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劉獻東
碳中和推動歐盟政府先后出臺了多項政策助推鋼鐵工業(yè)的低碳能源轉(zhuǎn)型,歐洲各大鋼鐵企業(yè)也紛紛提出了各自的碳減排目標。安賽樂米塔爾(下稱安米)計劃到2050年實現(xiàn)碳中和;瑞典鋼鐵公司(SSAB)計劃到2045年實現(xiàn)無化石能源煉鋼;蒂森克虜伯(下稱蒂森)承諾到2030年將二氧化碳排放量比當前水平減少30%,并將綠色鋼鐵產(chǎn)量增加至300萬噸;英國鋼鐵公司則計劃到2040年率先實現(xiàn)二氧化碳的凈零排放。
那么,歐洲各大鋼鐵企業(yè)低碳冶金重點項目進展如何?
歐洲鋼企推進低碳冶金時間表一覽
目前,歐洲各大鋼鐵企業(yè)(包括計劃轉(zhuǎn)型為海綿鐵供應商的瑞典礦業(yè)集團)已經(jīng)陸續(xù)制訂了各自的低碳冶金項目突破時間表:
SSAB
SSAB的無化石燃料HYBRIT中試工廠于2020年8月31日投運,并且計劃于2025年投產(chǎn)第一個HYBRIT示范工廠。除此之外,SSAB計劃于2030年~2040年完成對于全部工廠高爐的改造,到2045年完全實現(xiàn)無化石燃料煉鋼。
奧鋼聯(lián)
奧鋼聯(lián)的H2FUTURE綠氫中試工廠于2019年11月份投運。此外,奧鋼聯(lián)與三菱重工合作的HYFOR氫基粉礦還原中試機組于2020年底投運。
安米
安米于2020年12月份完成了綠色鋼材的首次銷售,并計劃于2022年實現(xiàn)綠色鋼材銷售量突破60萬噸。3月18日,安米宣布推出XCarb計劃。該計劃旨在將安米目前所有低碳冶金和綠色創(chuàng)新項目整合為一個整體計劃,以便更加有效率地實現(xiàn)碳中和。
安米在“智能碳使用”技術(shù)路徑方面的主要項目包括:2017年~2021年開展的Carbon2Value項目,旨在開發(fā)低碳技術(shù),將鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣轉(zhuǎn)化并應用于新的價值鏈;計劃于2022年投運Torero示范工廠(將廢木材轉(zhuǎn)化為生物煤)、Steelanol示范工廠(用高爐中廢氣制造生物乙醇)。此外,2月份安米西班牙希洪鋼廠(Gijon)成功完成了高爐富氫焦爐煤氣試驗。
安米在“碳直接避免”技術(shù)路徑方面的主要項目有:正處于設(shè)計和融資階段的氫基直接還原技術(shù)示范工廠;將于2022年結(jié)題的SIDERWIN項目,該項目的“直接電解鐵礦石”中試線也將于明年投產(chǎn)。安米將組合采用“清潔電力”“循環(huán)碳”和“碳捕捉與儲存(CCS)”3種形式以更快地實現(xiàn)碳中和。
塔塔
塔塔公司于2018年開始對HIsarna項目(直接利用煤粉和粉礦的熔融還原技術(shù))展開工業(yè)試驗,并于今年計劃在印度建立第2個年產(chǎn)能為40萬噸~70萬噸的試驗工廠。HIsarna工藝取消了燒結(jié)和煉焦等高排放工序。有研究認為,如果該項目所采用的工藝與碳捕獲、利用與封存技術(shù)集成,則可以將二氧化碳排放量減少80%~90%,或?qū)⒊蔀榭梢院途G色氫基直接還原技術(shù)相提并論的另一條主流技術(shù)路徑。
除此之外,塔塔公司的Athos項目(排放氣體加工成化工原料)計劃到2027年將二氧化碳排放量減少100萬噸;2030年,將在荷蘭建設(shè)年產(chǎn)能100萬噸~150萬噸的工業(yè)級示范生產(chǎn)線。
蒂森
蒂森于2019年11月11日完成了杜伊斯堡9號高爐的注入氫氣試驗,計劃于2025年投運第一座應用綠色氫基直接還原工藝的工廠,年產(chǎn)能可達40萬噸,同時計劃于2030年將該工廠產(chǎn)能增加至300萬噸/年。
瑞典礦業(yè)集團
瑞典礦業(yè)集團(LKAB)計劃到2045年實現(xiàn)二氧化碳排放量清零,并且計劃從鐵礦石供應商轉(zhuǎn)型為應用綠色氫基直接還原工藝的海綿鐵供應商。
瑞典H2GS公司
瑞典H2GS公司于3月份宣布,將在瑞典北部建造大型無化石能源煉鋼廠。該項目同時計劃建設(shè)一座千兆規(guī)模的綠色制氫廠,計劃于2024年投產(chǎn),到2030年年產(chǎn)能將達到500萬噸優(yōu)質(zhì)鋼。該項目第一階段的總?cè)谫Y額約為25億歐元,通過股權(quán)和綠色項目融資相結(jié)合的方式籌集。
歐洲鋼企低碳技術(shù)與關(guān)聯(lián)行業(yè)的耦合
低碳技術(shù)與綠色氫制備行業(yè)的耦合
根據(jù)歐洲氫能組織(Hydrogen Europe)研究,氫氣產(chǎn)業(yè)的投資集中在3個方面:氫氣生產(chǎn)制備領(lǐng)域、氫氣運輸基礎(chǔ)設(shè)施和存儲設(shè)施的建設(shè)領(lǐng)域、氫氣的應用領(lǐng)域。
目前,歐洲氫氣制備市場年產(chǎn)規(guī)模約為1150萬噸,且絕大部分為灰氫(基于傳統(tǒng)能源)。歐盟委員會計劃到2024年將電解槽產(chǎn)能擴大到6吉瓦,可生產(chǎn)100萬噸綠氫;到2030年達到40吉瓦,可生產(chǎn)1000萬噸綠氫。歐洲氫能聯(lián)盟計劃到2030年完成氫產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)布局,整合綠氫和藍氫的整個產(chǎn)業(yè)鏈,包括制造、使用、運輸和分配等環(huán)節(jié)?;覛淠壳暗某杀緝r格為1.5歐元/千克,藍氫的成本價格為2歐元/千克,綠氫的成本價格目前最高為5.5歐元/千克。歐洲鋼鐵行業(yè)內(nèi)普遍預計,綠氫大約到2030年能夠具備和藍氫相當?shù)某杀靖偁幜Α?/div>
在綠氫制備技術(shù)方面,目前已經(jīng)成熟的技術(shù)有3項:質(zhì)子交換膜技術(shù)、堿性水電解技術(shù)、固體氧化物電解技術(shù)。
蒂森的第一個綠氫項目目前已經(jīng)獲得了工程合同,即為加拿大魁北克水電公司建設(shè)一座88兆瓦、年產(chǎn)1.11萬噸綠氫的電解水廠。該電解水廠的調(diào)試工作計劃于2023年下半年進行。除此之外,蒂森還與STEAG能源公司合作,在蒂森的杜伊斯堡STEAG工廠建立電解水廠,該廠所制造的綠氫將被應用于蒂森自己的氫冶金工藝。
德國鋼鐵制造商薩爾茨吉特鋼廠(Salzgitter)現(xiàn)已安裝了世界上最大的高溫電解槽。該設(shè)施的額定輸出為720開爾文,每小時可生產(chǎn)200標準立方米的氫氣。WindH2項目是Salzgitter研發(fā)低二氧化碳煉鋼技術(shù)SALCOS?項目的基石,由可再生能源生產(chǎn)的氫氣替代冶煉鐵礦石所需的碳。Salzgitter計劃于2050年完成企業(yè)的低碳能源轉(zhuǎn)型,同時將二氧化碳排放量減少約95%。
除此之外,Salzgitter、蒂森等7家公司組成聯(lián)盟,并計劃于2024年建立氫經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈,該產(chǎn)業(yè)鏈將覆蓋從綠氫制造、運輸、儲存到工業(yè)應用等各個環(huán)節(jié)。該項目計劃在2024年~2030年分步驟推進,目前正在通過歐洲共同利益的重點項目計劃(IPCEI)尋求公共資金援助。
在藍氫制備技術(shù)方面,蒂森與挪威能源公司Equinor和天然氣輸送系統(tǒng)運營商OGE合作開展了H2morrow聯(lián)合項目研究。該項目旨在利用天然氣生產(chǎn)藍氫,并在海上永久性地儲存二氧化碳。據(jù)悉,整個項目的價值鏈預計最早可以于2027年建立。
低碳技術(shù)和綠色能源行業(yè)的耦合
綠色能源是制造綠氫的基礎(chǔ)。因此,歐洲鋼鐵企業(yè)在涉足制氫領(lǐng)域的同時,也逐漸涉足綠色能源領(lǐng)域,包括陸上風能、海上風能、太陽能等。
目前,Salzgitter正在建設(shè)與氫氣電解對接的風力發(fā)電設(shè)施,總裝機容量為30兆瓦,包括7臺風力發(fā)電機,其中的3臺將建在Salzgitter的Flachstahl工廠,另外4臺將建在該公司的其他工廠。
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低碳技術(shù)和化工行業(yè)的耦合
碳捕捉與利用過程可將煉鋼產(chǎn)生的一氧化碳或二氧化碳等廢氣用作化學工業(yè)的原料,制造燃料、肥料和其他有價值的產(chǎn)品。
“INITIATE”為歐洲鋼鐵行業(yè)與化學工業(yè)合作的創(chuàng)新型工業(yè)轉(zhuǎn)型項目,將開發(fā)新型的協(xié)同循環(huán)技術(shù),將鋼鐵行業(yè)的殘留富碳氣體轉(zhuǎn)化為高純度尿素。目前,歐盟政府已撥款2100萬歐元以援助和鼓勵鋼鐵行業(yè)和化工行業(yè)之間建立工業(yè)共生關(guān)系。該項目于2020年11月份正式啟動,預計將持續(xù)4年~5年的時間。
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯:陳燦
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