本博于2024年11月15日發(fā)表了文章: 蒂森克虜伯9號(hào)高爐用氫煉鐵！鋼鐵工業(yè)革命開始了！反響強(qiáng)烈,有網(wǎng)友微信問,那中國怎么樣呢? 日本怎么樣了? 韓國怎么樣了? 所以今天寫此文加以說明.
就在雙十一這天
大家都關(guān)注天貓的最終成交額突破2684億時(shí)
位于德國杜伊斯堡的蒂森克虜伯鋼廠也放了一顆衛(wèi)星
第一批氫氣被注入9號(hào)高爐
標(biāo)志著“以氫（氣）代煤（粉）”
作為高爐還原劑的試驗(yàn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)
這一嘗試在全球尚屬首次
隨著氫氣開始注入杜伊斯堡9號(hào)高爐
鋼鐵產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代
為降低鋼鐵生產(chǎn)過程中的碳排放，除了使用氫氣進(jìn)行生產(chǎn)脫碳的“以氫代煤”項(xiàng)目，蒂森克虜伯在杜伊斯堡鋼廠試驗(yàn)的Carbon2Chem項(xiàng)目也值得一提。
與避免溫室氣體的排放相比，更理想的方法是將它們回收利用。蒂森克虜伯Carbon2Chem項(xiàng)目旨在將鋼鐵工廠的廢氣轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品原材料，這些廢氣中的溫室氣體將不再被排放至大氣中。
據(jù)估計(jì)，若本技術(shù)普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，則有望為德國鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)化二氧化碳約2000萬噸/每年。此外，該技術(shù)也可應(yīng)用于其他二氧化碳密集型行業(yè)。
Carbon2Chem項(xiàng)目的原理是：
鋼廠廢氣中含有寶貴的化工原材料，例如以一氧化碳和二氧化碳形式存在的碳，以及氮和氫等。這些原材料可以用于生產(chǎn)含有碳和氫的合成氣體。而這些合成氣體則是生產(chǎn)氨氣、甲醇、聚合物和高級(jí)醇等各種化工產(chǎn)品的原料。
目前，此類合成氣體主要提取自天然氣、煤等化石燃料。因此，Carbon2Chem不僅可轉(zhuǎn)化鋼廠廢氣中的二氧化碳，同時(shí)也節(jié)省了生產(chǎn)此類合成氣體的二氧化碳用量。
2021年9月，蒂森克虜伯Carbon2Chem項(xiàng)目就成功地應(yīng)用了可將鋼廠廢氣轉(zhuǎn)化為合成燃料甲醇的技術(shù)，并成功生產(chǎn)出第一批甲醇。而在2024年1月，蒂森克虜伯已成功從鋼廠廢氣中生產(chǎn)出氨，這在全球范圍內(nèi)尚屬首次。
蒂森克虜伯杜伊斯堡的Carbon2Chem技術(shù)中心
日本氫能源最近情況
說起氫能，不得不提一下豐田的氫燃料電池轎車Mirai，Mirai將會(huì)成為明年東京奧運(yùn)會(huì)的官方用車——不僅是500輛貴賓用車將全部采用豐田的第二代氫能源車，同時(shí)比賽場(chǎng)地與選手村之間的運(yùn)送大巴，以及選手村內(nèi)的自動(dòng)駕駛汽車，也將使用豐田的氫能源車。
據(jù)亞洲通訊社社長(zhǎng)徐靜波報(bào)道，日本已經(jīng)有2家制氫工廠，就在大家把記憶停留在福島第一核電站發(fā)生核泄漏的事件時(shí)，福島已經(jīng)停掉第一核電站，第二核電站也在停止發(fā)電中，隨之，這里建成了全世界最大規(guī)模的制氫工廠（占地總面積為22萬平方米，其中18萬公頃為太陽能發(fā)電區(qū)域，4萬公頃為制氫車間）。而制氫所需要的電力，則來自于太陽能發(fā)電。
這家制氫工廠每小時(shí)生產(chǎn)的氫氣為2000立方米，年生產(chǎn)能力為900t-H2，可以滿足1萬輛氫能源汽車一年的氫能所需。
韓國將氫還原煉鐵法指定為國家核心產(chǎn)業(yè)技術(shù)
早在2009年，韓國原子能研究院與POSCO等韓國國內(nèi)13家企業(yè)及機(jī)關(guān)共同簽署原子能氫氣合作協(xié)議（KNHA），正式開始開展核能制氫信息交流和技術(shù)研發(fā)。2010年5月，POSCO正式開發(fā)著手開發(fā)超高溫煤氣爐（VHTR, Very High Temperature Reactor）和智能原子爐（SMART: System-integrated Modular Advanced Reactor）。
韓國政府從2023年到2023年投入1500億韓元（約合9.15億人民幣），以官民合作方式研發(fā)氫還原煉鐵法。
韓國計(jì)劃將通過以下三步完成氫還原煉鐵：
第一步：從2025年開始試驗(yàn)爐試運(yùn)行；
第二步：從2030年開始在2座高爐實(shí)際投入生產(chǎn)；
第三步：到2040年12座高爐投入使用，從而完成氫還原煉鐵。
從預(yù)計(jì)投入資金情況來看，從技術(shù)研發(fā)到在2座高爐上實(shí)際投入生產(chǎn)，需要投入8000億韓元（約合48.78億元人民幣）的資金，可減少1.6%的二氧化碳排放，在12座高爐實(shí)際投入生產(chǎn)，預(yù)計(jì)需要投入4.8萬億韓元（約合292.68億元人民幣）資金，可減少8.7%的二氧化碳排放。
氫還原煉鐵法有以下4項(xiàng)核心技術(shù)：
（1）氫氣增幅技術(shù)：通過焦?fàn)t煤氣（COG）改質(zhì)，提高COG中氫含量，使其達(dá)到高爐氫還原要求。
（2）實(shí)際操作中的全新技術(shù)開發(fā)：氫氣吹入技術(shù)、爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)最佳化技術(shù)、難還原礦及低品位礦石還原技術(shù)、焦炭燒結(jié)礦爐渣品質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)等等實(shí)際操作中需要的全新技術(shù)開發(fā)非常重要。
（3）超耐熱超耐腐蝕原材料開發(fā)：需要先行開發(fā)可以儲(chǔ)藏高溫、高壓氫氣和在900度以上高溫下的超耐腐蝕高溫材料。
（4）利用氫氣的直接還原鐵（DRI）生產(chǎn)技術(shù)：開發(fā)利用氫氣，將鐵礦石在固體狀態(tài)下直接還原成DRI的生產(chǎn)技術(shù)，從而使用DRI替代在電爐中使用的高級(jí)廢鋼。
我國核能制氫與氫能冶金已經(jīng)具備基礎(chǔ)條件
2024年3月8日，中核集團(tuán)舉辦了“中核集團(tuán)‘兩會(huì)’代表委員記者見面會(huì)”。中核集團(tuán)董事長(zhǎng)余劍鋒介紹：高溫氣冷堆是我國自主研發(fā)的具有固有安全性的第四代先進(jìn)核能技術(shù)，具有安全性好、出口溫度高等優(yōu)勢(shì)，其高溫高壓的特點(diǎn)與適合大規(guī)模制氫的熱化學(xué)循環(huán)制氫技術(shù)十分匹配，被公認(rèn)為最適合核能制氫的堆型。
一臺(tái)60萬千瓦高溫氣冷堆機(jī)組可滿足180萬噸鋼對(duì)氫氣、電力及部分氧氣的能量需求，每年可減排約300萬噸二氧化碳，減少能源消費(fèi)約100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
目前，我國已建成并運(yùn)行10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆，20萬千瓦高溫氣冷堆商業(yè)示范電站預(yù)計(jì)將于2023年建成投產(chǎn)，我國在高溫氣冷堆技術(shù)領(lǐng)域已居世界領(lǐng)先地位。中核集團(tuán)聯(lián)合清華大學(xué)已啟動(dòng)60萬千瓦高溫氣冷堆商用核電站的項(xiàng)目實(shí)施工作，并已基本完成其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和評(píng)審，已啟動(dòng)廠址選擇工作。
10月11日，國家能源委會(huì)議上明確提出，探索氫能商業(yè)化路徑。這是6年來開的第三次國家能源委會(huì)議，表明氫能已經(jīng)提到了國家戰(zhàn)略高度。
氫能利用項(xiàng)目及技術(shù)已是全球課題
隨著二氧化碳減排壓力的增大，氫氣還原技術(shù)受到了越來越多的重視，迎來了蓬勃發(fā)展的機(jī)會(huì)。在“氫能煉鋼”方面，近年來，國外鋼鐵企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了一系列探索，取得了一定的進(jìn)展。尤其是瑞典鋼鐵HYBRIT（突破性氫能煉鐵技術(shù)）項(xiàng)目將使鋼鐵生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放量降至近乎于零，有望引發(fā)鋼鐵行業(yè)的一場(chǎng)變革。
除了上面介紹的之外，還有德國薩爾茨吉特鋼鐵公司發(fā)起的SALCOS（薩爾茨吉特低碳煉鋼）項(xiàng)目和由奧鋼聯(lián)發(fā)起的H2FUTURE項(xiàng)目等等。
在氫能源革命這條道路上，新技術(shù)將會(huì)迅速涌現(xiàn)和迭代，讓我們拭目以待。
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