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低碳冶金工藝路線怎么選？鋼企都在找“三*”路徑
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時間：2022-11-22
寶武集團(tuán)又放大消息！
“碳、電、氫協(xié)同，做到碳化學(xué)能的極致利用，實(shí)施全流程的冶金電氣化，配合鋼化聯(lián)產(chǎn)，以礦石為起點(diǎn)的鋼鐵流程達(dá)到碳中和將可能是*可行、*經(jīng)濟(jì)，也是*合理的路徑。”——寶武集團(tuán)董事長陳德榮
據(jù)陳德榮在2022年全球低碳冶金創(chuàng)新論壇暨第八屆寶鋼學(xué)術(shù)年會透露，寶武集團(tuán)正在開展富氫碳循環(huán)氧氣高爐技術(shù)方案大型化探索，計劃2023年將現(xiàn)有的千立方米以上規(guī)模傳統(tǒng)高爐改造為HyCROF商業(yè)化裝置。
富氫碳循環(huán)氧氣高爐技術(shù)，真的能實(shí)現(xiàn)低碳冶金嗎？
今年(2022年)7月，全球*個400立方米工業(yè)級別的富氫碳循環(huán)氧氣高爐在新疆的八一鋼鐵點(diǎn)火投運(yùn)。數(shù)據(jù)顯示，3個月HyCROF固體燃料消耗降低達(dá)30%，碳減排超20%。
實(shí)際上，氫能冶金這個概念這兩年在鋼鐵企業(yè)中很是被“偏愛”，也被認(rèn)為是鋼鐵生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無化石冶煉，達(dá)到零碳排放的重要技術(shù)。
此前，河鋼與中鋼國際就官宣共同打造氫能源開發(fā)和利用工程示范項(xiàng)目，陜鼓集團(tuán)也簽約了*個氫能源還原制鐵項(xiàng)目，寶武的八一鋼鐵早早開始了富氫碳循環(huán)高爐試驗(yàn)項(xiàng)目，武鋼引進(jìn)了頂煤氣循環(huán)氧氣高爐技術(shù)、氫冶煉技術(shù)和微波燒結(jié)技術(shù)，河鋼計劃應(yīng)用高爐噴吹氫氣技術(shù)......大佬們的敏銳度沒的說。
“中國鋼鐵要強(qiáng)大、要引領(lǐng)*，能否站上*低碳冶金技術(shù)前沿至關(guān)重要”，猶記得中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會黨委書記、執(zhí)行會長何文波曾說過的話，近年來我國鋼鐵行業(yè)從去產(chǎn)能、兼并重組到超低排放改造、低碳冶金路徑探索，確實(shí)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，發(fā)生了顛覆性的革命。
中國工程院院士、北京科技大學(xué)終身教授毛新平曾歸結(jié)，鋼鐵行業(yè)要實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，需要從總量淘汰、優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、突破節(jié)能減排核心關(guān)鍵技術(shù)、推動材料綠色化、深化智慧制造、搭建國際合作平臺7個方向發(fā)力。
站在這樣的十字路口，低碳冶金技術(shù)發(fā)展正在成為“必答題”。據(jù)北京科技大學(xué)教授、鋼鐵冶金新技術(shù)*重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任左海濱介紹，當(dāng)今*正在探索的低碳冶金技術(shù)路徑主要分為兩大類，一類是針對長流程的，主要通過向高爐噴吹富氫還原氣體以降低碳消耗；另一類是針對短流程的，涉及工藝主要包括MIDREX、HYL/Energiron(兩種氣基豎爐直接還原工藝)等。
值得注意的是，“德國和中國是少有的兩種低碳冶金技術(shù)研究同時兼顧的*”。
簡單了解一下：
高頂壓冶煉技術(shù)——提高爐頂壓力、壓縮煤氣體積、降低煤氣流速、延長煤氣停留時間、增加煤氣濃度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示若全國平均頂壓提高20kPa，可平均降低燃料比6~10%，碳減排可達(dá)9500萬噸/n。
高富氧及全氧冶煉技術(shù)——一般富氧每增加1%，節(jié)約燃料比約等于1%，如果我國高爐富氧水平能提升到20%的樣子，全國高爐每年可減少碳排放1.18億噸以上。
高爐富氫噴吹冶煉技術(shù)——若我國每噸鐵噴吹天然50kg，理論上述噸鐵可降低CO₂排放約55~60kg/t，預(yù)計每年可減排CO₂約為5100x104t/a。
高爐煤氣自循環(huán)技術(shù)——若有50%煤氣能夠自行循環(huán)，那么全國高爐每年或可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少碳排放2.65億噸以上。
......
總的來看，低碳冶金技術(shù)分支還是比較多的，各企也在探索生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的*佳路線。*個碳中和的氫能冶金化工綜合示范項(xiàng)目的實(shí)踐，全球*套綠氫零碳流化床高效煉鐵新技術(shù)示范項(xiàng)目的實(shí)踐，全球*個400立方米工業(yè)級別的富氫碳循環(huán)氧氣高爐的實(shí)踐等等，都在為低碳冶金的發(fā)展注入更多動能。
在雙碳背景下，低碳冶金的目的不可變，低碳冶金的市場卻是多變的，更多機(jī)遇也隨之來臨。
“碳、電、氫協(xié)同，做到碳化學(xué)能的極致利用，實(shí)施全流程的冶金電氣化，配合鋼化聯(lián)產(chǎn)，以礦石為起點(diǎn)的鋼鐵流程達(dá)到碳中和將可能是*可行、*經(jīng)濟(jì)，也是*合理的路徑。”——寶武集團(tuán)董事長陳德榮
據(jù)陳德榮在2022年全球低碳冶金創(chuàng)新論壇暨第八屆寶鋼學(xué)術(shù)年會透露，寶武集團(tuán)正在開展富氫碳循環(huán)氧氣高爐技術(shù)方案大型化探索，計劃2023年將現(xiàn)有的千立方米以上規(guī)模傳統(tǒng)高爐改造為HyCROF商業(yè)化裝置。
富氫碳循環(huán)氧氣高爐技術(shù)，真的能實(shí)現(xiàn)低碳冶金嗎？
今年(2022年)7月，全球*個400立方米工業(yè)級別的富氫碳循環(huán)氧氣高爐在新疆的八一鋼鐵點(diǎn)火投運(yùn)。數(shù)據(jù)顯示，3個月HyCROF固體燃料消耗降低達(dá)30%，碳減排超20%。
實(shí)際上，氫能冶金這個概念這兩年在鋼鐵企業(yè)中很是被“偏愛”，也被認(rèn)為是鋼鐵生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無化石冶煉，達(dá)到零碳排放的重要技術(shù)。
此前，河鋼與中鋼國際就官宣共同打造氫能源開發(fā)和利用工程示范項(xiàng)目，陜鼓集團(tuán)也簽約了*個氫能源還原制鐵項(xiàng)目，寶武的八一鋼鐵早早開始了富氫碳循環(huán)高爐試驗(yàn)項(xiàng)目，武鋼引進(jìn)了頂煤氣循環(huán)氧氣高爐技術(shù)、氫冶煉技術(shù)和微波燒結(jié)技術(shù)，河鋼計劃應(yīng)用高爐噴吹氫氣技術(shù)......大佬們的敏銳度沒的說。
“中國鋼鐵要強(qiáng)大、要引領(lǐng)*，能否站上*低碳冶金技術(shù)前沿至關(guān)重要”，猶記得中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會黨委書記、執(zhí)行會長何文波曾說過的話，近年來我國鋼鐵行業(yè)從去產(chǎn)能、兼并重組到超低排放改造、低碳冶金路徑探索，確實(shí)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，發(fā)生了顛覆性的革命。
中國工程院院士、北京科技大學(xué)終身教授毛新平曾歸結(jié)，鋼鐵行業(yè)要實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，需要從總量淘汰、優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、突破節(jié)能減排核心關(guān)鍵技術(shù)、推動材料綠色化、深化智慧制造、搭建國際合作平臺7個方向發(fā)力。
站在這樣的十字路口，低碳冶金技術(shù)發(fā)展正在成為“必答題”。據(jù)北京科技大學(xué)教授、鋼鐵冶金新技術(shù)*重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任左海濱介紹，當(dāng)今*正在探索的低碳冶金技術(shù)路徑主要分為兩大類，一類是針對長流程的，主要通過向高爐噴吹富氫還原氣體以降低碳消耗；另一類是針對短流程的，涉及工藝主要包括MIDREX、HYL/Energiron(兩種氣基豎爐直接還原工藝)等。
值得注意的是，“德國和中國是少有的兩種低碳冶金技術(shù)研究同時兼顧的*”。
簡單了解一下：
高頂壓冶煉技術(shù)——提高爐頂壓力、壓縮煤氣體積、降低煤氣流速、延長煤氣停留時間、增加煤氣濃度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示若全國平均頂壓提高20kPa，可平均降低燃料比6~10%，碳減排可達(dá)9500萬噸/n。
高富氧及全氧冶煉技術(shù)——一般富氧每增加1%，節(jié)約燃料比約等于1%，如果我國高爐富氧水平能提升到20%的樣子，全國高爐每年可減少碳排放1.18億噸以上。
高爐富氫噴吹冶煉技術(shù)——若我國每噸鐵噴吹天然50kg，理論上述噸鐵可降低CO₂排放約55~60kg/t，預(yù)計每年可減排CO₂約為5100x104t/a。
高爐煤氣自循環(huán)技術(shù)——若有50%煤氣能夠自行循環(huán)，那么全國高爐每年或可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少碳排放2.65億噸以上。
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總的來看，低碳冶金技術(shù)分支還是比較多的，各企也在探索生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的*佳路線。*個碳中和的氫能冶金化工綜合示范項(xiàng)目的實(shí)踐，全球*套綠氫零碳流化床高效煉鐵新技術(shù)示范項(xiàng)目的實(shí)踐，全球*個400立方米工業(yè)級別的富氫碳循環(huán)氧氣高爐的實(shí)踐等等，都在為低碳冶金的發(fā)展注入更多動能。
在雙碳背景下，低碳冶金的目的不可變，低碳冶金的市場卻是多變的，更多機(jī)遇也隨之來臨。
