日歐鋼鐵業(yè)推進氫冶金技術開發(fā)和示范工廠建設

在全球應對氣候變化形勢下,主要國家或經濟體制定了碳減排目標,鋼鐵企業(yè)紛紛進行減碳技術研究,以應對已經到來的碳減排挑戰(zhàn)。歐洲和日本鋼鐵行業(yè)正積極開發(fā)氫還原煉鐵工藝技術并建設示范工廠,這些技術有助于實現鋼鐵工業(yè)二氧化碳零排放。

日本三菱重工業(yè)公司與奧地利奧鋼聯集團合作,計劃在2021年初在奧鋼聯廠區(qū)建成一個氫還原煉鐵示范工廠,主要由三菱重工英國分公司托管,計劃在年內開始試運行。該氫還原煉鐵示范工廠采用直接還原鐵(DRI)工藝,與傳統(tǒng)高爐相比,DRI熔融爐產量略小,但投資額不到高爐的一半。如果DRI熔融爐要實現與高爐相同的成本競爭力,低成本的氫原料就是關鍵。

據日本經濟產業(yè)省估算,目前氫氣的流通價格為每標準立方米(標準狀態(tài)下的氣體體積)100日元左右。日本政府的目標是通過大規(guī)模生產,到2030年將氫價降至每標準立方米30日元,但也有大型鋼鐵企業(yè)的高管認為,要想在鋼鐵行業(yè)實現氫基DRI的普及生產,氫氣價格必須降至每標準立方米10日元以下。

日本制鐵計劃在2021年3月之前,制定二氧化碳減排中長期戰(zhàn)略計劃。據悉,該公司實現碳中和的途徑之一是開發(fā)一種在生鐵生產中用氫氣代替煤炭的技術。這是由于用電爐取代現有高爐生產是無利可圖的,據估計,在日本所有高爐中引進氫冶煉技術每年將需要大約750萬噸氫氣。未來,日本制鐵可能會在鋼鐵生產脫碳方面加強與JFE鋼鐵公司和神戶制鋼等日本主要鋼鐵生產商的合作。

作為全球領先的冶金設備供應商,德國西馬克正在與意大利達涅利合作,聯合開發(fā)氫基煉鐵工藝;安賽樂米塔爾計劃2021年在德國建設氫還原煉鐵示范工廠;德國蒂森克虜伯和薩爾茨吉特等公司則在積極投資推進氫冶金項目。

蒂森克虜伯、德國最大的天然氣管道運營商OGE以及挪威國家石油公司Equinor在今年1月中旬完成了基于氫氣技術的H2morrow項目的聯合可行性研究。該可行性研究始于2019年10月,包括在無法提供足夠數量的其他類型氫氣,尤其是綠色氫氣的情況下,將首先向蒂森克虜伯杜伊斯堡工廠供應藍色氫氣,以期在中短期內通過氣候中性方式生產鋼鐵產品,從而顯著降低二氧化碳排放??尚行匝芯康慕Y論是,最早將于2027年建立整個項目的價值鏈。該可行性研究還確定了制氫工廠的三個潛在地點:一個位于荷蘭埃姆沙文沿岸,另外兩個位于德國北海岸。

另外,蒂森克虜伯已經完成了向杜伊斯堡工廠9號高爐28個風口之一注入氫氣的測試,目的是減少冶金煤的使用,到2030年將二氧化碳排放量減少30%。該試驗項目是由德國北萊茵-威斯特法倫州政府發(fā)起的IN4CLIMATE.NRW計劃資助的,并得到了BFI研究所的科學支持?;诘谝浑A段成功試驗結果,蒂森克虜伯將在2022年開始的該項目第二階段中向所有28個風口注入氫氣。該計劃完成后,蒂森克虜伯將在杜伊斯堡開始建設年產能120萬噸的氫基直接還原鐵廠,并將全部使用綠色氫氣運行,預計將于2025年完成。

歐盟曾于2020年7月宣布,計劃到2050年向氫產業(yè)投資4700億歐元。這項投資計劃將使歐洲鋼鐵行業(yè)在氫還原煉鐵工藝技術開發(fā)和工廠建設方面得到有力的支持,歐洲地區(qū)也有望逐漸成為全球氫產業(yè)的中心。

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