“碳、电、氢协同,做到碳化学能的极致利用,实施全流程的冶金电气化,配合钢化联产,以矿石为起点的钢铁流程达到碳中和将可能是最可行、最经济,也是最合理的路径。”——宝武集团董事长陈德荣
据陈德荣在2022年全球低碳冶金创新论坛暨第八届宝钢学术年会透露,宝武集团正在开展富氢碳循环氧气高炉技术方案大型化探索,计划2023年将现有的千立方米以上规模传统高炉改造为HyCROF商业化装置。
今年(2022年)7月,全球首个400立方米工业级别的富氢碳循环氧气高炉在新疆的八一钢铁厂点火投运。数据显示,3个月HyCROF固体燃料消耗降低达30%,碳减排超20%。
实际上,氢能冶金这个概念这两年在钢铁企业中很是被“偏爱”,也被认为是钢铁生产实现无化石冶炼,达到零碳排放的重要技术。
此前,河钢与中钢国际就官宣共同打造氢能源开发和利用工程示范项目,陕鼓集团也签约了首个氢能源还原制铁项目,宝武的八一钢铁早早开始了富氢碳循环高炉试验项目,武钢引进了顶煤气循环氧气高炉技术、氢冶炼技术和微波烧结技术,河钢计划应用高炉喷吹氢气技术……大佬们的敏锐度没得说天博tb官网链接。
“中国钢铁要强大、要引领世界,能否站上世界低碳冶金技术前沿至关重要”,犹记得中国钢铁工业协会党委书记、执行会长何文波曾说过的话,近年来我国钢铁行业从去产能、兼并重组到超低排放改造、低碳冶金路径探索,确实面临着前所未有的挑战,发生了颠覆性的革命。
中国工程院院士、北京科技大学终身教授毛新平曾归结,钢铁行业要实现低碳发展,需要从总量淘汰、优化用能及流程结构、优化产业布局、突破节能减排核心关键技术、推动材料绿色化、深化智慧制造、搭建国际合作平台7个方向发力。
站在这样的十字路口,低碳冶金技术发展正在成为“必答题”。据北京科技大学教授、钢铁冶金新技术国家重点实验室副主任左海滨介绍,当今世界正在探索的低碳冶金技术路径主要分为两大类,一类是针对长流程的,主要通过向高炉喷吹富氢还原气体以降低碳消耗;另一类是针对短流程的,涉及工艺主要包括MIDREX、HYL/Energiron(两种气基竖炉直接还原工艺)等。
值得注意的是,“德国和中国是少有的两种低碳冶金技术研究同时兼顾的国家”。
高顶压冶炼技术——提高炉顶压力、压缩煤气体积、降低煤气流速、延长煤气停留时间、增加煤气浓度,实验数据显示若全国平均顶压提高20kPa,可平均降低燃料比6~10%,碳减排可达9500万吨/n。
高富氧及全氧冶炼技术——一般富氧每增加1%,节约燃料比约等于1%,如果我国高炉富氧水平能提升到20%的样子,全国高炉每年可减少碳排放1.18亿吨以上。
高炉富氢喷吹冶炼技术——若我国每吨铁喷吹天然50kg,理论上述吨铁可降低CO₂排放约55~60kg/t,预计每年可减排CO₂约为5100x104t/a。
高炉煤气自循环技术——若有50%煤气能够自行循环,那么全国高炉每年或可节约标准煤1亿吨标准煤,减少碳排放2.65亿吨以上。
总的来看,低碳冶金技术分支还是比较多的,各企业在探索生态和经济效益双赢的最佳路线。首个碳中和的氢能冶金化工综合示范项目的实践,全球首套绿氢零碳流化床高效炼铁新技术示范项目的实践,全球首个400立方米工业级别的富氢碳循环氧气高炉的实践等等,都在为低碳冶金的发展注入更多动能。
在双碳背景下,低碳冶金的目的不可变,低碳冶金的市场却是多变的,更多机遇也随之来临。