欧洲钢铁制造商的脱碳战略初具规模产能释放集中于2025年上月全国新能源车销量逼近百万辆新一轮大规模工业设备更新潜力巨大信息动态用于云端虚拟环境: JFE高炉CPS技术在JSW实证运用用于制作液氢储罐: 浦项开发出高氮奥氏体不锈钢 6月份我国钢铁业承压放缓
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第8949期:第04版 本期出版日期:2024-07-16

欧洲钢铁制造商的脱碳战略初具规模

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目前,欧洲钢铁脱碳策略主要分为两种“互不相容”的方法。第一个是限制现有高炉工艺的排放,由此避免了对现有厂房的彻底重组,但仍有多重障碍使得高炉工艺脱碳无效,而且对大多数现有的欧洲工厂而言,往往是毫无意义的。第二种方法涉及前景看好的非高炉技术,旨在最终取代高炉工艺和高排放焦炭。不过,由于在实际部署上遇到了障碍,即使是迄今宣布的、最成熟的非高炉项目也不超过所需产能的三分之一。

即使采用复杂而昂贵的CCUS技术,向高炉中喷吹气体减少煤炭消耗,这也不会显著减少碳排放。由于高炉的排气口数量众多,基础设施要求高,此类系统的成本似乎高居不下。此外,废气中的二氧化碳浓度仅为4-5%,气体去除效果不佳。因此,这种工业规模的系统尚未在欧洲钢铁生产中广泛使用。

使用生物质需要大量稳定供应的生物质和适当的基础设施,而大多数欧洲生产商还没有做好准备。废钢在高炉中所占比例较高,但受限于所生产钢材的质量要求,以及市场上优质废钢的长期短缺。此外,欧洲许多高炉的产能已接近其使用寿命,需要彻底改变技术。

影响欧洲绿色钢铁生产战略的另一个原因与市场营销有关。即使高炉升级改造使得排放显著减少,钢铁生产商也无法宣称其产品是“绿色”的。近年来,公众舆论强烈谴责高炉工艺对环境并不安全,尤其是在欧洲地区。

正因如此,所有欧洲领先的制造商都在寻求避免碳排放的技术,重点关注直接还原铁(DRI)、直接电解和冶炼工艺。这些技术不仅无需使用碳燃料和还原剂,而且一般也不需要CCUS。不过,这种方法通常需要使用氢气和电力等清洁能源。

在欧洲流行的非高炉战略归结为三个关键技术家族。这包括在煤气或氢气动力竖炉中生产海绵铁,在电极上电动提取铁(AE和MOE),以及冶炼铁矿石(HPSR和IBRSR)。在这种情况下,MOE和HPSR技术不需要二次加工,因其可以直接生产钢水。其他策略包括进一步将铁水转化为钢,通常是在电弧炉中。

欧盟目前有65座正在运行的高炉,总产能近1.23亿吨/年。欧洲十大高炉铁生产商占欧洲钢铁总产量的83%。此外,还有大约2000万吨高炉被封存和退役。

位于德国、比利时和法国的安赛乐米塔尔公司以及意大利Acciaieried'Italia公司率先关停了部分高炉,蒂森克虏伯公司也在德国和波兰关停高炉,未进入前十名的小型生产商也采取了行动。

与此同时,欧盟已宣布的DRI总产能约为3300万吨,占高炉产能的27%。安赛乐米塔尔、Salzgitter和意大利DRI项目合计占欧盟未来无碳产量近50%。其中一些项目已经开始运行,但迄今为止仅处于中试阶段。

安赛乐米塔尔位于德国汉堡的工厂采用Midrex技术生产金属铁,宣布年产量为50万吨。目前,生产以天然气为基础,在竖炉中将氧化铁球团还原成海绵铁。未来的发展阶段包括用氢气取代天然气。位于德国博登的H2 Green Steel公司正在建设一个类似的Midrex工厂,年产量为210万吨。此外,德国蒂森克虏伯公司也计划在杜伊斯堡建造一座Midrex工厂,预计年产能为250万吨。

作为试点项目,Hisarna技术已在荷兰塔塔钢铁公司位于伊姆伊登的工厂投入使用。与Midrex不同的是,Hisarna采用冶炼技术生产铁水,然后在转炉中进行精炼。因此,Hisarna不需要球团或其他团块作为原料。然而,这种工艺的碳效率相对较低。即使使用CCUS,由于煤炭是铁的还原剂,因此其还原潜力估计只有80%。因此,基于Hisar⁃ na的项目不能被视为完全“绿色”项目。

在所有无碳炼铁技术中,DRI似乎是唯一一种可以扩大规模的技术。大多数项目都是从“折中”的天然气直接还原炼铁(NG-DRI)技术开始的,因为钢铁制造商能否获得低排放的氢气供应仍是一个未来的问题。随后,成熟的NG-DRI技术将使部分甚至完全转向使用氢气变得相对容易。

与此同时,欧洲DRI产品的消费量超过了其自身的产能。2023年,欧洲将以热压块铁(HBI)的形式进口270万吨DRI。在高压和高温下压块的HBI克服了与DRI处理和运输相关的问题。HBI的孔隙率较低,大大降低了DRI中固有的铁反应性,也使材料的尺寸更加紧凑。

DRI技术在前景广阔、日趋成熟的同时,也遇到了一个重要障碍。使用铁品位达到或超过67%的富矿生产DRI最有效。不过,这不仅仅是欧洲的问题。根据一些智库机构的研究,在全球范围内,目前通过海运运输的此类矿石所占比例不超过4%。

解决对策可能是在采矿地点进口富集到DRI级的铁矿石球团。世界上DRI球团矿的主要生产商有中东和南美的淡水河谷公司、加拿大的力拓公司和安赛乐米塔尔公司以及巴林钢铁公司。在欧洲,瑞典的LKAB公司也是重要的生产商。不过,欧洲以外的许多制造商都寻求自用的DRI产品,从而减少了出口机会。

尽管如此,脱碳趋势依旧势不可挡。钢铁行业正在积极改造现有高炉,减少新建高炉。钢铁企业的重点是利用煤气、氢气和电解技术直接从矿石或球团矿中还原铁。其中,NG-DRI技术因其完全成熟而处于领先地位。

在不断扩大的电弧炉工艺中,使用HBI形式的进口DRI已成为惯例,在这种工艺中,DRI与废钢一起,甚至代替废钢,都是最可取的。NG-DRI工艺已经成熟,由此为未来使用低排放氢气铺平了道路,最终实现碳减排97%。

不过,在欧洲广泛采用非高炉战略的前景仍然渺茫。即使是迄今为止刚刚宣布的DRI中试项目,也只占实际高炉产能的三分之一。

(内容来源于信息资源网)

  

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