低碳发展路径分析:全球领先的无化石钢铁制造战略

   日期:2025-04-06     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:159    评论:0    
核心提示:一直以来,全球范围内的主要钢铁企业都十分关注低碳发展,并纷纷制定中长期低碳减排目标,参与低碳政策研讨,布局前沿低碳技术等,积极探索低碳发展路径。

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编者按

近年来,全球气候变化问题一直被持续关注着。各国陆续把“碳中和”目标计划公布了出来。钢铁工业属于能源密集型行业,是碳排放的大户,低碳发展这件事是必须要做的。在全球范围内,一直以来主要的钢铁企业都对低碳发展给予了高度关注。它们纷纷制定了中长期的低碳减排目标,参与到低碳政策的研讨中,对前沿低碳技术进行布局等瑞典钢材有哪些,积极地去探索低碳发展的路径。《世界金属导报》专门开设了“洞悉·钢铁企业低碳发展路径”这一专栏。该专栏会对全球范围内各个主要钢铁企业在低碳发展方面已经取得的成效进行分析,同时也会对这些企业未来的布局以及发展路径等进行剖析,目的是为行业内的企业提供相关的参考依据。

SSAB 是高端钢铁产品制造商,它的基于高炉的炼钢工艺所产生的碳排放处于全球最低水平的行列。SSAB 的可持续发展战略有两个主题,其一为率先提供无化石钢,其二为达成领先的可持续发展业绩。它把无化石钢的开发当作改善未来产品结构战略的关键所在。本文主要对 SSAB 的低碳路径和可持续发展目标进行介绍。

1突破性氢能炼铁技术——项目

2016 年 4 月 4 日,瑞典铁矿石生产商 LKAB 发起了一个突破性的氢能炼铁技术项目。该项目由 LKAB 与(某方)共同发起,其目的是用无化石电力和氢气来取代传统上还原铁矿石所需的炼焦煤,致力于给钢铁生产带来颠覆性的变化。

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项目的总体目标是在 2026 年达成成为全球首个把无化石钢铁产品推向市场的钢铁企业这一成果。其最终目标是到 2045 年成为不依靠化石燃料进行生产的钢铁企业。借助三方合作,SSAB 的目标是构建起“从矿山到最终产品”这样一个无化石的价值链。项目能够让瑞典的 CO2 排放量降低 10%,能使芬兰的 CO2 排放量降低 7%,并且对减少欧洲和全球钢铁业的排放有帮助。项目的进展情况如下:

1)预可行性研究

2016 到 2017 年处于项目预可行性研究阶段。得出的结论是,在项目刚开始实施的时候,因为电和煤炭的价格比较高,同时 CO2 排放成本较低,所以基于该项目的绿色钢材生产成本会提升 20%到 30%。然而,随着无化石能源的电价下降,并且在欧盟排放交易系统(ETS)之下,CO2 排放成本上升,无化石钢未来肯定会比传统钢材更有竞争力。

2017 年 6 月 28 日,SSAB 宣布成立一家合资公司,LKAB 也宣布成立一家合资公司,三方共同推进该项目,并且三方各持有三分之一的股份。

2)中试阶段

2018 年 6 月 20 日,在瑞典北部吕勒奥这个地方开始动工建造一个项目的中试工厂。这个项目是使用氢气直接还原铁矿石的。

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该中试工厂生产的 DRI 将会和废钢一同被用于炼钢。

中试项目包括三个单元。

其一为上述生产 DRI、制氢的中试工厂瑞典钢材有哪些,该工厂建在 SSAB 位于吕勒奥的厂区。电解水制氢所需的电能来自无化石电力。在该项目中,用电和氢替代煤炭每年大约需要 15 太瓦时电力,大约相当于瑞典年发电量的十分之一。

其二是无化石球团生产中试工厂,它位于 LKAB 公司厂区。该工厂在 2019 年夏季开始建设,预计 2021 年建成。2020 年 8 月 5 日,LKAB 公司在吕勒奥成功进行了无化石球团生产试验。在中试阶段,会用生物燃料 100%替代化石燃料,这样做能使工厂的 CO2 排放比目前减少 40%。

其三是在吕勒奥的储氢设施。2021 年 4 月 7 日,该项目宣布已开始在吕勒奥无化石生产 DRI 的中试工厂附近建设一座绿色氢岩洞储存设施。这座洞穴是采用所谓的内衬岩洞(LRC)方法建造的,此方法涉及用精选材料的密封层覆盖洞穴壁面。该中试存储设施建在 LKAB 的工厂内,这个工厂位于吕勒奥地区。预计它将在 2022 年到 2024 年期间投入运行。它是对 DRI 中试工厂的重要补充。

3)示范阶段

2021 年 3 月 24 日,该项目宣布了一项计划。此计划是从 2023 年起在瑞典北部的耶利瓦勒建造无化石 DRI 示范工厂。这座工厂将于 2025 年投入运行,2026 年实现商业化应用,其计划年产能为 130 万吨。此外,还计划到 2030 年在耶利瓦勒再建成一座无化石 DRI 示范工厂,这样无化石 DRI 的总年产能将达到 270 万吨。项目时间表如图 1 所示。

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2衍生项目——

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2019 年 12 月 4 日,SSAB 启动了项目预可行性研究。2020 年 12 月 10 日,该研究完成,可作为该项目的参考。预可行性研究以及基于此研究的后续计划项目,主要会关注还原铁矿石之后的其他工序所产生的 10%CO2 排放量。SSAB 称,预可行性研究显示,有采用木材和其他生物质来替代大量化石燃料的可能性。基于及项目,SSAB无化石钢发展目标如表1所示。

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3可持续发展目标

1)温室气体减排目标

SSAB 由于使用了高品位铁矿石和优质焦炭,并且持续对生产工艺进行改进,所以其基于高炉的钢铁生产过程中 CO2 排放处于全球最低水平之一。比如,按照 SSAB 的统计,其冷轧钢板生产的 CO2 排放当量比欧洲平均水平低大概 6%。

SSAB 承诺,在 2032 年将温室气体排放量减少 35%(以 2018 年为基)。该目标既适用于直接排放,也适用于间接排放,同时与《巴黎协定》以及保持全球气温升远低于 2℃的目标相契合。SSAB 的用能和减排目标,其具体时间节点详见表 2。

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2)SSAB

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为达成可持续发展的目标,SSAB 提出了 SSAB 概念。此概念旨在协助客户达成低能耗与高效率。它强调将产品升级至高强钢所带来的环境效益,这些效益包含轻量化减排、提升燃油经济性、延长产品寿命以及减少钢材使用量等方面。2021 年 SSAB 的目标是为客户减少 1000 万吨 CO2 排放。在这其中,一部分是借助 SSAB 实现减排 800 万吨,另一部分是借助汽车高级钢项目实现减排 200 万吨。

3)使用废钢和无化石DRI

SSAB 正在进行从传统高炉工艺向电弧炉工艺的转变。(见表 2)这一转变会使用废钢,并且会越来越多地使用无化石 DRI。无化石 DRI 的使用能让钢材在全生命周期中为抑制全球变暖作出贡献。

4)钢渣的利用

钢渣的利用方式是把材料重新循环到炼钢工艺中,这样就减少了对原材料的需求。那些不能在内部循环使用的物料,可以被加工成副产品然后对外出售,以此为企业创造出新的收入来源。像高炉渣这类副产品,被用作公路建设材料以及水泥的替代品。

4加入“欧洲清洁氢联盟”

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SSAB 在 2020 年 9 月做出了加入“欧洲清洁氢联盟”(Clean)的宣布。

2020 年 7 月,欧盟委员会推出了《欧盟氢战略》。它宣布氢气已成为社会脱碳的基本能源载体。同时,正式启动了“欧洲清洁氢联盟”。其目标是在 2030 年之前部署氢气技术,将可再生和低碳氢气的生产与工业、汽车和其他行业的需求结合起来。“欧洲清洁氢联盟”会督促《欧盟氢战略》的施行。它通过构建清晰且具体的可再生或低碳氢气项目以及投资计划,能够在欧盟 2050 年达成碳中和的承诺里起到关键作用。

5小结

下一步钢铁工业转型的主要目标是实现环境可持续性。SSAB 实现绿色低碳炼钢的主要路径是该项目,并且该项目的成功实施能够助力瑞典成为欧洲率先实现碳中和的国家。

 
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