歐盟實(shí)施鋼鐵生產(chǎn)二氧化碳減排計(jì)劃

近期,歐盟鋼鐵企業(yè)已經(jīng)啟動(dòng)了三大全新的研究計(jì)劃,旨在開發(fā)減少煉鋼工藝的二氧化碳排放,來(lái)自能源和其它行業(yè)的項(xiàng)目合作伙伴也參與了這些項(xiàng)目,合作開發(fā)新技術(shù),以減少鋼鐵工業(yè)對(duì)全球變暖的影響。

奧地利:生產(chǎn)綠色氫氣的項(xiàng)目

為了生產(chǎn)綠色氫氣,歐盟“地平線2020”(Horizon 2020)項(xiàng)目已經(jīng)投入了1200萬(wàn)歐元用于實(shí)施“H2Future”項(xiàng)目。利用質(zhì)子交換膜(PEM)技術(shù)在電解槽中生產(chǎn)工業(yè)和電力存儲(chǔ)專用的綠色氫氣,項(xiàng)目總預(yù)算約1800萬(wàn)歐元,周期4.5年。

該項(xiàng)目的合作方包括奧鋼聯(lián)、西門子、奧地利電力聯(lián)盟(Verbund)、奧地利電網(wǎng)公司(APG)等研究機(jī)構(gòu)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在建設(shè)一個(gè)中試設(shè)備,即全球最大的電解廠用于生產(chǎn)綠色氫氣。該廠將建在奧地利林茨市的奧鋼聯(lián)公司,生產(chǎn)的綠色氫氣將直接投入內(nèi)部廢氣網(wǎng)絡(luò),從而在鋼鐵生產(chǎn)的不同工序檢驗(yàn)氫氣的使用效果。

近十年,奧鋼聯(lián)集團(tuán)已經(jīng)在奧地利國(guó)內(nèi)運(yùn)行的環(huán)保設(shè)備投入了22億歐元左右。奧鋼聯(lián)集團(tuán)負(fù)責(zé)人表示,為了迎接氣候和環(huán)保的未來(lái)挑戰(zhàn),奧鋼聯(lián)致力于鋼鐵生產(chǎn)工序的逐步脫碳化研究。未來(lái)20年間,該集團(tuán)將通過(guò)采用技術(shù)手段在鋼鐵生產(chǎn)中用替代能源取代煤炭。
歐盟燃料電池與氫聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(FCHJU)支持歐洲燃料電池和氫能源技術(shù)的研發(fā)和實(shí)證活動(dòng),其目標(biāo)是加快這些技術(shù)的市場(chǎng)引進(jìn)步伐,在低碳系統(tǒng)上充分發(fā)揮技術(shù)潛力。燃料電池作為一種高效轉(zhuǎn)換技術(shù),氫氣作為清潔能源載體,在二氧化碳減排方面潛力巨大,可以減少對(duì)碳?xì)浠衔锏囊蕾?,有助于?jīng)濟(jì)發(fā)展,F(xiàn)CHJU的最終目標(biāo)是通過(guò)各行業(yè)的共同努力為歐洲帶來(lái)益處。

德國(guó):“Carbon2Chem”研究項(xiàng)目

“Carbon2Chem”是由德國(guó)蒂森克虜伯公司所發(fā)起的一項(xiàng)10年的合作研究項(xiàng)目,旨在將鋼鐵工廠的廢氣轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品原材料,這些廢氣中的溫室氣體二氧化碳將不再排放至大氣中。“Carbon2Chem”的特點(diǎn)是包含廣泛的、跨行業(yè)合作,共有16家來(lái)自不同行業(yè)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)作為合作方參與這一項(xiàng)目,將為鋼鐵生產(chǎn)、發(fā)電和化工生產(chǎn)構(gòu)建一種全新的網(wǎng)絡(luò)。由德國(guó)聯(lián)邦教研部(BMBF)提供6000萬(wàn)歐元以上的資助。

就目前而言,鋼鐵工序產(chǎn)生的廢氣主要用于發(fā)電站發(fā)電,以及為其它行業(yè)的生產(chǎn)工序供熱。然而這些包括二氧化碳在內(nèi)的廢氣也可作為原材料?!癈arbon2Chem”項(xiàng)目的研究目標(biāo)就是將鋼鐵廠廢氣轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品,這也意味著溫室氣體二氧化碳今后也許不再會(huì)直接向大氣排放?;どa(chǎn)工序所需的熱量將來(lái)自可再生能源產(chǎn)生的電力,但在此項(xiàng)技術(shù)正式達(dá)到工業(yè)規(guī)模應(yīng)用之前,至少需要10年的時(shí)間。

使用鋼鐵廠廢氣所需的基礎(chǔ)化工工藝和技術(shù)已經(jīng)廣為人知,鋼鐵廠產(chǎn)生的廢氣是轉(zhuǎn)化為氨氣這類肥料的初始原料,盡管不具備成本效益,但在技術(shù)上完全可行。該工序也可以回收鋼鐵廠廢氣中的部分二氧化碳,或者利用廢氣生成甲醇,這種工序可以回收幾乎全部的二氧化碳。

然而,可再生能源的波動(dòng)仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn),這就需要化學(xué)轉(zhuǎn)化工序所需的催化劑來(lái)應(yīng)對(duì)這些劇烈的波動(dòng)。在這一領(lǐng)域還需要做更多的研究工作,還需要開發(fā)出生產(chǎn)氫氣的高效、低成本方法。鋼鐵廠廢氣的洗滌和制備也是另一個(gè)需要進(jìn)一步研究的領(lǐng)域。

位于杜伊斯堡的蒂森克虜伯公司于去年11月建立了一個(gè)技術(shù)中心,該公司認(rèn)為,“Carbon2Chem”項(xiàng)目是未來(lái)鋼鐵生產(chǎn)必須邁出的一步,如果該項(xiàng)目成功,將會(huì)顯著減少鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放,與此同時(shí),“Carbon2Chem”項(xiàng)目將為鋼鐵生產(chǎn)奠定全新的、可持續(xù)的發(fā)展路徑。

“Carbon2Chem”工藝將在中試工廠進(jìn)行測(cè)試,蒂森綜合性成套設(shè)備可將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)規(guī)模,該技術(shù)中心計(jì)劃于明年春天落成。

瑞典:“無(wú)二氧化碳鋼鐵工業(yè)”計(jì)劃

在瑞典,鋼鐵企業(yè)SSAB、聯(lián)合礦業(yè)公司LKAB和能源公司Vattenfall,于去年春天發(fā)起了一項(xiàng)“無(wú)二氧化碳鋼鐵工業(yè)”計(jì)劃,旨在解決瑞典鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放問題。項(xiàng)目目標(biāo)是構(gòu)想一種工序,采用氫氣替代高爐用的燃煤和焦炭,最終生成水而不是二氧化碳,具體研究?jī)?nèi)容包括:無(wú)化石燃料的球團(tuán)生產(chǎn)工藝、以氫氣為原料的直接還原工藝、在電爐中采用海綿鐵、為氫氣生產(chǎn)和儲(chǔ)存提供電源。

該計(jì)劃分為三個(gè)階段:首先是至今年底的可行性研究,隨后是2024年的中試工廠研究和測(cè)試,最后一步是,2035年進(jìn)行示范工廠的測(cè)試。

瑞典非常適于發(fā)展具有專業(yè)的創(chuàng)新型鋼鐵工業(yè),具備無(wú)化石燃料的電力以及歐洲最高品質(zhì)的鐵礦石。但是,為了完成這一項(xiàng)目,需要瑞典政府、研究機(jī)構(gòu)和高校在全國(guó)范圍內(nèi)開展廣泛合作,周期為20-25年。

SSAB、LKAB和Vattenfall的這一計(jì)劃已經(jīng)獲得了瑞典能源局的額外支持,在今年2月份,該局通過(guò)一項(xiàng)決議,將為這項(xiàng)研究項(xiàng)目提供10200萬(wàn)瑞典克朗(約合1050萬(wàn)歐元)的資助,與此同時(shí),三家企業(yè)決定成立一家合資企業(yè),加快推進(jìn)這一計(jì)劃的實(shí)施。

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