高爐富氫噴吹冶煉,是在高爐煉鐵過程中,向爐內噴吹氫氣或者富氫氣體,利用氫氣來促進鐵的間接還原反應、降低鐵的直接還原度,從而減少燃煤消耗,進而降低碳排放量的技術,是高爐煉鐵新型節能減排技術。
氫能是可再生能源,其燃燒產物為水,具有清潔、低碳特點,對環境無污染,且來源廣泛。高爐富氫噴吹冶煉可以采用噴吹純氫的方式來實現,也可采用吹噴天然氣、焦爐煤氣等富氫氣體的方式來實現。天然氣、焦爐煤氣的主要成分是甲烷,也含有氫氣,甲烷高溫分解產物中包括氫氣。
高爐富氫噴吹冶煉在噴吹富氫氣體時,隨著噴吹量的增大,最終碳排放量逐步減少,但噴吹量達到一定比例后繼續增大,則富氫氣體利用率降低,無法再明顯減少碳排放量,考慮到經濟性,富氫氣體噴吹量需要控制在一定范圍內。高爐富氫噴吹冶煉可以與其他碳減排技術聯合應用,以進一步降低碳排放量。
高爐富氫噴吹冶煉是鋼鐵工業降低碳排放、向綠色低碳方向轉型的重要技術路線之一。在全球范圍內,歐盟、日本、中國等國家和地區均在推動發展高爐富氫噴吹冶煉技術。從海外來看,德國蒂森克虜伯、盧森堡安賽樂米塔爾、日本制鐵、日本JFE、神戶制鋼等企業進行了高爐富氫噴吹冶煉試驗。
從國內來看,我國高爐富氫噴吹冶煉技術相關研究機構與布局企業主要有中冶京誠、中冶焦耐、寶鋼股份、寶鋼八鋼、鞍鋼、濟鋼、邢鋼、晉南鋼鐵、北京科技大學、遼寧科技大學等。
新思界
行業分析人士表示,當前,高爐富氫噴吹冶煉技術仍處于探索階段,還存在一些瓶頸問題,例如富氫氣體噴吹比例、富氫氣體低成本制取等。目前,高爐富氫噴吹冶煉研究較多的是噴吹天然氣、焦爐煤氣等,采用不同富氫氣體最終的碳排放量存在差異,為進一步降低碳排放量,噴吹純氫擁有良好發展前景。
2022年3月,上海大學、昌黎縣興國精密機件有限公司聯合完成以純氫為噴吹氣源的高爐富氫冶煉技術開發試驗,實現降低焦比10%以上,減少二氧化碳排放量10%以上,鐵產量增加13%以上。
我國光電、風電產業快速發展,太陽能、風能具有間歇性特點,發電高峰時電力消納極為重要。利用光電、風電生產的電力電解水制氫,可使氫能生產、使用整個過程無任何環境污染。隨著“綠氫”制備以及氫氣儲存關鍵技術逐步突破,氫能成本將不斷下降,這為高爐富氫噴吹冶煉技術發展奠定堅實原料基礎。
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