开发长远目标的新减排CO2技术
时间:2020-10-08 22:06 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
次
1 创造价值的CO2利用和可再生能源的利用设定特定年的目标是促进研究全球变暖对策的一种方式,设定其路线,并经常讨论现在该怎么做。但是,在钢铁这样的大规模产业中,必须采用预测方案的方法。EUROFER的路线图就近似这种方法。通过模型计算,经过工艺改善,可以预测削减10%-15%的CO2。但考虑到与长远目标一致性的情况时,也需要填补其空白的新的方案设计。上述技术是通过
1 创造价值的CO2利用和可再生能源的利用
设定特定年的目标是促进研究全球变暖对策的一种方式,设定其路线,并经常讨论现在该怎么做。但是,在钢铁这样的大规模产业中,必须采用预测方案的方法。EUROFER的路线图就近似这种方法。通过模型计算,经过工艺改善,可以预测削减10%-15%的CO2。但考虑到与长远目标一致性的情况时,也需要填补其空白的新的方案设计。上述技术是通过对炼铁工艺内部进行改善,为实现减排CO2的工艺开发。钢铁厂封闭型的CO2削减过程中也出现了诸如现有设备的大规模改造等导致的成本负担,如何处理外部成本以及社会系统是否能在全球范围内完善等问题。在这种情况下,欧洲出现了探索新方向的动向。不是废弃CO2而是利用和创造新价值的技术——CCU的探索,或者定向有效利用无CO2 氢的根本性脱碳工艺(CDA: Carbon Direct Avoidance)。
2 从废弃CO2转变为利用,再转化为化学产品
以德国蒂森克虏伯公司为中心,正在开启将含有CO2的钢铁厂废气作为化工产业原料的Caron2Chem项目。Caron2Chem是旨在将CO2转化为化学产品的项目名称。在德国联邦政府的支持下,该项目于2016年6月末正式启动。 现在的钢铁业和化学产业分别获取和利用化石原料,并没有相互利用中间物质的概念。钢铁业排出的气体含有CO2,从化学产业来看是含有利用价值的物质,转化为甲醇、合成燃料、肥料等化学产品,减少整个行业的CO2排放量。蒂森克虏伯公司基于与化学产业的跨行业合作的CCU的设想被称为跨行业网络。在其转化中氢是必不可少的,主要由COG供给,但不足的部分是利用可再生能源进行水分解制氢来满足需求。钢铁厂排出的大量废气将在整个产业中得到最佳运用,这是对社会整体做出贡献的设想。考虑经济性可持续发展中,也强调了不是硬性的CO2捕获,而是利用产业合作的“综合的CO2捕获”。2016年11月,在蒂森克虏伯公司的杜伊斯堡厂开始建设研究设施。
3 基于Carbon2Chem背景的电转气
Carbon2Chem与积极利用可再生能源的德国的电转气设想有关。在德国,代表可再生能源的太阳能发电和风能发电正在迅速普及,除水力发电外,已达到29%。但问题是作为一次能源的供给源不能稳定储存,易受地理条件的影响。在德国风力发电在北部,太阳能发电在南部,在全国范围内难以稳定地供应可再生能源的清洁电力。为了消除其劣势,将源自可再生能源的电力转换为氢气或CH4进行存储,然后利用国内天然气管网向国内供给的想法就是“电转气”。在德国,天然气管网非常普及,希望通过天然气在国内推广可再生能源的利用。将可再生能源通过水分解转化为氢,作为能源储存,然后,将氢供给用户或接入管网,一部分经甲烷合成转化为甲烷。在氢利用方面,Carbon2Chem可以说是与该电转气联动的设想。 .
4 采用生物质技术从钢铁废气中制造燃料
在欧洲和中国等正在探讨采用微生物发酵技术从含有CO2的钢铁厂废气中制造酒精类产品,减排CO2的设想。设立在新西兰美国设有分支机构的兰扎科技公司提供基本技术。2008年,该公司在澳大利亚BlueScope New建设了PP。之后,2012年将该项技术推广给宝钢、首钢、POSCO、安赛乐米塔尔、西门子VAI金属技术公司等。欧洲的“Steelanol“项目概念是从含有CO2的废气中用厌氧发酵制造以乙醇为主的酒精类产品。据说用于发酵的细菌利用了基因重组等技术。作为特征,通常的乙醇合成需要氢气,通过发酵菌的作用,可以对应广泛的CO/H2比。在中国首钢的试验厂从转炉煤气中成功地制造了乙醇,年产4.6万吨的商用厂已投产。安赛乐米塔尔在比利时根特钢铁厂正在建设一座年产6.2万吨乙醇的示范炉。
5 无CO2氢基炼铁
近年来,发布了以欧洲为中心的利用水分解由可再生能源制氢,再利用氢生产铁的氢能炼铁项目。这是用CDA的概念以脱碳为目标的设想。在氢利用中清洁氢的质量是一个问题,但在欧洲,CertifHy项目于2015年启动,以定量性定义全球环境所期望的氢的制造和利用方法。将源自无CO2的再生能源氢作为“清洁氢”,提议扩大氢的利用。在钢铁业,奥钢联集团以H2FUTURE,北欧集团以HYBRIT,德国的萨尔茨吉特集团以SALCOS的名称发布了其设想。所有的项目均获得欧盟的“欧盟地平线2020”框架或国家的资金援助。
5.1 H2FUTURE
2017年2月,正式发布了以奥钢联为中心的H2F -UTURE项目。该项目是用源自可再生能源的电力制造氢,再利用氢用竖炉在无碳的状态下生产还原铁,用EAF熔化、进行精炼的设想。奥钢联集团的目标是2050年转换为氢能炼铁。 核心技术是制氢,水分解技术开发了碱水电解、PEM、SOEC等。但西门子选择了最具潜力的方法PEM。奥钢联的林茨厂计划建设6MW的PEM。奥钢联在美国开始了MIDREX工艺的还原铁事业,该大型竖炉还原铁生产技术采用了H2FUTURE。此外,作为替代竖炉还原的技术,也描述了用流化床进行预还原,用氢离子进行最终还原精炼的SuSteel项目设想。
5.2 北欧的HYBRIT
HYBRIT是2016年4月发布的北欧项目。设想采用瑞典丰富的水力发电或者源自可再生能源的电力,用水分解制氢,在直接还原铁厂制造DRI,再用EAF生产粗钢。制造球团的热源采用了生物质。决定采用竖炉的Tenova HYL工艺进行还原。从2018年到2024年在试验厂进行基础研究,预计2025年以后建设示范厂。为了推进该项目,设立了HYBRIT Development AB公司。瑞典的目标是在2045年之前实现CO2负排放,是与之呼应的长远项目。瑞典的粗钢产量是460万吨/年,转换为HYBRIT也不是不现实。也提到了铁制造成本,设想利用欧盟内的排放交易系统——EUETS。 .
5.3 SALCOS 德国萨尔茨吉特集团的计划与H2FUTURE基本型相同,利用源自可再生能源的电力制氢,用竖炉生产直接还原铁。
SALCOS是Salzgitter Low CO2 Steelmaking的缩写,竖炉以Tenova HYL Energiron工艺技术为基础,该公司将高炉逐步转换为该工艺。关于制氢,以GrInHy(Green Industrial Hydrogen)的名称与其他项目联合。由芬兰国家研究技术中心(VTT)、德国萨尔茨吉特集团和Sunfire(燃料电池厂商)参加,项目是2016年开始的。特点是在制氢中利用固体氧化物,利用Sunfire公司的SOEC和SOFC(固体氧化物燃料电池)的可逆利用。根据选址条件也可以利用剩余气体供电。