主頁(yè) > 新聞中心 > 行業(yè)動(dòng)態(tài) > 走向“氫氣煉鋼”的未來(lái)
走向“氫氣煉鋼”的未來(lái)
2018-10-15 10:43 中國(guó)冶金報(bào)社 系統(tǒng)管理員
鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放量占全球工業(yè)二氧化碳排放量的三分之一，這迫使其向更可持續(xù)的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。近期，瑞典鋼鐵公司（SSAB）、瑞典大瀑布電力公司（Vattenfall）和瑞典礦業(yè)集團(tuán)（LKAB）聯(lián)合創(chuàng)立的非化石能源鋼鐵項(xiàng)目HYBRIT獲得了瑞典能源署5.28億瑞典克朗（約合5801萬(wàn)美元）的資金支持。
瑞典能源署向HYBRIT項(xiàng)目提供的資助資金主要涵蓋兩個(gè)子項(xiàng)目。一是利用氫氣直接還原進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)初步研究項(xiàng)目。該研究項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一種以純氫氣為球團(tuán)礦生產(chǎn)海綿鐵的還原劑的技術(shù)（圖1是傳統(tǒng)高爐工藝和HYBRIT工藝的比較）。二是球團(tuán)、燒結(jié)工藝的非化石能源加熱初步研究項(xiàng)目。該研究項(xiàng)目有著雙重目標(biāo)，即在減少現(xiàn)有球團(tuán)廠的溫室氣體排放的同時(shí)，設(shè)計(jì)出一種全新的造塊工藝。
HYBRIT項(xiàng)目有望使瑞典二氧化碳排放總量減少10%，使芬蘭二氧化碳排放總量減少7%，將對(duì)瑞典實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)起到至關(guān)重要的作用。同時(shí)，該項(xiàng)目可有效提升瑞典鋼鐵工業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力，并有助于綠色能源體系的建立。
實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)性是下一步鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要目標(biāo)
對(duì)于正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)關(guān)鍵階段的鋼鐵工業(yè)來(lái)說(shuō)，提高能源利用效率、采用低碳生產(chǎn)流程、大程度地實(shí)現(xiàn)能源回收利用是當(dāng)前及未來(lái)一段時(shí)間的重中之重。
很多人認(rèn)為，鋼鐵工業(yè)難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模轉(zhuǎn)型帶來(lái)的挑戰(zhàn)。這主要是由于鋼鐵工業(yè)屬于能源和資本密集型行業(yè)，進(jìn)入壁壘較高，技術(shù)創(chuàng)新既危險(xiǎn)又昂貴。鋼鐵工業(yè)用平爐煉鋼技術(shù)進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)50年，直到20世紀(jì)50年代，由奧地利人開(kāi)發(fā)的堿性氧氣轉(zhuǎn)爐投入市場(chǎng)，才促使鋼鐵工業(yè)向生產(chǎn)效率更高、利潤(rùn)更豐厚的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型。如今，鋼鐵工業(yè)正處于另一次技術(shù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。這一次轉(zhuǎn)型不僅要提高生產(chǎn)能力和盈利能力，而且要滿足環(huán)境的可持續(xù)性的需要。
HYBRIT項(xiàng)目將進(jìn)入中試階段
對(duì)于瑞典來(lái)說(shuō)，在鋼鐵工業(yè)大規(guī)模地采用基于氫氣的直接還原技術(shù)是可以實(shí)現(xiàn)的。首先，根據(jù)該技術(shù)的原理，鋼企需要大量的電力來(lái)產(chǎn)生氫氣，而瑞典具備較高的非化石能源發(fā)電能力，因此并不需要大量進(jìn)口煤炭。其次，該技術(shù)與瑞典政府逐步淘汰煤炭消費(fèi)的預(yù)期相吻合，因此得到了來(lái)自政府和社會(huì)的廣泛支持。
SSAB、Vattenfall、LKAB將在瑞典呂勒奧建設(shè)一座HYBRIT項(xiàng)目的中試工廠，進(jìn)行一系列非化石能源鋼鐵生產(chǎn)試驗(yàn)。該廠將主要采用氫氣替代煤炭作為還原劑，副產(chǎn)物是水，而非二氧化碳。該廠計(jì)劃于2020年之前建成，目前已經(jīng)完成了奠基儀式。HYBRIT項(xiàng)目的中試階段預(yù)計(jì)將花費(fèi)14億瑞典克朗（約合1.53億美元），用于建設(shè)中試工廠和進(jìn)行后期的科學(xué)研究。瑞典能源署提供的5.28億瑞典克朗資金支持約占總支出的37%，其余63%（約8.7億瑞典克朗，約合9559萬(wàn)美元）由SSAB、LKAB和Vattenfall共同出資。
中試工廠的試驗(yàn)對(duì)于證實(shí)小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室的結(jié)論是非常必要的，因?yàn)槠涓咏谖磥?lái)的工業(yè)化生產(chǎn)流程。借助中試工廠，可以更為清晰地理解交互聯(lián)系的工業(yè)體系中出現(xiàn)的各類狀況，并通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)實(shí)現(xiàn)高效清潔生產(chǎn)。
要實(shí)現(xiàn)非化石能源鋼鐵生產(chǎn)，應(yīng)建設(shè)能效更高的新型球團(tuán)廠，這也是LKAB接下來(lái)的主要任務(wù)之一，即開(kāi)發(fā)無(wú)碳直接還原球團(tuán)礦。SSAB的目標(biāo)是在2045年之前實(shí)現(xiàn)非化石能源煉鋼；Vattenfall則將借助非化石能源產(chǎn)生的電力大量生產(chǎn)氫氣，從而顯著減少溫室氣體的排放。
從2024年開(kāi)始，HYBRIT項(xiàng)目將從中試階段轉(zhuǎn)向?qū)嵶C階段，計(jì)劃實(shí)證階段將為2025年~2035年。在這一階段，HYBRIT項(xiàng)目將進(jìn)行小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，并在2035年之前完成非化石能源鋼鐵生產(chǎn)工藝的研發(fā)工作。
“氫氣煉鋼”是鋼鐵工業(yè)當(dāng)前已知的佳減排技術(shù)
“氫氣煉鋼”是鋼鐵工業(yè)當(dāng)前已知的佳減排技術(shù)。業(yè)內(nèi)一位專家表示：“除了通過(guò)基于氫氣的直接還原技術(shù)和碳捕獲與封存技術(shù)實(shí)現(xiàn)減排以外，關(guān)于減少鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放，當(dāng)前沒(méi)有更多的方式。預(yù)計(jì)到2045年~2050年，鋼鐵生產(chǎn)仍將以鐵礦石為主要原材料。因此，我們需要研發(fā)出一種可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減排的技術(shù)。目前來(lái)看，通過(guò)基于氫氣的直接還原技術(shù)實(shí)現(xiàn)減排或許是鋼鐵工業(yè)已知的佳方案，而碳捕獲與封存技術(shù)屬于末端解決方案，并沒(méi)有從根源上解決問(wèn)題。通過(guò)將廢鋼作為鋼鐵生產(chǎn)原材料來(lái)實(shí)現(xiàn)減排則面臨著廢鋼供給不足、用廢鋼生產(chǎn)出的鋼材質(zhì)量不夠高等問(wèn)題。此外，以天然氣作為還原劑進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)在減排方面有局限，且天然氣的獲取在政治上存在著一定的復(fù)雜性。”
盡管基于氫氣的直接還原技術(shù)是當(dāng)前鋼鐵工業(yè)減少二氧化碳排放潛力大的一項(xiàng)技術(shù)，但是，向這種生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的路徑既不容易，也不明晰。
華邦建設(shè)（www.ld0738.cn）分享
相關(guān)產(chǎn)品推薦
