碳(tan)中和(he)推(tui)动(dong)欧(ou)盟政府(fu)先后(hou)出(chu)台(tai)了(le)多(duo)项(xiang)政(zheng)策助推钢铁(tie)工业(ye)的低(di)碳(tan)能源转(zhuan)型(xing),欧(ou)洲各(ge)大(da)钢铁(tie)企业也(ye)纷纷提出(chu)了(le)各自的碳减(jian)排(pai)目(mu)标(biao)。安(an)赛乐米(mi)塔尔(下称(cheng)安米)计(ji)划到2050年实现(xian)碳(tan)中和;瑞典钢铁公(gong)司(SSAB)计划(hua)到2045年(nian)实现无(wu)化(hua)石能源(yuan)炼(lian)钢;蒂(di)森(sen)克虏(lu)伯(bo)(下(xia)称(cheng)蒂森(sen))承诺(nuo)到2030年(nian)将二氧(yang)化碳排(pai)放(fang)量(liang)比当前水平减少(shao)30%,并(bing)将绿色(se)钢铁(tie)产量增加(jia)至300万(wan)吨(dun);英国钢(gang)铁公(gong)司(si)则(ze)计(ji)划(hua)到(dao)2040年(nian)率先(xian)实(shi)现(xian)二氧(yang)化碳的(de)净零(ling)排放(fang)。
那么,欧(ou)洲各大钢(gang)铁企(qi)业(ye)低碳(tan)冶金(jin)重(zhong)点(dian)项目进(jin)展如何?
目前,欧(ou)洲(zhou)各(ge)大钢铁(tie)企(qi)业(ye)已(yi)经陆续制(zhi)订了(le)各自的(de)低碳冶(ye)金(jin)项(xiang)目(mu)突破时(shi)间(jian)表(biao):
SSAB的无化石燃料HYBRIT中(zhong)试(shi)工厂(chang)于(yu)2020年(nian)8月(yue)31日(ri)投(tou)运,并且(qie)计划(hua)于2025年投(tou)产(chan)第一个(ge)HYBRIT示(shi)范(fan)工厂(chang)。除此(ci)之(zhi)外(wai),SSAB计划(hua)于(yu)2030年~2040年(nian)完(wan)成(cheng)对(dui)于(yu)全部工(gong)厂高(gao)炉(lu)的改(gai)造,到2045年完(wan)全实(shi)现无(wu)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)炼(lian)钢(gang)。
奥钢(gang)联的H2FUTURE绿氢(qing)中试(shi)工厂(chang)于(yu)2019年(nian)11月份投运。此(ci)外(wai),奥钢(gang)联(lian)与(yu)三(san)菱重工合作(zuo)的(de)HYFOR氢基(ji)粉矿还(hai)原(yuan)中(zhong)试机(ji)组于2020年(nian)底(di)投(tou)运(yun)。
安米(mi)于2020年12月(yue)份完(wan)成了绿色钢材的首(shou)次(ci)销(xiao)售(shou),并(bing)计(ji)划(hua)于2022年(nian)实(shi)现绿色(se)钢(gang)材(cai)销售(shou)量(liang)突破(po)60万吨(dun)。3月(yue)18日(ri),安(an)米(mi)宣布(bu)推(tui)出(chu)XCarb计划(hua)。该计划旨在(zai)将(jiang)安(an)米(mi)目前(qian)所有(you)低(di)碳冶(ye)金和绿色创新项目整(zheng)合(he)为一(yi)个(ge)整体计划(hua),以(yi)便(bian)更加有效(xiao)率(lv)地实现(xian)碳中(zhong)和(he)。安米在“智(zhi)能(neng)碳使用”技(ji)术路(lu)径方面的(de)主要项目(mu)包(bao)括(kuo):2017年(nian)~2021年开展的(de)Carbon2Value项目,旨在(zai)开(kai)发低碳技(ji)术(shu),将钢铁生产(chan)过(guo)程(cheng)中(zhong)产(chan)生的(de)二氧(yang)化(hua)碳等(deng)废气(qi)转(zhuan)化(hua)并(bing)应(ying)用(yong)于新(xin)的(de)价值链;计(ji)划(hua)于2022年(nian)投(tou)运(yun)Torero示(shi)范(fan)工厂(将(jiang)废木(mu)材(cai)转化为(wei)生(sheng)物(wu)煤)、Steelanol示(shi)范(fan)工(gong)厂(chang)(用高炉(lu)中废(fei)气(qi)制造生物乙(yi)醇)。此外(wai),2月份(fen)安米西班牙(ya)希洪(hong)钢(gang)厂(Gijon)成(cheng)功(gong)完(wan)成了高炉富(fu)氢(qing)焦(jiao)炉煤(mei)气试(shi)验(yan)。安米在(zai)“碳(tan)直(zhi)接(jie)避(bi)免(mian)”技术(shu)路径(jing)方面(mian)的(de)主(zhu)要项(xiang)目有:正处于设计和融资阶段(duan)的氢基(ji)直(zhi)接(jie)还(hai)原技(ji)术(shu)示范(fan)工厂;将(jiang)于(yu)2022年(nian)结题的(de)SIDERWIN项(xiang)目(mu),该项目的(de)“直接(jie)电(dian)解铁矿石(shi)”中(zhong)试线(xian)也(ye)将(jiang)于明年投产(chan)。 安(an)米将(jiang)组合采用“清(qing)洁(jie)电力”“循(xun)环(huan)碳”和“碳(tan)捕(bu)捉与储存(cun)(CCS)”3种形(xing)式(shi)以更快(kuai)地(di)实(shi)现(xian)碳(tan)中(zhong)和(he)。
塔(ta)塔(ta)公(gong)司于2018年(nian)开始对(dui)HIsarna项目(mu)(直(zhi)接(jie)利(li)用(yong)煤(mei)粉和(he)粉矿(kuang)的(de)熔(rong)融(rong)还(hai)原技(ji)术(shu))展开工(gong)业(ye)试(shi)验,并于(yu)今(jin)年(nian)计划(hua)在(zai)印度建立第2个(ge)年产能为40万(wan)吨(dun)~70万(wan)吨的试验(yan)工厂。HIsarna工艺(yi)取消了(le)烧(shao)结和(he)炼(lian)焦等高(gao)排放(fang)工序(xu)。有(you)研(yan)究认(ren)为(wei),如(ru)果该(gai)项目所(suo)采用(yong)的工(gong)艺(yi)与(yu)碳(tan)捕(bu)获(huo)、利用(yong)与封存技术集成,则(ze)可以(yi)将二(er)氧化碳排(pai)放量减少(shao)80%~90%,或(huo)将(jiang)成为(wei)可以(yi)和绿(lv)色氢(qing)基(ji)直接(jie)还原技(ji)术(shu)相(xiang)提并(bing)论的另一(yi)条主(zhu)流技术(shu)路径。除(chu)此(ci)之外,塔(ta)塔公司(si)的Athos项目(mu)(排放(fang)气(qi)体(ti)加工成化(hua)工原(yuan)料(liao))计划到(dao)2027年将二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放量(liang)减少(shao)100万吨(dun);2030年(nian),将在荷兰建(jian)设年(nian)产能(neng)100万吨(dun)~150万吨(dun)的工业级示范(fan)生(sheng)产线(xian)。
蒂(di)森于2019年11月(yue)11日完(wan)成(cheng)了(le)杜伊斯堡(bao)9号高(gao)炉(lu)的注(zhu)入氢(qing)气试验,计划于2025年(nian)投运(yun)第(di)一(yi)座应(ying)用(yong)绿(lv)色氢(qing)基直(zhi)接还原工(gong)艺的(de)工厂,年产(chan)能可达(da)40万吨(dun),同时(shi)计划于2030年将(jiang)该(gai)工(gong)厂产(chan)能增(zeng)加(jia)至(zhi)300万(wan)吨/年(nian)。
瑞(rui)典矿业(ye)集团(LKAB)计(ji)划(hua)到2045年实现二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)量清(qing)零,并(bing)且(qie)计划(hua)从(cong)铁矿(kuang)石(shi)供(gong)应商(shang)转型(xing)为应用绿色氢(qing)基(ji)直(zhi)接还(hai)原(yuan)工(gong)艺的海(hai)绵(mian)铁供应商。
瑞(rui)典(dian)H2GS公(gong)司(si)于3月份(fen)宣布,将(jiang)在瑞(rui)典(dian)北(bei)部(bu)建造大(da)型无化(hua)石能(neng)源(yuan)炼钢厂(chang)。该(gai)项目同(tong)时计(ji)划(hua)建(jian)设(she)一座(zuo)千兆规模(mo)的绿(lv)色(se)制氢(qing)厂(chang),计(ji)划于2024年(nian)投产(chan),到(dao)2030年年产能(neng)将达(da)到(dao)500万吨(dun)优(you)质(zhi)钢。该项目(mu)第(di)一阶(jie)段的(de)总(zong)融资(zi)额约(yue)为25亿欧元,通过股权(quan)和(he)绿(lv)色项目融(rong)资相结合(he)的方式筹集(ji)。
欧(ou)洲(zhou)钢(gang)企低(di)碳技(ji)术与关(guan)联(lian)行(xing)业(ye)的(de)耦(ou)合
低碳技术与绿色氢制备行(xing)业的耦(ou)合(he)。
根(gen)据(ju)欧(ou)洲氢(qing)能组织(Hydrogen Europe)研(yan)究,氢(qing)气产(chan)业(ye)的(de)投资(zi)集中(zhong)在(zai)3个(ge)方面(mian):氢(qing)气生(sheng)产(chan)制(zhi)备领(ling)域(yu)、氢气(qi)运(yun)输基础设(she)施和(he)存储设施(shi)的(de)建(jian)设领(ling)域(yu)、氢气的(de)应(ying)用领域(yu)。
目前(qian),欧洲氢气制(zhi)备市(shi)场年(nian)产(chan)规模(mo)约为1150万吨(dun),且绝(jue)大部分(fen)为(wei)灰(hui)氢(基于(yu)传统(tong)能(neng)源)。欧(ou)盟(meng)委员会计(ji)划到2024年(nian)将(jiang)电(dian)解槽(cao)产能(neng)扩(kuo)大到6吉瓦(wa),可(ke)生产100万(wan)吨(dun)绿氢; 到2030年达到40吉瓦,可(ke)生产1000万吨绿(lv)氢(qing)。欧洲(zhou)氢(qing)能(neng)联盟计划到(dao)2030年完成(cheng)氢(qing)产(chan)业链(lian)的(de)技(ji)术布局,整(zheng)合绿氢(qing)和(he)蓝(lan)氢(qing)的(de)整个产(chan)业链(lian),包(bao)括(kuo)制造(zao)、使用(yong)、运(yun)输和(he)分配等环节。灰(hui)氢目前(qian)的成本价(jia)格为(wei)1.5欧(ou)元/千克,蓝(lan)氢(qing)的(de)成(cheng)本(ben)价(jia)格(ge)为2欧(ou)元/千(qian)克(ke),绿氢的成本(ben)价格(ge)目前(qian)最高(gao)为(wei)5.5欧元/千克。欧(ou)洲(zhou)钢铁行(xing)业(ye)内(nei)普(pu)遍预计(ji),绿氢(qing)大(da)约到 2030年能够具(ju)备(bei)和蓝氢相当的(de)成(cheng)本竞(jing)争(zheng)力(li)。
在绿氢制备技术方(fang)面(mian),目前(qian)已经成熟的(de)技(ji)术有(you)3项(xiang):质(zhi)子(zi)交(jiao)换(huan)膜(mo)技(ji)术、碱(jian)性(xing)水电(dian)解技术(shu)、固(gu)体(ti)氧化物(wu)电解技术。
蒂森(sen)的(de)第一(yi)个绿(lv)氢项目目(mu)前(qian)已(yi)经获得了工程合同,即为(wei)加(jia)拿大(da)魁北(bei)克(ke)水(shui)电(dian)公(gong)司建设(she)一座88兆瓦(wa)、年产1.11万(wan)吨绿(lv)氢的(de)电(dian)解水(shui)厂(chang)。该(gai)电解(jie)水厂的调(diao)试(shi)工(gong)作(zuo)计(ji)划(hua)于2023年下(xia)半年(nian)进行(xing)。除(chu)此之(zhi)外(wai),蒂森(sen)还与(yu)STEAG能源(yuan)公(gong)司(si)合(he)作,在蒂(di)森的(de)杜伊斯堡STEAG工厂(chang)建(jian)立电(dian)解(jie)水厂,该厂所制造的绿氢将(jiang)被(bei)应用(yong)于蒂(di)森(sen)自己的(de)氢(qing)冶金(jin)工艺(yi)。
德(de)国(guo)钢(gang)铁(tie)制(zhi)造(zao)商(shang)萨尔茨(ci)吉(ji)特(te)钢(gang)厂(Salzgitter)现已(yi)安(an)装(zhuang)了(le)世界(jie)上最大(da)的(de)高(gao)温(wen)电解(jie)槽(cao)。该(gai)设施(shi)的额定(ding)输(shu)出为720开(kai)尔文(wen),每小(xiao)时(shi)可生产(chan)200标准立(li)方米(mi)的氢气。WindH2项目(mu)是Salzgitter研(yan)发(fa)低(di)二(er)氧化碳(tan)炼(lian)钢(gang)技术(shu)SALCOS?项目的基(ji)石,由(you)可再(zai)生(sheng)能源生产(chan)的氢(qing)气替(ti)代冶炼铁矿(kuang)石(shi)所需的(de)碳(tan)。Salzgitter计划(hua)于(yu)2050年(nian)完(wan)成(cheng)企(qi)业的低(di)碳(tan)能源(yuan)转(zhuan)型(xing),同(tong)时将二(er)氧(yang)化碳(tan)排(pai)放量减少约(yue)95%。
除(chu)此(ci)之外(wai),Salzgitter、蒂(di)森等(deng)7家(jia)公司(si)组成(cheng)联盟(meng),并计(ji)划(hua)于2024年建立氢经济产业链(lian),该(gai)产业(ye)链(lian)将(jiang)覆盖从(cong)绿氢制造(zao)、运(yun)输(shu)、储(chu)存到(dao)工(gong)业(ye)应用(yong)等各个(ge)环节。该(gai)项(xiang)目(mu)计划在2024年~2030年分步(bu)骤推进,目(mu)前正在通(tong)过欧(ou)洲(zhou)共(gong)同利(li)益(yi)的重(zhong)点(dian)项(xiang)目计划(hua)(IPCEI)寻(xun)求(qiu)公(gong)共资(zi)金援(yuan)助。
在蓝氢制备(bei)技(ji)术(shu)方面(mian),蒂(di)森与挪威(wei)能源(yuan)公司(si)Equinor和(he)天然(ran)气输送系统(tong)运(yun)营商OGE合(he)作开(kai)展(zhan)了(le)H2morrow联合(he)项目(mu)研(yan)究。该(gai)项目(mu)旨在(zai)利(li)用天然气生产(chan)蓝氢,并(bing)在(zai)海(hai)上(shang)永(yong)久(jiu)性地(di)储存二氧(yang)化碳。据(ju)悉,整个(ge)项目的价(jia)值(zhi)链(lian)预计(ji)最(zui)早(zao)可(ke)以(yi)于(yu)2027年建(jian)立。
低碳技(ji)术(shu)和(he)绿色能(neng)源行(xing)业的耦合。
绿色能源(yuan)是(shi)制造(zao)绿氢(qing)的基(ji)础(chu)。因此(ci),欧(ou)洲(zhou)钢(gang)铁企(qi)业(ye)在(zai)涉足(zu)制(zhi)氢领(ling)域(yu)的同(tong)时(shi),也(ye)逐渐涉(she)足绿(lv)色能(neng)源领(ling)域,包括(kuo)陆上风能、海(hai)上风(feng)能(neng)、太阳能等(deng)。
目前,Salzgitter正(zheng)在建设与氢气电解(jie)对接(jie)的风(feng)力(li)发电(dian)设施,总装(zhuang)机(ji)容量为30兆(zhao)瓦(wa),包括(kuo)7台风(feng)力发(fa)电(dian)机,其中的(de)3台将(jiang)建在(zai)Salzgitter的Flachstahl工(gong)厂(chang),另外(wai)4台将建在该公(gong)司的(de)其他(ta)工厂(chang)。
低碳技术和化(hua)工行(xing)业(ye)的(de)耦(ou)合(he)。
碳(tan)捕捉(zhuo)与利用过程可将炼(lian)钢(gang)产生(sheng)的(de)一氧(yang)化(hua)碳或(huo)二(er)氧化碳(tan)等(deng)废(fei)气用作(zuo)化学(xue)工(gong)业的(de)原(yuan)料(liao),制(zhi)造燃(ran)料(liao)、肥(fei)料(liao)和其(qi)他有(you)价值的产品(pin)。
“INITIATE”为(wei)欧(ou)洲钢铁(tie)行(xing)业(ye)与化(hua)学(xue)工业合作(zuo)的(de)创(chuang)新型工业(ye)转(zhuan)型(xing)项(xiang)目,将(jiang)开发新型的协同循(xun)环技(ji)术,将钢铁(tie)行(xing)业的(de)残(can)留(liu)富碳气(qi)体(ti)转(zhuan)化为(wei)高(gao)纯(chun)度(du)尿素。目前,欧(ou)盟(meng)政(zheng)府已拨款(kuan)2100万(wan)欧(ou)元(yuan)以援助(zhu)和(he)鼓(gu)励钢(gang)铁行业和化工行(xing)业之(zhi)间(jian)建(jian)立(li)工(gong)业共生关(guan)系。该项目(mu)于(yu)2020年11月份正(zheng)式(shi)启(qi)动(dong),预(yu)计将持(chi)续(xu)4年(nian)~5年的(de)时(shi)间。