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山东金属学会成立于1981年8月18日,是由山东地区钢铁、有色金属、焦化和耐火材料企业、高等院校、科研院所等单位组成的学术性社会团体,是山东省冶金行业的科技组织,是山东省科学技术协会的组成部分,是中国金属学会的团体会员单位。学会挂靠山东省冶金工业总公司,业务受中国金属学会指导,由山东省科学技术协会主管,登记机关和监督管理部门是山东省民政厅。2013年12月11日进行了第四届理事会改选换届,理事会由83名理事组成。目前,理事长为山东省冶金工业总公司总经理、山东钢铁集团有限公司董事长侯军先生。

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我国钢铁业低碳低耗发展之路这样走(二)

分类:
行业信息
作者:
来源:
中国冶金报
发布时间:
2017/05/22 16:43
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【摘要】:

国外钢企加紧低碳技术开发欧盟

 欧盟钢铁企业于2003年建立了欧洲钢铁技术平台(European Steel Technology PlatformESTEP),其中ULCOS(超低CO2炼钢)是欧洲钢铁技术平台在2004年专门设立的欧洲超低二氧化碳排放项目,目的在于进行低碳技术研发,其目标是使欧盟吨钢CO2的排放量比该项目实施前最先进生产工艺的吨钢排放量降低至少50%。该项目主要进行4个技术路线的研究:高炉炉顶煤气循环(TGRBF)、先进的直接还原工艺(ULCORED)、新兴熔融还原工艺(Hisarna)、电解铁矿石工艺。

在研发与技术层面,主要包括减碳技术、无碳技术和去碳技术。减碳技术主要是高炉炉顶煤气循环利用技术(TGRBF),既减少了炼铁中所需的焦炭量,又降低了CO2排放量。在安赛乐米塔尔一家钢厂的高炉上试用该技术后,该高炉的CO2排放量下降了28%,从原来吨铁排放1.3CO2降低至0.94吨。无碳技术是利用可再生能源替代传统的化石能源,从根源上减少碳排放,以降低碳成本。ULCOS中最有突破性的研究项目之一是电解铁矿石技术,该技术在整个生产过程都不会产生CO2,唯一的副产品是氧气。无碳技术可以使整个钢铁生产流程中的碳排放大大降低,从根本上解决碳成本的问题。去碳技术是采用先进技术措施将钢铁生产过程中排放的CO2去除,这是一种末端处理方法。目前,最典型的去碳技术就是CCS技术(CO2捕获和封存技术),它可以将生产过程中产生的CO2进行收集、分离并集中注入并封存到地下。如果将CCS技术与TGFBF技术相结合使用,能使欧盟钢铁联合企业的CO2排放量减少50%,而单独使用TRGBF技术只能减排30%左右。

日本

 日本新能源和工业技术部(NEDO)20087月委托日本神户制钢、JFE、原新日铁、原新日铁工程公司、原住友金属以及日新制钢6家公司共同合作开展了环境友好型炼铁技术开发项目COURSE50
 COURSE50是用氢气代替部分焦炭对铁矿石进行还原,并将高炉煤气中的CO2进行分离回收,由此实现减少高炉CO2排放量30%的目标。其研究内容主要为:开发利用氢气还原铁矿石的新技术,开发廉价的氢气利用技术(包括焦炉煤气的开发利用技术)CO2的分离和捕集技术开发,CO2在高炉煤气中的分离和捕集技术,利用钢铁生产的余能对CO2进行分离和捕集,焦炉煤气的重整(35%CO60%H2)对高炉的影响。该开发研究分两个阶段进行:第一阶段为2008~2012年,主要目标是开发减少高炉排放CO2的技术和从高炉煤气分离回收CO2的技术;第二阶段是综合试验阶段,最终目标是使CO2排放量减少30%。日本将于2030年确立此项技术,2050年实现应用及普及。

韩国

韩国浦项将创新炼铁技术作为低碳发展的突破口。浦项一方面持续改进被称为环境友好型炼铁工艺的FINEX工业化生产技术,另一方面大力开发以减排CO2为特征的未来突破性技术。低碳炼铁FINEX技术、全氢高炉炼铁技术和碳捕获与分离技术、利用废气热能发电技术将成为浦项的中长期技术研发项目,浦项为这一技术路线设定的可行期限是2050年前。

FINEX工艺相当于把高炉分成两段来操作,即把铁矿的还原与熔融分离开来,这样可以减小各自的冶炼负荷,熔融部分所承担的负荷只占高炉的30%左右。FINEX工艺金属化率为50%,还原率为60%FINEX设备最终还输出优质煤气,其发热值约为高炉煤气的2.3倍。FINEX工艺还集成了CO2分离系统,便于未来采用碳捕获与储存技术(CCS)

浦项全氢高炉冶炼技术与日本目前正在研究中的COURSE50项目类似,均是在高炉内使用一部分氢气替代焦煤对烧结矿进行还原,从而能够大幅度减少钢铁生产过程中CO2的排放。浦项的短期目标是利用钢铁生产过程中产生的副产气体制取可用于还原铁矿石的氢气,中长期目标是开发出能够低成本大量制造高纯度氢气的技术。

浦项正致力于研发利用氨水吸收及分离高炉煤气中CO2的技术。该项技术利用钢厂产生的中低温废热作为吸收CO2所需的热能,从而降低成本。该项新技术的研发于2006年立项,并于200812月动工兴建首套中试设备,处理能力为50标准立方米/小时,CO2捕获效率能够达到90%以上,CO2浓度不低于95%。其兴建的第2套示范设备已于2010年开始运行,处理能力为1000标准立方米/小时,预计几年后该设备的CO2日捕获量有望达到10吨左右。

钢铁行业生产流程决定CO2排放强度

在世界钢铁协会编制的《钢铁行业可持续发展政策及指标报告》,将相关指标分为3大类共8个指标,排在第一个的就是温室气体的排放。根据该报告,2014年全球吨钢CO2排放量平均为1.8吨,2015年的吨钢CO2排放量平均为1.9吨。

从生产流程看,目前全球的粗钢约有30%是短流程炼钢(电炉炼钢),其余几乎都是长流程炼钢(高炉-转炉炼钢)。其中,美国粗钢产量约为1.2亿吨,60%以上是电炉钢,吨钢CO2排放量为1.19吨;欧盟国家约40%是电炉钢,吨钢CO2排放量为1.6吨;亚洲地区粗钢生产以长流程为主,日本、韩国及中国台湾地区的吨钢CO2排放量约为2吨。由此可以看出,长、短流程炼钢的比例也直接影响着CO2的排放。

我国钢铁生产以长流程为主,铁钢比高,能源结构中以煤炭为主,所以吨钢CO2排放量较大。近年来,随着我国钢铁工业结构调整、节能技术的广泛利用,以及能源利用效率的提高,目前吨钢CO2排放量在2吨左右。

相关研究结果表明,2010年,中国工业部门矿物燃料燃烧排放CO252.3亿吨,约占全国CO2排放总量的70%,与能源消耗总量所占比例相近。其中,钢铁工业排放CO210.6亿吨,约占全国CO2排放总量的14%。以吨钢2CO2的排放量计算,初步估算,2015年钢铁行业CO2的排放量在16亿吨左右。我国钢铁行业能源消耗与CO2排放量见图1

    数据显示,2015年全球CO2排放量为321亿吨,与前两年持平,温室气体排放已连续2年没有随着经济增长而上升。据了解,国际能源署提供CO2排放量数据已经超过40年,其间CO2排放量同比下降或持平的情况只在4个时间段出现过,其中3次是和全球经济疲软有关,分别是20世纪80年代初期、1992年和2009年。

本文由本报记者朱晓波根据北京京诚嘉宇环境科技有限公司总经理杨晓东《钢铁工业低碳发展途径思考》演讲整理。

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