我国开展氢冶金的适宜工艺路线VIP专享VIP免费

我国开展氢冶金的适宜工艺路线氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，将氢气用于钢铁制造的氢冶金工艺为变革性技术，是钢铁产业优化能源结构、工艺流程和产业结构，彻底实现低碳绿色化可持续发展的有效途径之一。1氢冶金工艺研发现状1.1中国宝武的核能-制氢-冶金耦合技术中国宝武的低碳冶金技术路线图见图1。2019年1月15日，中国宝武与中核集团、清华大学签订《核能-制氢-冶金耦合技术战略合作框架协议》，三方将合作共同打造世界领先的核氢冶金产业联盟。其中核能制氢是将核反应堆与采用先进制氢工艺的制氢厂耦合,进行大规模H生产。-台60万千瓦高温气冷堆2机组可满足180万吨钢对氢气、电力及部分氧气的需求，每年可减排约300万吨二氧化碳，减少能源消费约100万吨标准煤。D方耕凤:亚®8feiMK丁朋林徹觀丄图1中国宝武低碳冶金技术路线图1.2我国的气基竖炉直接还原探索和氢冶金项目20世纪70年代，我国自行设计、建设了处理钒钛磁铁矿球团的5m?气基竖炉，试验顺利成功，但因天然气资源问题被迫终止。到70年代后期，在韶钢建成以水煤气为还原气，气基竖炉工业化试验生产线，进行了长达3年的试生产，但因缺乏高品位铁矿石、水煤气制气单机生产能力过小等原因未实现工业化生产。80年代，宝钢开展了BL法煤制气—竖炉生产直接还原铁半工业化试验研究。2019年11月22日，河钢集团与意大利特诺恩集团签署谅解备忘录，商定双方在氢冶金技术方面开展深入合作，利用世界最先进的制氢和氢还原技术，并联手中冶京诚，共同研发、建设全球首例120万吨规模的氢冶金示范工程，应用于河钢宣钢转型升级项目。2020年5月8日，京华日钢控股集团有限公司与中国钢研签订了《年产50万吨氢冶金及高端钢材制造项目合作协议》。本项目以氢冶金全新工艺-装备-品种-用户应用为目标，进行系统性、全链条的创新开发，通过现代化工、冶金联产循环经济的方式，建设具有我国自主知识产权的首台套年产50万吨氢冶金及高端钢材制造产线。2富氢还原高炉与富氢气基竖炉的碳减排潜力对比纵观国内外近年来氢冶金前沿技术的研发热点，主要的工艺路线有富氢还原高炉和气基直接还原竖炉。下面通过对比分析两者的碳减排潜力，分析讨论我国发展氢冶金的适宜工艺路线。2.1高炉富氢还原炼铁的碳减排潜力气体利用率和碳排图3高炉喷吹天然气的还原剂消耗、⑹吒伸利用率輙排敝3it乐制消耗气体利用率和碳排放图2高炉喷吹H的还原剂消耗、巾牝即10儼a»耳喝攻■fffiJ（HM：ICn）ills捌韵耗!高炉实现富氢还原冶炼的主要途径是喷吹H和天然气、焦炉煤气等含氢介2质。利用多流体高炉数学模型，分别对高炉喷吹H、天然气、焦炉煤气冶炼进行2了数值模拟研究，部分研究结果见图2-图4。图4高炉喷吹焦炉煤气的综合经济效益、气体利用率和碳排放在正常喷煤的高炉喷吹常温H或富氢气体时，可通过增大鼓风富氧率进行2热补偿，以维持稳定的风口回旋区理论燃烧温度和高炉下部良好的热量条件。在同时喷煤的条件下，喷吹富氢气体后，高炉生铁产量增加，焦比和总还原剂比降低,碳排放量减少。模拟研究结果表明,当不同高炉分别喷吹120Nm%tHM氢气(煤比不变，氢代焦)、100Nm%tHM天然气(氢同时代煤和焦)、50NmHfTMc!Zl-k!iMM145.114-5J145S**K・fflfc-nl--H溜栏十囂并是章削诵罠汕神WIDI&0120H：咬史■:駆，±&1〕