鋼之家網(wǎng)站縱橫鋼市俱樂部第七十五次礦煤焦鋼沙龍
鞍鋼全球首套綠電綠氫氫冶金中試線
最近，鞍鋼集團(tuán)聯(lián)合中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、過程工程研究所及上海大學(xué)等單位重磅亮劍： 全球首套綠電綠氫氫冶金中試線 在鞍鋼集團(tuán)遼寧營口鲅魚圈生產(chǎn)基地實(shí)現(xiàn)全流程工藝貫通， 穩(wěn)定產(chǎn)出金屬化率達(dá)95%的 綠色近零碳直接還原鐵！
這不僅成功打破國外壟斷， 實(shí)現(xiàn)全套工藝設(shè)備 完全國產(chǎn)自主化設(shè)計(jì)制造， 更意味著每生產(chǎn)一萬噸直接還原鐵， 全年約減排二氧化碳1.2萬噸， 相當(dāng)于植樹造林66萬棵！ 鋼鐵“高碳”的帽子， 終于有望摘掉了！
什么是氫冶金？傳統(tǒng)高爐煉鐵使用焦炭作燃料+還原劑，在高溫下，焦炭和氧氣不完全燃燒生成一氧化碳，“碳”將鐵礦石中鐵氧化物的氧“奪走”，留下鐵并煉出鐵水。這種冶煉方式中， 焦炭的燃燒和還原反應(yīng) 都會產(chǎn)生二氧化碳。 每煉出1噸鋼平均要排放約1.8噸二氧化碳。而氫冶金則是不使用焦炭， 改用氫氣作為熱源+還原劑。 高溫下， 氫氣和鐵礦石里的鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng)， 僅生成鐵和水，不排放二氧化碳。
目前，氫基豎爐煉鐵是國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的氫冶金技術(shù)， 它用以氫氣為主的混合氣代替焦炭， 在豎爐里直接把球團(tuán)鐵礦還原成鐵， 跳過了焦化、燒結(jié)等高碳工序， 流程更短、碳排更低。這么好的冶煉方式，為啥沒有大范圍應(yīng)用呢？ 過去，氫基豎爐煉鐵的核心技術(shù)與裝備長期被國外企業(yè)壟斷， 這也成為了我國鋼鐵行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的“卡脖子”問題。 更頭疼的是， 混合氣里摻雜著部分天然氣或焦?fàn)t煤氣， 想徹底實(shí)現(xiàn)零碳，難！ 而且，它挑原料， 得用67%以上超高品位的鐵精礦， 資源約束嚴(yán)峻。 這些制約因素倒逼鋼鐵企業(yè)“另辟蹊徑”， 綠電綠氫流化床氫冶金成為了解題的新思路。
綠電綠氫流化床氫冶金指什么呢？“綠電”是用風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)的電；“綠氫”是用綠電進(jìn)行電解水制出來的氫氣，“流化床”是讓鐵礦石顆粒“變身”的反應(yīng)容器， 氫氣吹進(jìn)去，鐵礦石顆粒像被無形的手托著， 懸浮起來互相碰撞， 氣固反應(yīng)更充分，還原效率更高！ 這就像電鍋“氫”蒸， 電解水產(chǎn)生的氫氣與鐵礦石反應(yīng)，“蒸完”僅剩鐵單質(zhì)和水蒸氣， 全程可實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳，干干凈凈。
氫冶金中試線在流程上包括：
1.造粒。 氫氣還原鐵礦是氣固反應(yīng)， 礦石顆粒越小，反應(yīng)速率就越快！ 先把鐵礦石粉碎，加粘結(jié)劑用造粒機(jī)“搓”成小顆粒，接著進(jìn)回轉(zhuǎn)窯焙燒固結(jié)，如同“磨元宵”定型， 最后存進(jìn)緩沖倉備用。相當(dāng)于給鐵礦石做“預(yù)處理SPA”， 讓它既能快速參與還原， 又能避免高溫顆粒粘結(jié)。
2.制氫?！ ? 綠電高效電解水制氫，析出氫氣環(huán)保經(jīng)濟(jì)。廠區(qū)里的風(fēng)力—光伏電力系統(tǒng)先發(fā)電， 再進(jìn)行堿水電解制氫。 電解液通常由 高純度的氫氧化物 按一定濃度溶解于凈化水中配制而成。 得到的堿性電解液可以大幅提升導(dǎo)電性，降低能耗。
水分子難以直接解離，需要攢足巨大能量， 電解效率極低。 電極催化劑助力開啟“開掛模式”， 水分子在催化劑的幫助下輕松變身， 在直流電驅(qū)動下變?yōu)闅錃夂脱鯕?。在電極陰極析出的氫氣 會被送進(jìn)四個大儲罐緩存，按需送往還原系統(tǒng)。 相較于傳統(tǒng)化石能源制氫，電解水制氫全過程 無硫氧化物、氮氧化物等污染物排放。
3.還原。還原系統(tǒng)是流化床氫冶金的核心系統(tǒng)， 鐵礦石顆粒與氫氣 在里面“蹦迪式”反應(yīng)。 綠氫經(jīng)過升溫后， 從下方“吹進(jìn)”兩級流化床， 反應(yīng)后的氫氣和水蒸氣經(jīng)過除塵除水， 進(jìn)入增壓機(jī)加壓，混合新鮮氫氣， 在還原系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用。
與此同時， 緩沖倉的鐵礦石顆粒被裝入上料小車 從上方“倒進(jìn)”一級流化床， 在這里高價氧化鐵被氫氣還原成低價氧化鐵， 即“預(yù)還原”； 再進(jìn)入二級流化床， 在這里低價氧化鐵被氫氣還原成純金屬鐵， 即“終還原”。 得到的鐵單質(zhì)進(jìn)入壓塊機(jī)， 壓成圓柱體鐵餅直接送往煉鋼產(chǎn)線。
總結(jié)來看， 這條氫冶金中試線 有著四大優(yōu)勢！
1.原料不挑食：普通品位的鐵礦石經(jīng)過制粒固結(jié)后可以直接使用。
2.過程超抗粘：造粒經(jīng)過改良調(diào)控，加熱/還原/輸送都不會粘結(jié)。
廣告 報告！領(lǐng)主大人請速回王國！需要您的智謀抵抗外敵！ 奔奔王國 立即試玩 3.冶煉效率高：顆粒在10分鐘內(nèi)即可被氫氣還原成金屬鐵。
4.減排超徹底：全流程噸鐵二氧化碳近零排放，協(xié)同降低二氧化硫、氮氧化物、粉塵等污染物，區(qū)域空氣更清新。
此外，也會拉動 風(fēng)電、光伏、電解水制氫等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈， 培育新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)， 推動能源轉(zhuǎn)型及工業(yè)升級！
在成功打通中試線全流程后， 鞍鋼集團(tuán)將繼續(xù)聯(lián)合風(fēng)光電站、集成近零碳電爐等裝備， 對接汽車、家電、航空等行業(yè)企業(yè)， 打造“綠電制氫→綠氫冶金→綠鋼應(yīng)用” 全生命周期綠色供應(yīng)鏈！
不僅如此， 年產(chǎn)50萬噸的流化床煉鐵工業(yè)化示范項(xiàng)目也已提上日程。它的出現(xiàn)， 將為全球鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型 提供切實(shí)可行、 具備復(fù)制推廣價值的“鞍鋼方案”， 彰顯中央企業(yè)的創(chuàng)新智慧與實(shí)踐擔(dān)當(dāng)！
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