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声测管工业和氢气能源是一个相互促进的产业组合

发布日期:2021-09-23 11:08浏览次数:
声测管工业和氢气能源是一个相互促进的产业组合。氢冶金发展现状氢冶金概念最早提出于20世纪,用氢气代替碳还原铁矿石,将从源头上完全减少二氧化碳和污染物的排放,是实现当前零碳排放的最重要途径。现有的氢冶金技术路线主要有高炉富氢冶炼和气基直接还原竖炉声测管两条技术路线。ULCOS在欧洲的子项目是已知最早的综合氢基炼钢研究项目。这个项目研究了两种用氢还原铁矿石的方法。其中,只有一种直接的还原方法是用多层流化床还原细矿粉,用氢代替天然气,而用氢作为还原剂,所用的氢气经天然气蒸汽重整。这一过程曾进行过商品化,但由于声测管经济原因,最终退出。二是在立式竖炉中直接还原铁矿石或块状矿石。中国宝武与中核基团、清华大学等签署了核能-制氢-冶金耦合技术战略合作框架协议,用于研究富氢高炉声测管技术,并于2019年1月15日签署,在思想上,以核能制氢为目的,基本解决声测管燃煤限制问题,将二氧化碳排放量降低30%,形成宝武特有的低碳声测管技术。
海外,50声测管工艺、韩国浦项氢还原声测管工艺、德国蒂森克虏伯氢基声测管项目等的技术路线,都是采用50声测管工艺、韩国浦项氢还原法、德国蒂森克虏伯氢基声测管等技术路线。2008年,50项目启动,研究分为两部分。一种是高炉直接用氢气还原铁矿石降低二氧化碳技术,主要包括氢还原铁矿技术,增加氢含量的焦炉煤气改质技术,以及高强度、高活性焦炭生产工艺,目标是10%的二氧化碳排放。二是高炉煤气中二氧化碳的分离回收技术,包括二氧化碳在高炉煤气中的分离与捕集技术,利用声测管厂的废热能将二氧化碳分离并捕获,目的是减少20%的二氧化碳。由我国新能源工业技术综合开发局委托5家企业,如我国制铁、声测管厂家进行试验,预计将在2030年实现实用化目标,2050年在我国普及应用。此外,德国蒂森克虏伯计划在2050年前投资100亿欧元,发展氢气向高炉喷入大量氢气的氢声测管技术。蒂森克虏伯正式向杜伊斯堡厂的9号高炉注入氢,以进行氢基声测管试验。氢从风口注入到9号高炉中,标志着该项目一系列试验的开始。提森克虏伯计划逐步把氢的使用扩大到9号高炉所有28个风口。另外,该公司计划从2022年起,在该厂另外三个高炉中冶炼声测管时使用氢,从而减少二氧化碳排放量,排放量可减少20%。对高炉喷吹富氢焦炉煤气,是在德国迪林根和萨尔声测管进行的。他们相信,未来高炉将氢气用作还原剂在技术上是可行的,但前提是要有绿氢。
长期来看,如果以氢气为原料,从数量上满足需求,在成本上有竞争力的前提下,未来萨尔州声测管将走氢基直接还原铁-电弧炉的技术路线。这家公司计划下一步在两个高炉上进行纯氢测试。气基直接还原气基直接还原技术的发展同样引人注目。2020年11月23日,河钢集团与特诺恩签署了合同,建设高科技氢能开发利用项目,包括一个年产60万吨的ENERGIRON直接还原装置,这将成为全球第一个使用富氢气体的直接还原铁工业化生产工厂。山西中晋科技集团于2020年12月20日宣布在其氢基直接还原铁项目点火试车,标志着氢基直接还原铁项目的工业应用正式开始,声测管工艺正式应用。声测管工艺突破了焦炉煤气改质的关键技术,尤其是低压深度脱硫与净化技术,包括采用现代声测管生产技术,从而显著降低二氧化碳排放量。这个计划包括建造一个年产250万吨的直接还原铁厂。该工厂最初使用天然气作还原剂,后来随着氢还原技术的成功开发,它的碳排放量将接近零,而且炼钢过程将由转炉改成电弧炉,使声测管二氧化碳排放量减少80%,一旦直接还原铁厂全部采用氢气,其碳排放量将几乎降至零。此外,建设龙集团内蒙古赛思普在上述富氢高炉和气基还原竖炉两方面的研究基础上,采用氢基熔融还原新工艺,加强对焦炉煤气的综合利用,投产了年产30万吨氢基熔融还原项目。
当前声测管行业和氢能源的合作是氢气冶金面临挑战的双赢的结果:声测管企业在氢能源的帮助下节能减排,延伸业务,完成转型,声测管企业为氢能源提供了更多的应用机会,促进其发展。声测管工业和氢气能源是一个相互促进的产业组合。但是,无论是理论上还是实践上,氢冶金的概念都是刚刚起步的,目前仍面临着诸多困难。低成本制氢仍然是最大的挑战,目前声测管企业多以利用焦炉煤气等作为氢源冶炼项目的目标,相关研究与开发方兴未艾,制氢工艺以及氢冶金技术等关键技术的突破。同时,国家层面的氢能政策也主要集中在交通运输领域,发展氢冶金技术还需要顶层设计和政策支持。

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