神户制钢与米塔尔合建氢能炼铁实证工场 推动无碳炼铁技术落地

作者: 冶金矿产  发布:2020-01-11

当前,日本制铁等企业正在与日本新能源和产业技术开发组织 (NEDO)共同探索实施一种新的炼钢工艺。该工艺可使2050年的全球二氧化碳排放量由目前的水平减少30%,下一步的目标是大力推进仅使用氢气的“零碳”炼钢工艺的产业化应用。

氢能作为新兴的战略能源,具有零污染、零排放的优势,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源之一。中国也在推进氢能冶炼技术。2019年4月28日,生态环境部等5部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》,意在进一步降低钢铁行业各生产环节的污染物排放。钢铁企业尤其是特大型钢铁企业为了适应国内国际形势,也开始积极参与氢能利用项目。

在全球“脱煤”大潮的背景下,目前,全球钢铁企业都在积极探索开发使用氢气代替煤炭的钢铁制造工艺。

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《中国冶金报》

NEDO联合5家日本钢铁企业、设备制造企业于2008年开始启动验证测试。在2016年,应用新日铁住金君津制铁所建造的试验用熔炼炉进行了最终阶段的测试。该项目的目标是:在2030年前后实现二氧化碳减排约30%的技术和熔炼炉1号机组的投产使用,并在2050年前实现技术的普及。

据了解,MIDREX公司拥有以天然气为基础的炼钢工艺,与安赛乐米塔尔也有合作开发的实际业绩,这为两家公司研发氢气炼钢技术奠定了一定基础。

在全球“脱煤碳”潮流的背景下,欧洲各国都在积极开发无碳炼铁法。传统的高炉炼铁是以铁矿石和煤炭获取的焦炭为原料制铁,在还原反应时会产生大量的二氧化碳(CO2),使用天然气代替煤炭还原也会产生一定量的CO2。如果使用氢能的话,可以实现CO2零排放。

目前使用高炉的炼钢工艺不可避免地会使用到铁矿石和由炼焦煤制成的焦炭。这种工艺在发生还原反应时会产生大量的二氧化碳,即便是用天然气代替煤炭,在还原反应时也会产生一定量的二氧化碳。但是,如果使用氢气代替煤炭进行还原反应,二氧化碳的实际排放量则为零。

因为拟采用的制氢工艺不同,两家中国钢企所选择的重点合作伙伴也有所差异。目前这两家中国钢企的前期项目研究尚未得到政府基金或专项科研基金的支持。与国外企业相比,在氢能制取的电解槽、燃料电池电极等方面,国内还有差距,有必要吸引电解槽设备供应商、燃料电池供应商或相关研究机构加入。

本报讯 近日,由神户制钢100%出资的美国钢铁设备制造商MIDREX公司与安赛乐米塔尔联合宣布,两家企业将在氢气炼钢技术方面开展合作,共同建设年产能为10万吨的氢气炼钢验证生产线。据悉,安赛乐米塔尔将在其位于德国汉堡市的工厂中建设全球最大规模的氢气炼钢验证生产线,MIDREX公司将负责提供生产设备和技术。

日本钢铁协会还按照当前的炼焦成本估算出钢铁行业可以接受的氢气成本为7.7美分/标准立方米。

业内人士分析称,随着安赛乐米塔尔等欧洲企业正式投入氢气炼钢生产技术研发,预计全球钢铁企业的竞争将进一步加剧。

日本钢铁协会估算生产1吨生铁需要601标准立方米氢气,补偿吸热反应需要67标准立方米氢气,加热融化到1600摄氏度需要85标准立方米氢气,共计需要753标准立方米氢气,按照75%的热效率计算,产生1吨生铁需要的氢气量为1000标准立方米。到2100年,全球氢气需求量为1.2万亿标准立方米/年。

我国钢企在氢能利用方面的动作

在推动COURSE50项目的同时,日本钢铁协会还将推动一些基础性研究,到2100年实现这些技术的全部应用,实现全社会低碳排放。这其中的核心技术包括零排放发电技术,核电、可再生能源发电技术,无碳制氢技术,利用核电和可再生能源低成本、大批量制氢技术等。

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