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氫能冶金示范項目在中國邁出堅實一步!

2020-12-21 13:24:00 中國能源網(wǎng)   作者: 張學坤  

近期,氫能在我國工業(yè)化利用領域邁入了實質性的階段。

在“碳中和成功實現(xiàn)的關鍵:氫能在工業(yè)領域的應用”這篇文章中,我們說在碳中和背景下,氫能在工業(yè)領域發(fā)展迎來了新一輪的發(fā)展機遇。

鋼鐵是工業(yè)碳排放大戶,從全球統(tǒng)計來看,鋼鐵工業(yè)碳排放占全球排放的5%左右,約占工業(yè)領域碳排放的15-20%,僅僅低于化工行業(yè)。鋼鐵行業(yè)不僅碳排放量大而且減排困難,如何解決鋼鐵行業(yè)的碳排放也是各個國家面臨的難題。

鋼鐵行業(yè)的減排任務十分艱巨,冶金技術的選擇對降低碳排放至關重要。爭取2060年前實現(xiàn)碳中和的目標,意味著未來碳排放量比目前還要降低90%,如果沒有冶金上的技術革命,鋼鐵行業(yè)大幅削減碳排放將是一句空話。

目前,鋼鐵行業(yè)的碳排放已經(jīng)找到了解決的“金鑰匙”,那就是氫能。近二十年來,世界其他產(chǎn)鋼大國已經(jīng)進行了一系列“氫能冶金”方面的探索,如瑞典鋼鐵HYBRIT項目、德國蒂森克虜伯高爐噴氫項目、日本COURSE50技術、韓國的全氫高爐等,但都還未進入工業(yè)化實施。

全球首例氫能源開發(fā)和利用工程落戶中國

全球鋼鐵生產(chǎn)中75%采用高爐工藝,在傳統(tǒng)的“長流程”生產(chǎn)方式中,都是用焦炭還原鐵礦石,還原過程產(chǎn)生的碳排放占到鋼鐵生產(chǎn)碳排放總量的90%。目前,以氫代碳已經(jīng)成為低碳冶金的新路線。氫冶金的主要矛盾在于氫能的成本,如何找到低成本可用的“氫能”,才是氫能冶金的關鍵。

按照目前的技術水平,光伏、風電、核電等可再生能源發(fā)電直接用于制氫冶金,則成本太高,其價格是煤制氫成本的兩倍以上(煤制氫成本約為15-16元/kg,電解水制氫成本達30元/kg以上),其中電價會占到制氫成本的70%以上,完全無法供應8-9億噸鋼鐵的產(chǎn)量。

據(jù)2018年氫能源研究報告統(tǒng)計,我國工業(yè)副產(chǎn)氫氣約800萬噸以上(合880億立方),如果能深挖這部分氫能的利用價值,那么用于氫冶金的資源還是非常豐富的。

近日,經(jīng)過招標比選和公示,中冶京誠牽頭成立的“中冶京誠-唐鋼國際”聯(lián)合體以第一名的成績被確定為河鋼氫能源開發(fā)和利用工程示范項目工廠設計的中標單位。

河鋼氫能源開發(fā)和利用工程示范項目是富氫氣體直接還原示范工程,預計2020-2021建成。

該項目從分布式綠色能源利用、低成本制氫、氣體凈化、氫氣直接還原、二氧化碳脫除和深加工、水處理等全流程和全過程進行創(chuàng)新研發(fā)。這個項目的實施,用氫能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碳能源,將大幅降低制造生產(chǎn)過程中的碳排放問題。

中冶京誠一直致力于低碳冶金的研究,并提出了氫冶金分兩步走:第一步實現(xiàn)富氫冶金,第二步實現(xiàn)“全氫”冶金。

2008-2013年,中冶京誠研究重點在如何降低煉鐵過程中消耗的碳,先后完成了非高爐煉鐵、超高富氧制氣爐的試驗及新型煤制氣工藝技術的研究。

2014-2018年,中冶京誠在重新認識富氫氣體和直接還原工藝后,調整了研究方向,對新型還原爐冶煉系統(tǒng)及裝備進行了研究,對基于DRI的電爐工藝及裝備進行了技術研發(fā),并在海外總包建成了基于全DRI冶煉的電爐煉鋼工程。

2019-2020年,中冶京誠完成了基于干法的煤氣精制技術研究,并成功的實現(xiàn)了世界首套裝置,同時掌握了吸收CO2的工藝技術,同期聯(lián)手河鋼集團、tenova公司、唐鋼國際一起完成了基于富氫氣體的直接還原鐵工藝技術的開發(fā)。

至此,中冶京誠已貫通了氫冶金的關鍵工序。氫能直接還原是中冶京誠技術戰(zhàn)略布局的一個環(huán)節(jié),基于氫冶金的鋼鐵制造短流程研究是這一戰(zhàn)略部局的系統(tǒng)工程。用綠色化短流程替代傳統(tǒng)長流程,是符合我國現(xiàn)階段和中長期社會體制改革和經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律的內在要求。

了解更多:河鋼集團布局氫能冶金

河鋼氫能源開發(fā)和利用工程示范項目是河鋼集團為打造“未來工廠”,踐行高質量發(fā)展的示范工程。近年來,河鋼集團不斷布局低碳冶金革命的示范工程,率先開啟了富氫氣體直接還原模式。

今年11月23日,河鋼集團與全球著名礦業(yè)冶金領域巨頭意大利特諾恩集團(tenova)正式簽署協(xié)議。雙方就氫能源開發(fā)和利用達成合作,并建設一座年產(chǎn)60萬噸的直接還原廠,并計劃于2021年底投產(chǎn)。

這座使用富氫氣體直接還原鐵的工廠,應用了特諾恩最先進和最環(huán)保的ENERGIRON技術,搭配了設備和冶金行為預測的數(shù)字化模型。ENERGIRON技術由特諾恩和達涅利共同開發(fā),實現(xiàn)了極低的二氧化碳排放為目標,是目前最可行的高濃度氫基直接還原系統(tǒng)。

特諾恩是世界知名的工業(yè)爐品牌,擁有近百年的歷史,是世界最大的工業(yè)爐制造商之一。特諾恩的工業(yè)爐產(chǎn)品在鋼鐵、有色金屬、機械、汽車、輕工等行業(yè)得到廣泛應用。早在上世紀六十年代,特諾恩的工業(yè)爐設備就已進入中國市場。

當直接還原廠建成后,河鋼集團的將使用含氫量為70%的補充氣源,使每噸直接還原鐵僅產(chǎn)生250kg的二氧化碳,同時搭載二氧化碳選擇性回收技術,每噸鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)生的凈排放僅約為125kg二氧化碳,成為全球最綠色的直接還原廠。

當前,在氣候問題和減排壓力下,全球鋼鐵行業(yè)正在尋找新技術來減少其碳排放。在煉鋼全流程工藝中,氫正被用作煤和焦炭的替代品,作為鐵礦石的還原劑。而氫還原煉鐵在鋼業(yè)工業(yè)減碳技術中,屬于絕對前沿的領域。

河鋼集團是全球規(guī)模最大的鋼鐵企業(yè)之一。也在探尋中國的鋼鐵工業(yè)也正在向高質量、綠色方向發(fā)展之路。

此前在2019年3月21日,河鋼集團曾與中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心、中國鋼研、東北大學四方聯(lián)合共建“氫能技術與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”,并由河鋼集團主要負責氫能應用落地,著力建設制氫、加氫、材料、燃料電池汽車應用、富氫冶金等全產(chǎn)業(yè)鏈示范運行及產(chǎn)業(yè)化基地。

2019年11月26日,河鋼集團與意大利特諾恩集團簽署諒解備忘錄(MOU),商定雙方在氫冶金技術方面開展深入合作,利用世界最先進的制氫和氫還原技術,并聯(lián)手中冶京誠共同研發(fā)、建設全球首例120萬噸規(guī)模的氫冶金示范工程。

(張學坤)




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責任編輯: 李穎

標簽:氫能冶金示范項目 ,氫能