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氢能炼钢:技术、经验与前景

氢能炼钢:技术、经验与前景

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氢冶金:可以实现二氧化碳的“零排放”。传统的高炉铁生产通过焦炭燃烧提供还原反应所需的热量,并产生还原剂一氧化碳(CO),该还原剂还原铁矿石以生产铁,并产生大量的二氧化碳气体(CO2)。氢能钢铁制造使用氢气(H2)代替一氧化碳作为还原剂,其还原产物为水(H2O),没有二氧化碳排放,因此钢铁制造过程是绿色无污染的。

国外使用案例:应用较早,电解水法主要用于氢气处理,因此大多与上游电力公司合作控制用电成本。目前最成功的项目包括瑞典钢铁HYBRIT项目、萨尔茨吉特SALCOS项目和奥地利钢铁协会H2FUTURE项目。HYBRIT项目的工艺成本比传统工艺高出20%~30%。

国内使用案例。2020年,鹤岗集团和卡斯特雷萨将联合建设一个120w吨氢冶金示范项目,该项目将使每吨钢材的二氧化碳排放量降至125千克,预计将于2021年底投入运营。2019年,中国宝武与中国核电集团、清华大学签署合作协议,开发“核制氢”技术。与此同时,酒泉钢铁集团还成立了氢冶金研究所,积极探索“碳基氢冶金理论”。

困境:制氢成本高,储氢技术难以突破。目前,市场上常见的制氢方法包括电解水、水煤气和其他方法。根据中国目前的氢能市场价格(每吨约6万元人民币或7800欧元),氢能炼铁的成本至少是传统高炉冶炼工艺的五倍。与此同时,氢的高密度储存一直是一个世界级的问题。

在碳中和的背景下,氢钢生产具有广阔的前景。中国政府承诺到2030年碳排放达到峰值,到2060年达到碳中和的。因此,减少二氧化碳排放将成为长期经济发展的背景。考虑到未来环保成本的上升,我们相信氢能钢铁生产的环境效益将覆盖其更高的成本,使企业能够从中受益;在碳中和的背景下,预计之前在该领域投资的钢铁公司将从中获得显著的经济效益。

 

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