2021年钢铁行业低碳技术的发展

2021-05-3117:12:182021年钢铁行业低碳技术的发展已关闭评论

2021年钢铁行业低碳技术的发展

我们行业的历史在许多方面反映了我们经营所在的社会,自工业革命以来,钢铁生产一直以煤炭为动力。 现在这种情况正在发生变化,钢铁行业与社会其他部门一样,正在转型,以在二氧化碳和其他温室气体排放量大幅减少的未来提供产品和服务。

与这种转变相关的语言仍在发展中,因此,不同的利益相关者正在使用各种各样的表达方式。 这些表达通常可以互换使用,但有时可能意味着截然不同的事物。对于生铁这种越来越多样化的用法,我们该怎么做?对某些人来说,它只是一个没有定义或边界的营销术语。

在另一个极端,有些人认为这是一个需要认证的术语,涵盖整个可持续性领域的广度。问题不仅仅在于绿色钢。我的绿色钢是您的清洁钢还是零碳钢?净零钢、零碳钢和低碳钢之间的界限在哪里?

在国际钢铁协会,我们正在制定一些定义,这些定义将使我们在谈论这些主题时的意思更加清楚。我们的行业和我们的成员正在努力开发和推出新的钢铁产品系列,其生产的碳负荷比过去低得多。这种低碳钢是使用技术和实践制造的,其排放量显着低于传统生产。

2021 年,大多数钢铁将使用基于化石燃料的还原剂生产;然而,许多钢铁制造商已经实施或正在开发可显着减少核心炼钢过程排放的技术。

钢铁行业低碳技术的发展例子:

  • Aço Verde do Brasil使用 100% 木炭生产低碳钢铁产品。
  • 安赛乐米塔尔正在比利时根特建造一座大型设施,将钢厂废气转化为乙醇,乙醇可用于广泛的应用,包括生产合成燃料。一个类似的商业设施于 2018 年在中国首钢开始运营,在运营的第一年生产了 3000 万升乙醇用于销售。
  • 阿拉伯联合酋长国的阿联酋钢铁公司 ,每年从炼铁厂的富含CO2的气流中捕获多达800kt的CO2,然后再注入成熟的油田进行永久存储
  • VRAZ位于科罗拉多州的落基山钢铁公司正在从煤炭过渡到太阳能。EVRAZ 发电厂将成为该国最大的专为单一客户服务的现场太阳能发电厂。
  • 中国领先的钢铁制造商钢集团正在建设一个 1.2 吨容量的氢冶金直接还原铁示范项目。该项目将使用绿色和蓝色氢技术探索实现钢铁制造过程中二氧化碳零排放的途径。
  • 纽柯位于密苏里州塞达利亚的微型钢厂是美国第一家使用风能的钢铁厂。该工厂是钢铁公司和当地公用事业公司之间的合作伙伴关系,在公司之间达成购电协议后将为工厂供电。
  • 塔塔钢铁公司 通过其HIsarna项目正在开发创新的新型冶炼技术。HIsarna技术可以在没有焦炉或附聚设施的情况下生产铁,从而生产出非常适合CCS的富含CO2的废气流。
  • 蒂森克虏伯钢铁公司 新日铁公司已经对在工作中的高炉中使用氢气进行了一系列测试,目的是显着减少炼钢过程中产生的二氧化碳排放量。

使用所有这些技术生产的钢可以被视为低碳钢,尽管到 2050 年,当法规、社会期望和技术完全改变时,现在被认为是低碳钢的东西可能会有所不同。

2021年钢铁行业低碳技术的发展

我们的行业内和利益相关者使用了许多其他表达方式来指代使用这些下一代生产技术生产的钢铁。

国际钢铁协会更喜欢并使用低碳钢,因为它就像“低碳电力”一样,我们觉得它在直觉上更容易理解,其含义也很明确。

绿色钢铁 被许多不同的人使用和解释为不同的东西,通常是在营销新的更具环保意识的产品的背景下。它曾被用来指使用突破性技术制造的钢、由废钢、再利用和再制造钢生产的钢,以及通过碳单位或配额的报废抵消排放的常规钢。鉴于这种固有的不明确性和含义的多样性,“绿色钢铁”不是国际钢铁协会使用的表达方式。

要真正实现零碳钢铁的生产必须完全不排放任何二氧化碳。这是一个非常高的门槛,很难想象一种可以在2021年实现这一目标的生产技术。

许多人可能正在朝着这个方向发展,但零是绝对的,如果不使用残余碳排放的抵消,可能无法实现。这些残余排放可能出现在供应链中,来自于使用含碳电极或在相关过程中使用天然气。

最终钢需要包含一些碳,因为这是它与纯铁的区别。虽然这种基本的合金碳可以来自非化石来源,但它的存在使得“零碳”钢有些用词不当。

然而,如果能够在生产钢铁时排放到大气中的温室气体与通过汇从大气中排出的排放之间实现平衡,则所产生的钢铁可以被称为净零或碳中性钢。

净零钢的生产可能需要其他部门的抵消才能实现真正的中和,重要的是,如果生产商声称碳中和,就必须对边界、他们的会计方法以及所使用的任何抵消的质量和可信度保持透明。

一些钢铁公司开始销售无化石 钢材。无化石钢是指在不使用任何化石燃料(如煤或天然气)或任何化石燃料衍生能源的情况下制造的钢。

所有的无化石钢都是低碳的,但并不是所有的低碳钢都可以说是无化石的。例如,在采用碳捕获和储存 (CCS) 的设施中生产的低碳钢可能仍然使用天然气或煤,但可以防止二氧化碳排放到大气中。如果生物质能发挥作用,那么确保其来源可靠就很重要[1]。

洁净钢是钢铁行业中使用的一种技术表达,指的是含有低水平杂质、氧化物、夹杂物或溶解在金属中的低或超低水平碳的钢。这个短语很常用,包括国际钢铁协会在我们 2004 年“清洁钢铁研究”中的用法,表示特定的含义。因此,国际钢铁协会在气候变化的背景下并未提及“清洁钢铁”。

无碳也是一个很难与钢联系起来的表述,毕竟没有碳的钢就是铁,精确控制钢的碳含量,以达到特定批次所要求的性能。为了通过精炼过程将其转变为钢,需要将碳添加到氢还原的铁中

气候变化对话通常是根据社会脱碳的需要进行的。世界钢铁协会通常不使用这个表达方式来指代钢铁生产,因为需要不含温室气体/二氧化碳的是钢铁生产的排放,而不是过程本身。

许多有前途的突破性技术仍将使用碳作为化学还原剂,但可以防止有害的温室气体排放到大气中。因此,虽然我们行业的排放最终会脱碳,但炼铁过程本身可能不会。

突破性技术以与传统高炉、直接还原铁或电弧炉技术截然不同的方式生产低碳钢。正在开发的突破性技术的例子包括氢还原、CCS 的应用、铁矿石的电解、一套碳捕获使用和储存 (CCUS) 技术以及新的冶炼还原工艺。

是显着减少钢铁行业温室气体排放的关键载体,世界钢铁协会的许多成员正在探索这种技术选择。氢通常被赋予一种颜色,这取决于它的低碳证书。

当国际钢铁协会谈到低碳氢时,我们的意思是:

  • 绿氢是通过电解水产生的,由可再生电力驱动。
  • 蓝氢是以天然气为原料,通过蒸汽甲烷重整结合CCS工艺制得。
  • 还可以使用其他低碳电力来源(如核电或 CCS)通过电解来生产氢气。我们也认为这是低碳的。

化石氢由未减少的化石燃料制成,主要是:

  • 灰氢由天然气通过蒸汽甲烷重整过程制成,没有 CCS,因此 CO2 会排放到大气中。
  • 棕色或黑色氢气是通过煤气化制造的,导致温室气体排放量明显高于其他色调。

加强是国际钢铁协会的 4 阶段效率审查流程。旨在提高现在钢铁生产的效率,支持我们的成员以与世界上最高效的站点相称的性能水平运营他们的站点。升级是一项过渡计划,不应被视为为钢铁行业应对气候变化挑战提供了解决方案。

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