日本制铁低碳发展路径研究

2021-6-7 12:17 来源: 世界金属导报

减少CO2排放


为减少CO2排放,日本制铁开发了如下技术:

1)开发余热回收的干熄焦技术:在焦炉中制成的热焦炭(2512, -81.50, -3.14%)用惰性气体淬火,热量被用来产生蒸汽而发电。与湿法淬火相比,节能40%。

2)开发新一代炼焦技术(Scope21):Scope21是以强化资源和能源应对能力为目标的国家开发项目。该项目包括缩短炼焦时间、提高焦炭质量等许多创新型技术开发内容。利用该项目开发的技术将会扩大低品位煤的利用并大幅减少CO2排放。

3)开发高炉数字模型:合理调整高炉内气体流量、固体流量、液体流量、炉料分布等基本因素,降低焦炭等还原剂比例,从而减少CO2排放。

4)开发显示炉料分布的三维离散单元法(DEM)模型:用DEM模型精确显示高炉炉顶料面的分布情况,以布置炉料分布,提高反应效率,减少CO2排放。

5)参与环境和谐型炼铁工艺技术开发项目COURSE50:该项目旨在通过开发在高炉炼铁还原过程中使用氢气的技术和采用化学吸收法以低成本分离和回收CO2的技术,实现CO2减排30%。其中,采用钢厂产生的氢气(焦炉煤气)在还原铁矿石的过程中部分取代碳,实现高炉CO2减排10%;采用捕集、分离和回收高炉煤气中CO2可使CO2减排20%。目前实现实验高炉CO2减排10%的目标,同时还对实际尺寸的高炉进行模拟,使该项目更接近于在商业使用的高炉。

6)参与零碳钢技术开发项目(100%氢还原炼铁技术):在钢铁工业中,大约70%的CO2排放是在高炉炼铁过程中产生的。由于日本高炉炼铁技术的热效率已提高到接近理论值,进一步减少CO2排放的难度极大。这就是为什么日本制铁要接受氢气还原炼铁工艺的挑战。由于铁矿石的氢气还原反应是吸热反应,现阶段需要建立从外部向反应炉供热的技术,以及在充分考虑氢气燃烧特性的基础上,向反应炉稳定提供大量氢气的技术。而且,氢气是无碳的,其大量低成本稳定供应是一个关键要求。因此,日本制铁与日本政府及其他公司一起申请参加由新能源产业技术综合开发机构资助的“实现零碳钢的技术开发”项目。这一项目旨在确定多种有前途的创新技术,专注于炼铁过程脱碳。

7)开发一种全新的制氢工艺:通过开发一种专有的高性能光催化剂材料,利用太阳能生产零排放的氢气。

8)提高物流效率以实现CO2减排。日本制铁在日本沿海运输中使用大型船舶(由700吨改为1500吨)等提高运输效率,并通过引入节能轮胎、轻型汽车等提高燃油经济性。特别引入“内岛”号混合动力货船,配备锂离子电池,真正实现CO2减排。

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