“杠杆”如下：

1、设计效率

通过提高设计效率来降低要求是路线图的重要组成部分

. 在短期内，随着新炼钢技术的进一步开发和商业化，材料效率的提高将导致早期显着的碳减排。 减少需求并不意味着更少的钢结构建筑，而是涉及更智能、更高效的设计，允许使用更少的钢材来执行相同的结构功能。

具体的结构钢效率措施包括：

2.循环经济

一般而言，钢材，尤其是结构钢，与循环经济模型高度兼容。 为了推动最佳资源决策，我们必须关注整个生命周期的影响，包括我们的建筑物和用于建造它们的组件的整个生命周期的好处。

在新的脱碳路线图的背景下，循环经济通过与延长建筑物寿命和通过再利用和回收来保护钢铁产品的价值相关的减少需求措施来减少碳排放。

对于钢铁产品，模块 D 通常通过考虑未来不需要制造的新材料来提供好处，尽管对于一些不太可回收的材料，情况可能恰恰相反。 在钢结构的背景下，还有其他循环经济属性可以产生进一步的生命周期效益。 这些包括：

3、直接炼钢减少排放

炼钢减排技术的范围从氢气等逐步技术到特定熔炉工艺的能源/碳强度的增量性能改进，包括一系列最佳可用技术，其中许多技术可以对现有钢厂进行改造。 许多英国和苏杰二手钢结构的减排技术包括：

结构钢完全可回收，许多元素可重复使用，使材料自然适合循环经济

4. 电网脱碳

包括炼钢在内的脱碳行业需要清洁电力，因此基础设施的到位对于实现这一目标至关重要。 英国电网脱碳降低了高炉-高炉和电弧炉生产的碳强度。 电网脱碳对废钢电弧炉生产影响较大，因为电力是主要能源，占钢铁产品碳足迹的50%以上。

据推测，到 2050 年，甚至可能更早，英国电网将几乎按照国家目标实现脱碳。 例如，英国国家电网估计，到 2030 年，电网的碳系数（或碳强度）将降至 47g CO2/kWh，与 2019 年的排放强度相比减少 72%。

电网脱碳对英国炼钢的影响也将在很大程度上取决于是否从高炉转炉转为电炉废钢生产。 在英国，目前可用的废钢（目前每年约 1000 万吨）多于使用量，从高炉-高炉转为废 EAF 生产将从电网脱碳中获益更多。

与此同时，将需要适当供应负担得起的可再生能源，以促进向废料电弧炉的大规模转变。

5. 碳捕获、利用和封存

碳捕获、利用和储存 (CCUS) 是指涉及从大型点源捕获二氧化碳的一组技术，包括发电或以化石燃料或生物质为燃料的工业设施。 如果不在现场使用，捕获的 CO2 将被压缩并通过管道、船舶、铁路或卡车运输以用于一系列应用，或注入深层地质构造（包括枯竭的油气藏或咸水层）释放捕获的 CO2永久存储。

碳捕获与利用（CCU）和碳捕获与储存（CCS）将在脱碳路线图中发挥重要作用。 CCS 永久储存捕获的碳，而 CCU 将碳转化为商业上可行的产品，如生物油、化学品、塑料和燃料。 这些可用于替代化石燃料制成的产品，具有减少温室气体排放的净效应。

CCUS 技术的一个主要吸引力在于它们可以在现有高炉-高炉钢厂上进行改造，而无需对现有设备进行重大改动，从而使其部署更容易且成本更低。

二氧化碳利用或“碳回收”技术也正在开发中。 这些技术使用二氧化碳或将二氧化碳转化为新的碳基产品，包括甲醇等燃料和乙烯等化学品。

在英国，正在开发 CCUS 中心或集群，包括英国钢铁公司在内的零碳 。 苏杰二手钢铁枢纽方法的主要好处是可以共享二氧化碳运输和储存基础设施以提高效率。

6. 钢材运输、制作、安装

一些钢厂承包商正在投资可再生技术，例如风力涡轮机、使用当地采购的木屑产生热量的生物质厂和厌氧消化厂。 制造车间使用的技术包括一些简单的想法，例如切换到 LED 照明、压缩空气泄漏检测和效率以减少压缩空气和气体系统中的泄漏、功率优化以及用于控制电动马达速度的变频器，以便仅在需要时提高速度并使用下一代焊接套件。

许多钢厂承包商也在现场投资混合动力或全电动公司车辆、维护车辆和电气设备，以减少排放。 钢材是一种宝贵的材料，因此大多数钢厂承包商都有适当的系统来最大程度地减少浪费。

在采购过程中，钢型材按长度分类以减少产生的废料量，剩余的废料将被重复使用或回收。 在切割钢板时使用了嵌套技术以尽量减少浪费，并且在安装过程中使用的任何临时钢结构都被回收以在未来的项目中重复使用。 任何不能重复使用的材料都会被回收。

任何不可避免的残余碳排放都会通过符合联合国可持续发展目标的行之有效的碳抵消计划来抵消。 最近，一些结构钢承包商宣布，他们在英国的所有设施都实现了碳中和，并且到 2030 年，英国和爱尔兰制造的大部分建筑钢结构（按吨位计）很可能实现碳中和。

随着时间的推移，随着采用新的更好的技术进一步减少剩余排放，制造业对抵消的依赖将会减少。 随着更多以科学为目标的公司级路线图正在筹备中，该行业有望在 2050 年或更早之前实现净零排放。

综上所述

英国钢结构建筑行业致力于提供满足英国 2050 年净零排放目标的钢结构和可持续钢结构建筑。

与许多工业部门一样，脱碳是炼钢过程中的一项重大挑战。 然而，新的路线图显示了到 2050 年向净零排放过渡的可靠途径。它表明该行业有多种选择，其中许多已经处于工业试点阶段，以实现净零排放。

据咨询公司麦肯锡称，钢铁是成本最低的“难以减排”工业部门，平均减排成本估计约为每吨钢 90 英镑。

技术只是这种转变的一部分。 国家和全球层面需要制定政策和框架，以确保钢铁生产商的公平竞争环境，并为新炼钢技术的商业化和现有技术的改造提供必要的资金。 与其他部门的整合与合作，尤其是可再生能源、CCUS 和氢能，也至关重要。

英国结构钢厂行业正在满足根据国家目标减少碳排放的迫切需求，并在此过程中向碳中和、完全循环和真正可持续的过渡。

编译陈道云