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“氢能炼钢”哪家强? “氢能炼钢”哪家强?

聚贸资讯:ITM能源公司近日宣布与壳牌公司合作,将在壳牌公司旗下位于德国莱茵和韦瑟灵的两处炼油厂安装10MW级别电解槽用于制氢。

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ITM能源公司是一家提供能源储存和清洁燃料解决方案的公司,公司首席执行官GrahamCooley博士表示,去碳化制氢在化学和精炼工业领域有着广阔的发展前景。ITM能源公司与壳牌公司的先导合作项目旨在利用工业规模的电解槽制造低成本可再生资源,同时实现电网平衡。ITM能源公司目前在该项目上投资1800万英镑,并计划在后期与壳牌公司交涉后追加1990万英镑,总计3790万英镑。

编者按

www.2061.com,壳牌集团对于该项目的声明如下:

随着二氧化碳减排压力的增大,氢气还原技术受到了越来越多的重视,迎来了蓬勃发展的机会。在“氢能炼钢”方面,近年来,国外钢铁企业已经进行了一系列探索,取得了一定的进展。尤其是瑞典钢铁HYBRIT项目将使钢铁生产过程中的二氧化碳排放量降至近乎于零,有望引发钢铁行业的一场变革。

壳牌集团计划与ITM能源公司合作利用电解槽制氢

本版将聚焦当前世界先进的氢能利用项目及技术,分上、下两期进行深入剖析,旨在为中国钢铁工业应对气候变化挑战提供思路,增强钢铁人实现绿色发展的信心。本期将介绍由瑞典钢铁公司发起的HYBRIT项目、由德国萨尔茨吉特钢铁公司发起的SALCOS项目和由奥钢联发起的H2FUTURE项目,下期将对以前述3个项目为代表的欧洲钢企氢能利用项目的技术路径与特点进行详细分析,并对日本和中国的相关项目发展情况进行概述。

壳牌集团计划与ITM能源公司一起在德国莱茵和韦瑟灵的两处炼油厂安装工业规模的电解槽制氢。此项目中安装的10MW级电解槽,将是全德国乃至全球范围最大的质子交换膜电解槽。由于间断性可再生能源(如太阳能和风能)在电网份额的逐步提高,该电解槽技术也有利于提高电网稳定性。

康斌

目前,炼油厂每年都消耗约180000吨氢气,而这些氢气是由天然气重整或精炼过程的副产品提供。如果利用电解槽分解水制氢,产物仅有氢气和氧气,环保无污染。

面对《巴黎协定》到2030年和2040年二氧化碳排放量相对1990年分别减排40%和60%的目标,欧洲钢企尤其是长流程钢企如何降低二氧化碳排放强度成为亟待解决的问题。钢企需要从碳输入层面减少钢铁生产过程中的碳使用量,在这方面,HYBRIT项目、SALCOS项目和H2FUTURE项目等都是有益的探索。

该项目通过建设、运行大规模10MW级别电解槽,实现制造高品质、零碳排放的氢气。利用低成本、可再生电能的电解槽是壳牌集团潜在的零碳排放制氢技术。

瑞典钢铁HYBRIT项目

当前,瑞典钢铁公司二氧化碳排放量为600万吨/年,其2025年的减排目标是减少25%,计划在2045年前实现近零排放。瑞典最大的电力与热力供应商——瑞典大瀑布电力公司当前的二氧化碳排放量为2300万吨/年,目标是在2030年实现近零排放。瑞典矿业集团计划到2021年吨矿二氧化碳排放量相比2015年下降12%,达到27.4千克。基于上述3家企业大幅降低碳排放的要求,2016年,SSAB、Vattenfall和LKAB联合成立了HYBRIT项目。按照HYBRIT项目计划,2016年~2017年为项目预研阶段,主要工作内容包括评估非化石能源冶炼的潜力,以及二氧化碳的捕集、存储和利用等。

2018年初公布的研究结果表明:按照2017年底的电力、焦炭价格和二氧化碳排放交易价格,HYBRIT项目采用的氢冶金工艺成本比传统高炉冶炼工艺高20%~30%。SSAB采用长流程工艺的吨钢二氧化碳排放量为1600千克,电力消耗为5385千瓦时;采用HYBRIT工艺的吨钢二氧化碳排放量仅为25千克,电力消耗为4051千瓦时。

该项目的中试研究阶段为2018年~2024年,示范运行阶段为2025年~2035年。在为期10年的示范运行阶段主要进行运行测试,以确保到2035年实现商业化运行。

HYBRIT项目的工艺流程如图1所示,基本思路是:在高炉生产过程中用氢气取代传统工艺的煤和焦炭,氢气在较低的温度下对球团矿进行直接还原,产生海绵铁,并从炉顶排出水蒸气和多余的氢气,水蒸气在冷凝和洗涤后实现循环使用。

HYBRIT项目的研究任务包括:研究可再生能源发电及其对电力系统的影响,寻找有效的可再生能源用于发电,为非化石能源冶炼提供能源,同时降低制氢成本;建设制氢与存储工艺及相关装备,为HYBRIT工艺提供低成本、可靠稳定的氢气,并进行氢气产业链布局;研究氢基直接还原炼铁工艺;研究配套炼钢工艺;研究系统集成、过渡路径和政策等。

萨尔茨吉特SALCOS项目

2019年4月份,在汉诺威工业博览会上,德国萨尔茨吉特钢铁公司与Tenova公司签署了一份谅解备忘录,旨在继续推进以氢气为还原剂炼铁,从而减少二氧化碳排放的SALCOS项目。

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