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氣基豎爐直接還原工藝發(fā)展現(xiàn)狀與展望

時間:2025-04-02 05:54來源:煉鐵雜志 作者:李娜 點(diǎn)擊:
李 娜 1 , 郄亞娜 1 , 張淑會 1 , 王新東 2 , 王小艾 3 , 李曉兵 4 (1.華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院,河北 唐山 063210;2.河鋼集團(tuán)有限公司,河北 石家莊050023;3.河鋼集團(tuán)有限公司材料
  •    娜1, 郄亞娜1, 張淑會1, 王新東2, 王小艾3, 李曉兵4

    (1.華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院,河北  唐山  063210;2.河鋼集團(tuán)有限公司,河北  石家莊050023;3.河鋼集團(tuán)有限公司材料技術(shù)研究院,河北  石家莊  050000;4.河鋼集團(tuán)張宣科技?xì)湟苯鸸荆颖?nbsp; 宣化  075100)

    摘  要:與高爐煉鐵工藝相比,氣基豎爐直接還原工藝不使用焦炭等化石燃料,具有還原氣體富氫率高、流程短、對環(huán)境污染小的優(yōu)勢。結(jié)合現(xiàn)階段氣基豎爐發(fā)展現(xiàn)狀,從國內(nèi)外氣基豎爐直接還原工藝生產(chǎn)情況、工藝流程及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。認(rèn)為:①氫的來源是目前限制氣基豎爐直接還原發(fā)展的主要環(huán)節(jié);②國內(nèi)外主要通過煤制氣、焦?fàn)t煤氣、電解水制氫等手段解決氣源問題,并由此衍生出以H2為主要?dú)庠吹臍浠Q爐直接還原工藝;③不同氣源的直接還原工藝操作和理論體系差異較大,加上基礎(chǔ)理論問題亟待解決,全球氣基豎爐直接還原工藝發(fā)展仍有很長的路要走。

    關(guān)鍵詞:氫冶金;氣基豎爐;直接還原;焦?fàn)t煤氣;煤制氣

    21世紀(jì)是氫能源的時代,“以氫代碳”是實(shí)現(xiàn)低碳鋼鐵冶金技術(shù)的重要路徑。將氫能源作為還原劑用于鋼鐵生產(chǎn),不僅降低了碳排放,而且加快了反應(yīng)進(jìn)程!,是實(shí)現(xiàn)高效率低碳化冶金技術(shù)、優(yōu)化鋼鐵產(chǎn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)的有效途徑。

    直接還原鐵(DRI)生產(chǎn)工藝主要有氣基和煤基兩種,氣基不依賴焦炭、還原氣體富氫率高、環(huán)境污染小、流程短,將成為未來鋼鐵行業(yè)的重要發(fā)展方向。早在20世紀(jì)中期,天然氣資源被大量開采,氣基豎爐直接還原工藝得到快速發(fā)展,無論從技術(shù)水平還是生產(chǎn)規(guī)模方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了煤基,成為了生產(chǎn)直接還原鐵的主流工藝。2022年氣基直接還原工藝生產(chǎn)DRI占比達(dá)72%左右,煤基約占28%[2]本文通過對國內(nèi)外氣基豎爐直接還原的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,結(jié)合我國資源現(xiàn)狀及現(xiàn)階段氣基豎爐直接還原工藝存在的問題,對未來我國的氣基豎爐直接還原工藝的發(fā)展進(jìn)行探討,為未來我國鋼鐵行業(yè)氣基豎爐的發(fā)展提供參考和借鑒

    典型氣基豎爐直接還原工藝

    氣基豎爐直接還原工藝,與高爐煉鐵最大的區(qū)別在于不使用焦炭、煤粉等化石燃料。主要以高溫富氫氣體作為還原劑和熱源,在爐內(nèi)還原氣中的H和C0與氧化球團(tuán)通過逆流交互運(yùn)動完成還原反應(yīng),得到固態(tài)的多孔狀直接還原鐵。該工藝作為一種低碳、低能耗、低污染的世界前沿技術(shù),將成為未來煉鐵技術(shù)低碳發(fā)展的重點(diǎn)方向,滿足鋼鐵行業(yè)非燒結(jié)、非高爐、非焦炭、綠色化煉鐵的需求[3]。近 20年氣基直接還原鐵產(chǎn)量整體呈增長趨勢,2022年氣基豎爐直接還原鐵總產(chǎn)量達(dá)到了8902萬t,相較于2020年增長12.54%。目前,典型氣基豎爐直接還原工藝有 Midrex 工藝和 HYL 工藝。

    (1)Midrex工藝。Midrex工藝技術(shù)是由Mid-land-Ross公司研發(fā),前后經(jīng)過30年時間,直至1966年天然氣制備富氫還原氣和氣基豎爐關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)成功,并得到快速發(fā)展。其工藝流程如圖1所示,整套設(shè)備的主要組成部分是氣-固相逆流熱交換還原豎爐和富氫還原氣重整爐[4]。工藝流程主要由還原段、重整段和冷卻回收段5]三部分構(gòu)成,經(jīng)重整爐催化重整的富氫熱還原氣,通過豎爐中部的噴嘴噴入與氧化球團(tuán)在豎爐中完成熱交換和還原反應(yīng)得到海綿鐵經(jīng)過豎爐下部的冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻后從

    爐底排出,反應(yīng)后的還原氣從爐頂逸出,并被回收再利用。

    Midrex工藝是應(yīng)用最廣泛的氣基豎爐直接還原技術(shù),占?xì)饣苯舆€原鐵的80%。作為直接還原鐵產(chǎn)量占比最多、生產(chǎn)工藝最成熟、能源消耗最少的工藝!7,目前,單套設(shè)備產(chǎn)能已達(dá)到200萬a,全球已興建 Midrex豎爐50余座。

    (2)HYL工藝。HYL工藝技術(shù)的研發(fā)始于1950年,前后經(jīng)過采用間歇式固定床工藝的HYL-I工藝、對原始固定床工藝進(jìn)行修改的HYL-Ⅱ工藝,最終發(fā)展為采用移動床工藝的 HYL-Ⅲ工藝[”]三代工藝的修改也體現(xiàn)了氣基還原工藝由間歇運(yùn)行向連續(xù)運(yùn)行的發(fā)展。HYL-Ⅲ工藝流程主要由制氣部分和還原部分組成,制氣段主要完成還原氣的重整、凈化,還原段包括還原氣的加熱和氧化球團(tuán)的還原,其工藝流程如圖2所示。與Midrex工藝相似都是通過還原氣與鐵礦石的相對運(yùn)動,完成還原反應(yīng).得到 DRI.但 HYL-Ⅲ工藝制氣段和還原段相互獨(dú)立,互不影響,這也使得 HYL-Ⅲ工藝操作配置十分靈活,同時滿足天然氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐爐頂煤氣作為還原氣的要求,使得其適用范圍廣,在天然氣貧乏的地區(qū)也能夠使用。

    HYL工藝占?xì)饣苯舆€原鐵的20%,產(chǎn)能不斷擴(kuò)大。目前,單套設(shè)備產(chǎn)能達(dá)到80~150萬ta]全球已興建 HYL 豎爐約29座。

    (3)兩種工藝對比。這兩種工藝冶煉原理基本相同,對于還原氣及球團(tuán)礦的品質(zhì)要求較為嚴(yán)格,還原氣中(H,+CO)應(yīng)在90%以上[12],球團(tuán)礦品位要高于傳統(tǒng)高爐冶煉,特別是球團(tuán)礦中的S、Ti等元素。但是其操作條件、配置需求等各有不同,具體如下.

    一是操作溫度不同。Midrex工藝操作溫度低(800~900℃).HYL工藝操作溫度略高于Midrex工藝.在900~950℃。

    二是操作壓力不同。Midrex工藝操作壓力小(100~200kPa),而HYL-Ⅲ工藝操作壓力能達(dá)到400~600 kPa。

    三是還原氣種類、來源及重整過程不同Midrex 工藝還原氣中H,/C0=1.5~1.73],還原氣來源多為天然氣,通過鎳質(zhì)催化劑、爐頂煤氣等催化重整得到以H,和CO為主的富氫還原氣。HYL-Ⅲ工藝還原氣中H,/C0=5.6~5.94],相較于 Midre工藝,HYL-Ⅲ工藝氣體來源廣,適用范圍大,且多采用水蒸氣作為裂化劑對焦?fàn)t煤氣等氣源進(jìn)行裂化重整,得到以H,為主的還原氣,或?qū)⑦€原氣經(jīng)過不完全燃燒及豎爐內(nèi)金屬Fe的催化作用,直接在反應(yīng)過程中完成自重整。其中,還原溫度高主要原因是HYL-Ⅲ工藝還原氣中H,含量高,而H,還原鐵礦石是吸熱反應(yīng),HYL-Ⅲ工藝中需要高溫為還原反應(yīng)提供熱量補(bǔ)給。

    2存在的主要問題

    氣基豎爐直接還原工藝作為我國鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的研究熱點(diǎn),受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。該工藝實(shí)現(xiàn)以氫代碳完成冶煉任務(wù),H,分子量小,高溫下還原能力強(qiáng),不僅降低了碳排放,且增加了反應(yīng)速率。但受氣源、高品位球團(tuán)礦及基礎(chǔ)理論的限制我國氣基豎爐直接還原技術(shù)發(fā)展較晚,也是我國鋼鐵工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型要解決的關(guān)鍵問題。

    (1)氣源問題。氣基豎爐直接還原工藝的發(fā)展需要大規(guī)模、低成本的富氫還原氣支撐,而我國的天

    然氣資源不足,無法滿足氣基還原的需求,因此需要研究開發(fā)大規(guī)模低成本制氫技術(shù)。典型制氫原料主要分為化石燃料和可再生資源,其中天然氣占比48%,石油占比30%,化石燃料占比18%,電解水制氫僅占比4%。由此可以看出,目前制氫主要依化石燃料,使用可再生能源制氫還需要進(jìn)一步研發(fā),尤其是利用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能源制氫是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[151

    (2)高品位球團(tuán)礦問題。現(xiàn)階段我國球團(tuán)礦大多用于高爐冶煉,其鐵品位TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)在62%以下,且Si0,質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%左右!],而氣基豎爐直接還原的產(chǎn)品主要供給電爐煉鋼使用,為減少電爐渣量和能耗,要求人爐球團(tuán)礦品位達(dá)到67%以上我國的鐵礦石品位相對較差,除了依靠進(jìn)口高品位鐵精粉以外,還應(yīng)強(qiáng)化國內(nèi)低品位鐵礦粉的精制工藝,達(dá)到豎爐所需優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的要求。

    基于此,魏曉光!”綜合國內(nèi)6種成分不同的鐵精粉制備高品位球團(tuán)礦,并進(jìn)行還原性能檢測,結(jié)果表明,使用國內(nèi)現(xiàn)有鐵礦粉能夠生產(chǎn)出滿足氣基豎爐人爐要求的高品位球團(tuán)礦。王金8]等人采用赤鐵精礦作為原料制備純赤鐵礦高品位球團(tuán)礦,得到制備工藝參數(shù),并發(fā)現(xiàn)配加蘭炭可改善焙燒性能,提高球團(tuán)的焙燒強(qiáng)度,可作為氣基豎爐直接還原工藝原料。未來全面提高球團(tuán)礦質(zhì)量,同時研究球團(tuán)礦的冶金性能是冶金工作者研究的重點(diǎn)。

    (3)基礎(chǔ)理論問題。目前除了天然氣資源豐富的國家,其他各國根據(jù)自己資源現(xiàn)狀開發(fā)合適的氣基直接還原工藝,并建立完善的理論體系是全球氣基直接還原發(fā)展的關(guān)鍵。尤其是H還原反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng),還原過程中使豎爐內(nèi)的溫度場產(chǎn)生波動反過來也會影響H,利用率,如何建立復(fù)雜的C-H-0-N體系直接還原理論是氣基直接還原亟待攻克的問題。

    3 主要工藝發(fā)展現(xiàn)狀

    國外項(xiàng)目3.1

    在天然氣儲量豐富的國家,氣基豎爐直接還原工藝主要以天然氣裂解制備富氫還原氣進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),例如伊朗、俄羅斯等國,2022年DRI產(chǎn)量分別達(dá)到了3290萬t/a、766萬a,是氣基直接還原鐵的主要生產(chǎn)國。而在天然氣資源匱乏的地區(qū),目前也試圖通過電解水制氫等手段解決氣源問題。近幾年國外氣基豎爐直接還原工藝項(xiàng)目進(jìn)展見表1。由表1可以看出,國外主要通過電解水制氫提供氫來源,以發(fā)展氣基豎爐直接還原工藝。隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),還原氣的適用范圍也不斷擴(kuò)大形成了天然氣重整制氫、焦?fàn)t煤氣、煤制氣等多種氣基豎爐直接還原技術(shù)路線。通過逐步提高H/C0比值,最終實(shí)現(xiàn)氣基豎爐的純氫冶煉。但是純還原的研究目前僅限于實(shí)驗(yàn)室階段,工業(yè)化還未見成功案例,故純還原技術(shù)工業(yè)化仍需經(jīng)過大量的研究及實(shí)驗(yàn)。

    3.2 國內(nèi)項(xiàng)目

    就我國而言,受“富煤少氣”資源的限制,無法滿足氣基豎爐直接還原工藝的發(fā)展,故氣基豎爐直接還原工藝要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),首先要解決的就是氣源問題。針對這一問題,東北大學(xué)、中晉、河鋼中國寶武等單位依據(jù)不同氣源設(shè)計(jì),并建設(shè)了氣基豎爐直接還原工藝示范線。

    (1)東北大學(xué)煤制氣-氣基豎爐直接還原工藝東北大學(xué)自主研發(fā)了全套煤制氣-氣基豎爐直接還原工藝設(shè)備,提出將低階褐煤通過流化床法進(jìn)行煤制氣,得到濃度在65%~85%的還原氣,并利用國產(chǎn)低品位磁鐵礦經(jīng)研磨、精選,得到高品位鐵精礦后造球?qū)⒏粴溥€原氣加熱到950℃通入氣基堅(jiān)爐中與氧化球團(tuán)礦發(fā)生還原反應(yīng),得到的直接還原鐵送人電爐煉鋼,生產(chǎn)出高端精品鋼材,其工藝流程如圖3 所示。

    整套工藝技術(shù)包括:①高品位鐵精礦制備技術(shù)②氣基還原專用氧化球團(tuán)技術(shù);③氣基豎爐直接還原關(guān)鍵技術(shù)。最終形成一套獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的年產(chǎn)1萬tDRI、10萬t精品鋼示范工程。

    通過噸鋼生產(chǎn)對煤制氣-氣基豎爐-電爐短流程和傳統(tǒng)高爐-轉(zhuǎn)爐長流程進(jìn)行綜合評價,短流程噸鋼碳排放量為829.89kg/t,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)長流程1800~2000kg/t的碳排放量[23]。我國煤炭資源豐富,采用非煉焦煤進(jìn)行煤制氣,是獲得低成本氣基直接還原工藝的還原氣體重要來源之一,該工藝的研發(fā)和推廣對我國氣基直接還原具有重要意義。

    該工藝依靠我國豐富的非煉焦煤資源,代替石油、天然氣,促進(jìn)了氣基還原等低碳冶金工藝的發(fā)展。煤制氣工藝作為整套工藝流程的核心環(huán)節(jié),煤制氣系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)、煤制氣成分等都對氣基豎爐的生產(chǎn)有重要影響。煤制氣系統(tǒng)凈煤氣壓力要求在0.15~0.60MPa,年作業(yè)時間>8000h.,氣體有效成分在 90% 以上[24]。

    目前,煤制氣-氣基豎爐直接還工藝并未在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),其主要的限制因素是成本問題和水污染問題。李峰[5]等人通過天然氣、煤制氣作為氣源的豎爐流程的經(jīng)濟(jì)性對比,結(jié)果表明,將煤氣成本控制在0.5元/m’時,與天然氣成本2元/m’的天然氣相比具有很高的成本競爭優(yōu)勢。這也表明:在控制好經(jīng)濟(jì)成本和水污染問題的同時,發(fā)展煤制氣工藝也是我國現(xiàn)有資源條件下氣基直接還原豎爐的可用氣源。(2)中晉公司焦?fàn)t煤氣-氣基豎爐直接還原工藝。我國的焦?fàn)t煤氣資源豐富,副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣年產(chǎn)量可達(dá)2000億m,且氫氣在60%左右,是現(xiàn)階段我國發(fā)展氣基直接還原的首選氣源。焦化廠一般近鄰鋼鐵廠,省去了運(yùn)輸成本,且變壓吸附脫碳技術(shù)簡單,投資成本低,應(yīng)用前景較好。

    中晉公司采用焦?fàn)t煤氣作為氣源,采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的焦?fàn)t煤氣制還原氣工藝和CSDRI技術(shù),是我國第一套實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目,也是全球首套焦?fàn)t煤氣作為還原氣的氣基豎爐工藝。該工藝流程如圖4所示,焦?fàn)t煤氣經(jīng)過鎳質(zhì)催化劑進(jìn)行催化重整,通入氣基豎爐中將鐵礦石還原成DRI后送入熱壓機(jī),生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的熱壓塊(HBI)。該工藝自2019年10月調(diào)試投產(chǎn)以來,日產(chǎn)量達(dá)到800~900t/d,熱壓塊產(chǎn)品金屬化率在92%~95%,TFe在90%~92%。但由于鐵精粉備料不足,目前仍未恢復(fù)生產(chǎn)。經(jīng)計(jì)算,同等條件下,與傳統(tǒng)高爐相比,可實(shí)現(xiàn)噸鐵碳減排50%,有效降低了污染物的排放并減少了能源消耗。

    (3)河鋼集團(tuán)焦?fàn)t煤氣零重整工藝。河鋼集團(tuán)氫冶金示范工程基于焦?fàn)t煤氣零重整工藝流程,通過貫通原料與成品儲存、氣基豎爐冶煉、焦?fàn)t煤氣凈化、工藝氣體循環(huán)、CO,脫除、循環(huán)水設(shè)計(jì)等一系列領(lǐng)先技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用,打造可推廣、可復(fù)制的“零碳”制氫與氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)同互補(bǔ)的創(chuàng)新發(fā)展模式。據(jù)推算,與同等生產(chǎn)規(guī)模的“高爐+轉(zhuǎn)爐”長流程工藝相比,河鋼氫冶金示范工程一期每年可減少C0,排放80萬,減排比例達(dá)到70%以上,節(jié)能降碳成效顯著。其工藝流程如圖5所示。

    該工程作為全球首例富氫焦?fàn)t煤氣自重整氣基豎爐直接還原氫冶金示范工程,標(biāo)志著我國鋼鐵行業(yè)由“碳冶金”向“氫冶金”轉(zhuǎn)變邁進(jìn)關(guān)鍵一步,將帶領(lǐng)鋼鐵企業(yè)進(jìn)入低碳綠氫發(fā)展新紀(jì)元。與此同時整套工程自2022年12月投產(chǎn)以來可實(shí)現(xiàn)直接還原鐵日產(chǎn)量1500Vd左右,TFe>89%,金屬化率在94%以上,含碳量在2%~4%。該工藝通過人爐煤氣中甲烷自重整生成H+C0.最終可實(shí)現(xiàn)還原氣H/CO=8:1.且計(jì)劃配備C0,捕集及精制裝置,此工藝路線若成功實(shí)施將明顯減少C0,的排放。該工藝與中晉公司焦?fàn)t煤氣-氣基豎爐直接還原工藝相比,雖然都是以焦?fàn)t煤氣為氣源,但重整工藝不同河鋼集團(tuán)焦?fàn)t煤氣零重整工藝是豎爐內(nèi)發(fā)生重整反應(yīng),而中晉公司的則是爐外重整。

    此外,以焦?fàn)t煤氣為主要?dú)庠吹臍饣Q爐直接還原工藝,所產(chǎn)生的技術(shù)問題也受到廣泛關(guān)注。針對甲烷轉(zhuǎn)化過程相互耦合的化學(xué)反應(yīng),于樾!8]等人通過熱力學(xué)計(jì)算,從溫度、壓強(qiáng)、初始成分加入量人手,分析了不同條件下焦?fàn)t煤氣的變化規(guī)律,并給出了調(diào)控焦?fàn)t煤氣成分的合理區(qū)間。沈峰滿[29]等人通過化學(xué)平衡衡算圖對焦?fàn)t煤氣重整過程的析碳問題進(jìn)行了分析并繪出了臨界曲線,給出了析碳區(qū)間對于反應(yīng)過程的煤氣利用率、滲碳過程的影響因素氣體成分的調(diào)控機(jī)理、DRI還原粉化率的影響因素等問題尚在研究中。上海大學(xué)耿淑華[30]采用Gibbs自由能最小法,分析了Fe,0,在碳?xì)錃夥障碌倪€原與積碳反應(yīng),結(jié)果表明,鐵氧化物逐級還原,且Fe0→Fe為關(guān)鍵環(huán)節(jié);并發(fā)現(xiàn)以焦?fàn)t煤氣作為還原氣進(jìn)行DRI的生產(chǎn)時,積碳反應(yīng)難以避免。未來以焦?fàn)t煤氣為主要?dú)庠窗l(fā)展國內(nèi)的氣基直接還原工藝將成為新的發(fā)展方向,但仍應(yīng)尋找新的氣源,探索氣基還原發(fā)展工藝,實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)“零碳”生產(chǎn)。

    (4)寶武湛江百萬噸氣基豎爐直接還原工藝寶武湛江百萬噸氣基豎爐直接還原工藝采用同時適用H,和焦?fàn)t煤氣的還原氣制取設(shè)備,將回收的CO和H,等氣體混合利用,制得的還原氣通入豎爐,得到DRI。預(yù)計(jì)投產(chǎn)后,每年將減少碳排放50萬t該工程作為全世界首套百萬噸級的氣基豎爐,對我國冶金工業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。該技術(shù)路線如圖6所示,在設(shè)計(jì)之初,就綜合考慮了不同氣源的還原

    氣制取設(shè)備,既可滿足現(xiàn)階段國內(nèi)以焦?fàn)t煤氣為主要?dú)庠吹臍饣€原工藝,亦具備發(fā)展核電制氫實(shí)現(xiàn)“零碳”生產(chǎn)的純氫還原工藝的潛力。

    4  展望

    氣基豎爐直接還原工藝的碳減排可達(dá)50%以上[31,是鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的主要途徑之一。結(jié)合國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,限制氣基豎爐直接還原的關(guān)鍵是解決氫來源問題,目前國內(nèi)外氣基豎爐直接還原的氣體來源主要集中在電解水制氫、焦?fàn)t煤氣、天然氣、煤制氣等常見能源,多以傳統(tǒng)化石燃料為主。未來的氫源將由以化石燃燒產(chǎn)生的灰氫向結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)(CCS)制取的藍(lán)氫發(fā)展,最終發(fā)展為以核能、風(fēng)能等可再生能源通過電解水制取的綠氫,從源頭上減少碳排放量。各國要結(jié)合自身的資源情況,選擇適合各自國情的制氫路線,并研發(fā)與之相對應(yīng)的氣基豎爐直接還原工藝。因此,根據(jù)各國氣基還原的發(fā)展現(xiàn)狀,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),還需要大量的理論研究和實(shí)踐探索。

    總體來看,我國氣基豎爐直接還原工藝正處在起步試點(diǎn)階段,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、工業(yè)化的生產(chǎn)還需漫長的實(shí)踐探索,并且針對不同的氣源解決方案,圍繞氣基直接還原眾多基礎(chǔ)理論工作也急需開展研究為優(yōu)化氣基豎爐直接還原奠定基礎(chǔ)。


    5 結(jié)論

    在“雙碳”背景下,低碳化成為未來鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然趨勢“以氫代碳”的氣基豎爐直接還原工藝受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注,綜合國內(nèi)外氣基還原的發(fā)展現(xiàn)狀,對于限制其發(fā)展的關(guān)鍵性問題提出討論,有以下結(jié)論:

    (1)氣基豎爐直接還原作為未來重要的發(fā)展方向,限制其發(fā)展的主要瓶頸有氣源問題、高品位球團(tuán)礦來源問題,以及還原過程中的基礎(chǔ)理論問題。

    (2)針對現(xiàn)階段我國的資源現(xiàn)狀,優(yōu)先發(fā)展焦?fàn)t煤氣、煤制氣等傳統(tǒng)化石資源是解決氣源問題的有效途徑,同時也應(yīng)積極探索新的氣體來源。

    (3)依據(jù)目前國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,各國的直接還原工藝應(yīng)結(jié)合資源條件,選擇發(fā)展傳統(tǒng)氣基豎爐直接還原工藝或氫基豎爐直接還原工藝,最終實(shí)現(xiàn)氣基豎爐直接還原大范圍的工業(yè)化生產(chǎn)還需進(jìn)行大量的理論研究和實(shí)踐探索。

    6 參考文獻(xiàn)

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