歐洲各大鋼企低碳冶金重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)展淺析

 　　碳中和推動(dòng)歐盟政府先后出臺(tái)了多項(xiàng)政策助推鋼鐵工業(yè)的低碳能源轉(zhuǎn)型，歐洲各大鋼鐵企業(yè)也紛紛提出了各自的碳減排目標(biāo)。安賽樂米塔爾(下稱安米)計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和;瑞典鋼鐵公司(SSAB)計(jì)劃到2045年實(shí)現(xiàn)無化石能源煉鋼;蒂森克虜伯(下稱蒂森)承諾到2030年將二氧化碳排放量比當(dāng)前水平減少30%，并將綠色鋼鐵產(chǎn)量增加至300萬噸;英國鋼鐵公司則計(jì)劃到2040年率先實(shí)現(xiàn)二氧化碳的凈零排放。

　　那么，歐洲各大鋼鐵企業(yè)低碳冶金重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)展如何?

　　歐洲鋼企推進(jìn)低碳冶金時(shí)間表一覽

　　目前，歐洲各大鋼鐵企業(yè)(包括計(jì)劃轉(zhuǎn)型為海綿鐵供應(yīng)商的瑞典礦業(yè)集團(tuán))已經(jīng)陸續(xù)制訂了各自的低碳冶金項(xiàng)目突破時(shí)間表：

　　SSAB的無化石燃料HYBRIT中試工廠于2020年8月31日投運(yùn)，并且計(jì)劃于2025年投產(chǎn)第一個(gè)HYBRIT示范工廠。除此之外，SSAB計(jì)劃于2030年~2040年完成對(duì)于全部工廠高爐的改造，到2045年完全實(shí)現(xiàn)無化石燃料煉鋼。

　　奧鋼聯(lián)的H2FUTURE綠氫中試工廠于2019年11月份投運(yùn)。此外，奧鋼聯(lián)與三菱重工合作的HYFOR氫基粉礦還原中試機(jī)組于2020年底投運(yùn)。

　　安米于2020年12月份完成了綠色鋼材的首次銷售，并計(jì)劃于2022年實(shí)現(xiàn)綠色鋼材銷售量突破60萬噸。3月18日，安米宣布推出XCarb計(jì)劃。該計(jì)劃旨在將安米目前所有低碳冶金和綠色創(chuàng)新項(xiàng)目整合為一個(gè)整體計(jì)劃，以便更加有效率地實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　安米在“智能碳使用”技術(shù)路徑方面的主要項(xiàng)目包括：2017年~2021年開展的Carbon2Value項(xiàng)目，旨在開發(fā)低碳技術(shù)，將鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣轉(zhuǎn)化并應(yīng)用于新的價(jià)值鏈;計(jì)劃于2022年投運(yùn)Torero示范工廠(將廢木材轉(zhuǎn)化為生物煤)、Steelanol示范工廠(用高爐中廢氣制造生物乙醇)。此外，2月份安米西班牙希洪鋼廠(Gijon)成功完成了高爐富氫焦?fàn)t煤氣試驗(yàn)。

　　安米在“碳直接避免”技術(shù)路徑方面的主要項(xiàng)目有：正處于設(shè)計(jì)和融資階段的氫基直接還原技術(shù)示范工廠;將于2022年結(jié)題的SIDERWIN項(xiàng)目，該項(xiàng)目的“直接電解鐵礦石”中試線也將于明年投產(chǎn)。安米將組合采用“清潔電力”“循環(huán)碳”和“碳捕捉與儲(chǔ)存(CCS)”3種形式以更快地實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　塔塔公司于2018年開始對(duì)HIsarna項(xiàng)目(直接利用煤粉和粉礦的熔融還原技術(shù))展開工業(yè)試驗(yàn)，并于今年計(jì)劃在印度建立第2個(gè)年產(chǎn)能為40萬噸~70萬噸的試驗(yàn)工廠。HIsarna工藝取消了燒結(jié)和煉焦等高排放工序。有研究認(rèn)為，如果該項(xiàng)目所采用的工藝與碳捕獲、利用與封存技術(shù)集成，則可以將二氧化碳排放量減少80%~90%，或?qū)⒊蔀榭梢院途G色氫基直接還原技術(shù)相提并論的另一條主流技術(shù)路徑。

　　除此之外，塔塔公司的Athos項(xiàng)目(排放氣體加工成化工原料)計(jì)劃到2027年將二氧化碳排放量減少100萬噸;2030年，將在荷蘭建設(shè)年產(chǎn)能100萬噸~150萬噸的工業(yè)級(jí)示范生產(chǎn)線。

　　蒂森于2019年11月11日完成了杜伊斯堡9號(hào)高爐的注入氫氣試驗(yàn)，計(jì)劃于2025年投運(yùn)第一座應(yīng)用綠色氫基直接還原工藝的工廠，年產(chǎn)能可達(dá)40萬噸，同時(shí)計(jì)劃于2030年將該工廠產(chǎn)能增加至300萬噸/年。

　　瑞典礦業(yè)集團(tuán)(LKAB)計(jì)劃到2045年實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量清零，并且計(jì)劃從鐵礦石供應(yīng)商轉(zhuǎn)型為應(yīng)用綠色氫基直接還原工藝的海綿鐵供應(yīng)商。

　　瑞典H2GS公司于3月份宣布，將在瑞典北部建造大型無化石能源煉鋼廠。該項(xiàng)目同時(shí)計(jì)劃建設(shè)一座千兆規(guī)模的綠色制氫廠，計(jì)劃于2024年投產(chǎn)，到2030年年產(chǎn)能將達(dá)到500萬噸優(yōu)質(zhì)鋼。該項(xiàng)目第一階段的總?cè)谫Y額約為25億歐元，通過股權(quán)和綠色項(xiàng)目融資相結(jié)合的方式籌集。

　　歐洲鋼企低碳技術(shù)與關(guān)聯(lián)行業(yè)的耦合

　　1、低碳技術(shù)與綠色氫制備行業(yè)的耦合

　　根據(jù)歐洲氫能組織(HydrogenEurope)研究，氫氣產(chǎn)業(yè)的投資集中在3個(gè)方面：氫氣生產(chǎn)制備領(lǐng)域、氫氣運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施和存儲(chǔ)設(shè)施的建設(shè)領(lǐng)域、氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　目前，歐洲氫氣制備市場(chǎng)年產(chǎn)規(guī)模約為1150萬噸，且絕大部分為灰氫(基于傳統(tǒng)能源)。歐盟委員會(huì)計(jì)劃到2024年將電解槽產(chǎn)能擴(kuò)大到6吉瓦，可生產(chǎn)100萬噸綠氫;到2030年達(dá)到40吉瓦，可生產(chǎn)1000萬噸綠氫。歐洲氫能聯(lián)盟計(jì)劃到2030年完成氫產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)布局，整合綠氫和藍(lán)氫的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括制造、使用、運(yùn)輸和分配等環(huán)節(jié)?；覛淠壳暗某杀緝r(jià)格為1.5歐元/千克，藍(lán)氫的成本價(jià)格為2歐元/千克，綠氫的成本價(jià)格目前最高為5.5歐元/千克。歐洲鋼鐵行業(yè)內(nèi)普遍預(yù)計(jì)，綠氫大約到2030年能夠具備和藍(lán)氫相當(dāng)?shù)某杀靖偁幜Α?

　　在綠氫制備技術(shù)方面，目前已經(jīng)成熟的技術(shù)有3項(xiàng)：質(zhì)子交換膜技術(shù)、堿性水電解技術(shù)、固體氧化物電解技術(shù)。

　　蒂森的第一個(gè)綠氫項(xiàng)目目前已經(jīng)獲得了工程合同，即為加拿大魁北克水電公司建設(shè)一座88兆瓦、年產(chǎn)1.11萬噸綠氫的電解水廠。該電解水廠的調(diào)試工作計(jì)劃于2023年下半年進(jìn)行。除此之外，蒂森還與STEAG能源公司合作，在蒂森的杜伊斯堡STEAG工廠建立電解水廠，該廠所制造的綠氫將被應(yīng)用于蒂森自己的氫冶金工藝。

　　德國鋼鐵制造商薩爾茨吉特鋼廠(Salzgitter)現(xiàn)已安裝了世界上最大的高溫電解槽。該設(shè)施的額定輸出為720開爾文，每小時(shí)可生產(chǎn)200標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣。WindH2項(xiàng)目是Salzgitter研發(fā)低二氧化碳煉鋼技術(shù)SALCOS®項(xiàng)目的基石，由可再生能源生產(chǎn)的氫氣替代冶煉鐵礦石所需的碳。Salzgitter計(jì)劃于2050年完成企業(yè)的低碳能源轉(zhuǎn)型，同時(shí)將二氧化碳排放量減少約95%。

　　除此之外，Salzgitter、蒂森等7家公司組成聯(lián)盟，并計(jì)劃于2024年建立氫經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，該產(chǎn)業(yè)鏈將覆蓋從綠氫制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存到工業(yè)應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)。該項(xiàng)目計(jì)劃在2024年~2030年分步驟推進(jìn)，目前正在通過歐洲共同利益的重點(diǎn)項(xiàng)目計(jì)劃(IPCEI)尋求公共資金援助。

　　在藍(lán)氫制備技術(shù)方面，蒂森與挪威能源公司Equinor和天然氣輸送系統(tǒng)運(yùn)營商OGE合作開展了H2morrow聯(lián)合項(xiàng)目研究。該項(xiàng)目旨在利用天然氣生產(chǎn)藍(lán)氫，并在海上永久性地儲(chǔ)存二氧化碳。據(jù)悉，整個(gè)項(xiàng)目的價(jià)值鏈預(yù)計(jì)最早可以于2027年建立。

　　2、低碳技術(shù)和綠色能源行業(yè)的耦合

　　綠色能源是制造綠氫的基礎(chǔ)。因此，歐洲鋼鐵企業(yè)在涉足制氫領(lǐng)域的同時(shí)，也逐漸涉足綠色能源領(lǐng)域，包括陸上風(fēng)能、海上風(fēng)能、太陽能等。

　　目前，Salzgitter正在建設(shè)與氫氣電解對(duì)接的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，總裝機(jī)容量為30兆瓦，包括7臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中的3臺(tái)將建在Salzgitter的Flachstahl工廠，另外4臺(tái)將建在該公司的其他工廠。

　　3、低碳技術(shù)和化工行業(yè)的耦合

　　碳捕捉與利用過程可將煉鋼產(chǎn)生的一氧化碳或二氧化碳等廢氣用作化學(xué)工業(yè)的原料，制造燃料、肥料和其他有價(jià)值的產(chǎn)品。

　　“INITIATE”為歐洲鋼鐵行業(yè)與化學(xué)工業(yè)合作的創(chuàng)新型工業(yè)轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，將開發(fā)新型的協(xié)同循環(huán)技術(shù)，將鋼鐵行業(yè)的殘留富碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為高純度尿素。目前，歐盟政府已撥款2100萬歐元以援助和鼓勵(lì)鋼鐵行業(yè)和化工行業(yè)之間建立工業(yè)共生關(guān)系。該項(xiàng)目于2020年11月份正式啟動(dòng)，預(yù)計(jì)將持續(xù)4年~5年的時(shí)間。