绿色炼钢技术大比拼

放大  缩小 日期:2023-10-23     来源:Docol    评论:0      
核心提示:本文旨在帮助汽车钢买家更好地理解他们为大幅降低所用钢材中的隐含碳排放现在以及不久的将来而做的采购方案选择。1炼钢工艺不变碳捕集和利用(CCU):减少65%的二氧化碳排放目前,钢铁行业还没有大规模实现CCU工艺的
 本文旨在帮助汽车钢买家更好地理解他们为大幅降低所用钢材中的隐含碳排放现在以及不久的将来而做的采购方案选择。
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炼钢工艺不变

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碳捕集和利用(CCU):减少65%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">目前,钢铁行业还没有大规模实现CCU工艺的商业化,但多项研究表明这种工艺潜力巨大。采用该工艺,可以捕集约65%的二氧化碳排放量,然后将捕集到的二氧化碳进行处理和/或将其与其他气体混合,以制造化学工业所需的碳基“原料”。该工艺的缺点:使用化石燃料的量并无减少,因此开采对环境产生的影响并无改进等。

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碳捕集和封存(CCS):减少60–70%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">采用CCS工艺,将二氧化碳压缩、运输并储存在选址得当并可进行有效监控的地下地质储层中。经联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)计算得出,如果处理得当,地下储层“很有可能”将99%的二氧化碳封存到1000年以上。

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">尽管如此,目前钢铁行业还没有大型的CCS商业化设施。据国际能源署(IEA)称,到2030年,碳捕集能力不太可能会达到显著性水平:据估计,钢铁行业每年捕集1600万吨二氧化碳,约占二氧化碳排放量的1%。

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">一些碳排放专家表示,CCS储存工艺应优先用于钢铁以外的行业(例如塑料或水泥),这些行业在开发无化石燃料技术方面面临着巨大的成本和障碍。在这些行业中,二氧化碳排放量最多可减少60-70%。

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升级废钢炼钢工艺

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">废钢的回收已比传统的铁矿石基炼钢清洁得多,但很显然,这种说法跳过了炼铁过程——过去炼钢过程中二氧化碳的污染严重。由于钢材可以无限循环利用,因此其回收利用率达到90%也就不足为奇了,超过了其他所有广泛使用的材料,成为回收利用率最高的材料。然而,回收的废钢只能满足目前全球钢铁需求的25%。目前的废钢炼钢工艺可以通过以下方法进行改进。

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低碳直接还原铁:减少10–20%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">使用低碳直接还原铁(DRI)代替化石燃料基直接还原铁,可以将废钢炼钢的二氧化碳足迹减少10-20%,具体取决于直接还原铁的使用量和类型以及电力结构。

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绿色电力:减少50%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">从化石燃料电力完全转变为无化石燃料电力可以将当前废钢炼钢的二氧化碳排放量减少一半。

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升级铁矿石基炼钢工艺

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生物质炭:二氧化碳排放量减少高达40%

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">生物质炭是对生物质原料进行生物绿色热解和碳化产生的。当生物质炭采用无化石能源且不使用粘结剂时,它是一种碳中性燃料。虽然生物质炭可以替代高炉喷吹煤粉(PCI),但仍需要使用煤炭来生产高炉焦炭。此外,生物质炭通常含有较高含量的钾(K)和磷(P),对钢的质量提出了挑战。但是别忘了,这种方法可以减少高达40%的碳排放。

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喷氢:减少10–40%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">部分高炉喷吹煤粉可用氢气取代。由此带来的二氧化碳减排量的效果有限,大约减少10-40%,具体取决于使用的技术。

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炉顶煤气循环(TGR):减少21–25%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">高炉能源生产或加热过程中产生的炉顶煤气可以通过将碳排放物和氢气送回高炉进行回收。预计碳减排量为21-25%。

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矿热炉(SAF):二氧化碳减排量待定

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">矿热炉(SAF)或类似的开式渣浴炉(OSBF)可以取代高炉炼铁,从而降低对焦炭和煤炭的需求。这些技术的一个关键优势是可以使用较低质量的铁矿石。SAF和OSBF仍处于开发阶段,尚未在钢铁行业进行大规模的商业部署。SAF和OSBF经过进一步的开发和创新,可大幅减少炼铁过程中的二氧化碳排放。

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使用电弧炉(EAF)的化石燃料基直接还原炼铁:减少10–40%的二氧化碳排放

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">这些工艺由天然气基DRI、煤炭基DRI或合成气(氢气和一氧化碳的混合物)提供动力,与传统炼铁相比,预计可减少10-40%的二氧化碳排放。

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使用电弧炉(EAF)进行无化石燃料直接还原炼铁(DRI):几乎不含二氧化碳

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portant; overflow-wrap: break-word !important;">到目前为止,铁矿石基炼钢过程中二氧化碳减排量的最大贡献来自用绿氢直接还原工艺取代所有主要的二氧化碳能源来源。无化石直接还原工艺采用无化石电力(太阳能、风能、水力等)产生的氢气。无化石直接还原铁工艺的副产品是水,易于重复再用,用以制氢,从而形成闭环

 
 
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