2022年11月23日，澳大利亚可再生能源署（ARENA）发布《澳大利亚氧化铝精炼脱碳路线图》^[1]，展示了澳大利亚氧化铝精炼行业到2050年实现净零排放的实现路径。

澳大利亚是全球最大的氧化铝出口国，氧化铝精炼行业碳排放占其总排放量的3%，是难以减排的行业之一，且成熟的减排途径有限、脱碳成本较高。路线图确定了4种关键脱碳技术，包括机械蒸汽再压缩技术、电热锅炉技术、氢煅烧（氢替代化石燃料）技术和电煅烧技术。其中，电蒸汽方法（包括机械蒸汽再压缩和电热锅炉）解决了拜耳法工艺蒸汽生产的排放问题，属于近期方案（2030年之前可行）；电煅烧和氢煅烧技术主要解决煅烧工艺的排放问题，属于中期方案（2030年之后可行）。4项技术结合有可能将澳大利亚氧化铝精炼行业的排放量减少98%。

1、机械蒸汽再压缩技术。机械蒸汽再压缩技术可在相对较低的温度和压力下捕集多余的水蒸气，并通过一系列涡流风扇和压缩机装置实现再压缩，使其达到拜耳法工艺所需的温度和压力。如果该技术应用于所有氧化铝精炼行业，每年可减少约1000万吨二氧化碳当量排放量。机械蒸汽再压缩技术属于高能效技术，可大幅降低精炼厂的能源强度。该技术的实施可从两个方面增加电网供电需求，包括为机械蒸汽再压缩设备供电和取代之前热电联产部分的电力供应。该技术节省了运营成本，同时抵消了与化石燃料锅炉相比增加的设备成本，预计该技术将成为澳大利亚低温氧化铝精炼厂拜耳法脱碳的首选技术。

2、电热锅炉技术。电热锅炉可产生氧化铝精炼过程所需的一次蒸汽，可用于替代低温和高温精炼厂的燃煤或燃气锅炉。虽然在高温精炼所需压力运行的电力制蒸汽技术尚未得到商业验证，但业界认为是最具前景的高温精炼厂蒸汽脱碳技术。采用可再生能源供电的电热锅炉取代传统锅炉可大幅降低或消除拜耳法工艺中的碳排放量。低温电热锅炉属于成熟技术，可提供近期减排解决方案，但电力供应基础设施存在高昂的运营和资本成本，且技术实现存在诸多限制。

3、氢煅烧技术。通过可再生能源制取氢气代替天然气，可消除煅烧过程中的碳排放，该过程占氧化铝精炼工艺碳排放量的30%，且氢气直接燃烧唯一产物为纯蒸汽。蒸汽可通过机械蒸汽再压缩技术捕集利用，从而提高能源效率、减少蒸汽需求量并降低用水量。目前使用氢气代替天然气不具备经济性，同时也无法按照所需规模供应，对此需大规模部署外部基础设施，且降低制氢成本，当成本低于2澳元/千克（约合9.164元人民币/千克）该行业才具备大规模商用的可行性。澳大利亚氧化铝煅烧炉大多以天然气作为燃料，煅烧过程每年产生约350万吨二氧化碳当量排放，若完全实现氢煅烧可完全消除碳排放。此外，氢气富氧煅烧产生的蒸汽可在拜耳法工艺中实现重复使用，进一步降低碳排放。与电力制蒸汽技术相结合时，氢煅烧过程可降低精炼厂约98%的碳排放量，还可减少用水量。

4、电煅烧技术。电煅烧旨在通过电力供热替代化石燃料的燃烧过程。与氢煅烧类似，可捕集和回收拜耳法工艺中产生的纯蒸汽，从而降低其他锅炉或机械蒸汽再压缩的蒸汽需求。电煅烧处于早期发展阶段（TRL 4），属于资本密集型技术，以低成本、大规模可靠的可再生能源电力供应为前提。电煅烧可通过可再生能源替代化石燃料，消除煅烧过程中部分或全部碳排放。若澳大利亚所有精炼厂均采用该技术，每年可减少约350万吨二氧化碳当量排放量。与机械蒸汽再压缩技术结合使用时，电煅烧可减少高达98%的碳排放量，降低约50%的能源强度，并减少用水量。

氢煅烧和电煅烧均属于前瞻性脱碳技术，其应用可能取决于具体场地位置。其中，电煅烧资本集约程度高于氢煅烧，改造难度更大，而氢煅烧炉的运营成本更高。此外，其他使能技术还包括储热、储能、高温双重溶出、聚光太阳能热利用、生物质、有机朗肯循环和卡琳娜循环、碳捕集利用与封存（CCUS）和其他过程改进，有助于降低氧化铝精炼过程的碳排放，并提高经济可行性。                       （李岚春）