瑞典钢铁公司低碳发展路径研究

瑞典钢铁公司低碳发展路径研究

  • 2021年05月31日 16:11
  • 来源:中国铁合金网

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  • 关键字:气候变化,瑞典,钢铁
[导读]近年来,全球气候变化问题持续受到关注,各国陆续公布“碳中和”目标计划。

中国铁合金网讯:近年来,全球气候变化问题持续受到关注,各国陆续公布“碳中和”目标计划。钢铁工业作为能源密集型行业,是碳排放大户,低碳发展势在必行。一直以来,全球范围内的主要钢铁企业都十分关注低碳发展,并纷纷制定中长期低碳减排目标,参与低碳政策研讨,布局前沿低碳技术等,积极探索低碳发展路径。《世界金属导报》特别开设“洞悉·钢铁企业低碳发展路径”专栏,分析全球范围内各主要钢铁企业在低碳发展方面已经实现的效果以及未来的布局、路径等,以期为行业企业提供相关参考。

瑞典钢铁公司(SSAB)作为高端钢铁产品制造商,其基于高炉的炼钢工艺碳排放居于全球最低水平行列。SSAB可持续发展战略的两个主题,一是率先提供无化石钢,二是实现领先的可持续发展业绩。其将无化石钢的开发作为改善未来产品结构战略的关键。本文重点介绍SSAB的低碳路径和可持续发展目标。
 
1突破性氢能炼铁技术——HYBRIT项目
 
2016年4月4日, 瑞典钢铁公司、瑞典铁矿石生产商LKAB和瑞典大瀑布电力公司(Vattenfall)共同发起突破性氢能炼铁技术项目(HYdrogen BReakthrough Ironmaking Technology,HYBRIT项目),旨在用无化石电力和氢气取代传统上还原铁矿石所需的炼焦煤,致力于为钢铁生产带来颠覆性变化, 
 
基于HYBRIT项目,瑞典钢铁公司的总体目标是在2026年成为全球首个将无化石钢铁产品推向市场的钢铁企业,最终目标是到2045年成为不采用化石燃料进行生产的钢铁企业。通过三方合作,SSAB的目标是创建“从矿山到最终产品”的无化石价值链。HYBRIT项目可以使瑞典的CO2排放量减少10%,使芬兰的CO2排放量减少7%,并有助于减少欧洲和全球钢铁业的排放。?HYBRIT项目进展情况如下:
 
1)预可行性研究
 
2016-2017年为HYBRIT项目预可行性研究阶段。其结论是,在项目实施初期,由于电和煤炭价格较高以及CO2排放成本较低,基于HYBRIT项目的绿色钢材生产成本将升高20%-30%;但随着无化石能源电价下降,以及在欧盟排放交易系统(ETS)下CO2排放成本上升,无化石钢未来必将较传统钢材更具竞争力。
 
2017年6月28日,SSAB、LKAB和Vattenfall宣布成立一家合资公司,推进HYBRIT项目,三方各持三分之一股份。
 
2)中试阶段
 
2018年6月20日,在瑞典北部吕勒奥动工开建使用氢气直接还原铁矿石的HYBRIT项目中试工厂。
 
2020年8月底,吕勒奥氢气直接还原铁矿石中试工厂启动运行,成为全球首座无化石生产直接还原铁(DRI)中试工厂。这也意味着以实现无化石炼钢为目标的HYBRIT项目迈出了决定性的一步。该中试工厂生产的DRI将与废钢一起用于炼钢。
 
HYBRIT中试项目包括三个单元。
 
其一就是上述生产DRI、制氢的中试工厂。该厂建在SSAB位于吕勒奥的Svarton厂区。电解水制氢所需电能来自Vattenfall的无化石电力。在HYBRIT项目中,用电和氢替代煤炭每年将需要大约15太瓦时电力,大约相当于瑞典年发电量的1/10。
 
其二是位于LKAB公司Malmberge厂区的无化石球团生产中试工厂。该厂已于2019年夏季开工建设,预计2021年建成。2020年8月5日,LKAB公司在吕勒奥成功进行了无化石球团生产试验。在中试阶段,将测试用生物燃料100%替代化石燃料,此举可使Malmberge厂CO2排放较目前减少40%。
 
其三是位于吕勒奥的储氢设施。2021年4月7日,HYBRIT项目宣布已经开始在吕勒奥无化石生产DRI中试工厂附近建设一座绿色氢岩洞储存设施。该洞穴采用所谓的内衬岩洞(LRC)方法建造,其中涉及采用精选材料的密封层覆盖洞穴壁面。该中试存储设施建在LKAB位于吕勒奥Svartberget地区的工厂内,预计将在2022-2024年间投入运行,这是对DRI中试工厂的重要补充。
 
3)示范阶段
 
2021年3月24日,HYBRIT项目宣布计划从2023年开始在瑞典北部的耶利瓦勒建造无化石DRI示范工厂,并将于2025年投入运行,2026年实现商业化应用,计划年产能为130万吨。此外,还计划到2030年在耶利瓦勒再建成一座无化石DRI示范工厂,使无化石DRI总年产能达到270万吨。
2衍生项目——Energy4HYBRIT
 
2019年12月4日,SSAB发起Energy4HYBRIT项目预可行性研究,并于2020年12月10日完成,芬兰Raahe厂作为该项目的参考。Energy4HYBRIT预可行性研究和基于该研究的后续计划项目将主要着眼于还原铁矿石后的其他工序产生的10%CO2排放量。SSAB表示,预可行性研究表明,有可能采用木材和其他生物质来代替大量的化石燃料。
3可持续发展目标
 
1)温室气体减排目标
 
得益于使用高品位铁矿石和优质焦炭,及持续改进生产工艺,SSAB基于高炉的钢铁生产过程CO2排放处于全球最低水平之一。例如,据SSAB统计,其冷轧钢板生产的CO2排放当量较欧洲平均水平低约6%。
 
 SSAB在瑞典的CO2排放量占瑞典CO2排放总量的10%,在芬兰的CO2排放量占芬兰的CO2排放总量的7%。该公司的温室气体排放目标已通过科学减碳倡议组织(SBTi)的批准。SSAB承诺,到2032年减少35%的温室气体排放量(以2018年为基)。该目标适用于直接排放和间接排放,并且与《巴黎协定》和保持全球气温升远低于2℃的目标相符。SSAB用能和减排目标具体时间节点如表2所示。
 
2)SSAB EcoUpgraded
 
为实现可持续发展,SSAB还提出SSAB EcoUpgraded概念,旨在帮助客户实现低能耗和高效率,强调产品升级至高强钢带来的环境效益,包括轻量化减排、提高燃油经济性、延长产品寿命以及减少钢材使用量等。2021年SSAB的目标是帮助客户减少1000万吨CO2排放,其中借助SSAB EcoUpgraded减排800万吨,借助汽车高级钢项目减排200万吨。
 
3)使用废钢和无化石DRI
 
SSAB正从传统的高炉工艺向电弧炉工艺转变(表2)。这将使用废钢,也将越来越多地使用无化石DRI,后者的使用将使钢材在全生命周期角度为抑制全球变暖贡献力量。
4)钢渣的利用
 
钢渣的利用是将材料再循环到炼钢工艺中,减少了对原材料的需求。不能在内部循环使用的物料可以加工成副产品并外售,从而为企业创造新的收入来源。诸如高炉渣之类的副产品用作公路建设材料以及水泥的替代品。
 
4加入“欧洲清洁氢联盟”
 
SSAB于2020年9月宣布加入“欧洲清洁氢联盟”( European Clean Hydrogen Alliance)。
 
2020年7月,欧盟委员会推出《欧盟氢战略》,宣布氢气已经成为社会脱碳的基本能源载体,并正式启动“欧洲清洁氢联盟”,目标是在2030年之前部署氢气技术,将可再生和低碳氢气生产,以及工业、汽车和其他行业的需求结合起来。“欧洲清洁氢联盟”将敦促《欧盟氢战略》的实施,通过建立明确而具体的可再生或低碳氢气项目和投资计划,将在欧盟2050年实现碳中和的承诺中发挥关键作用。
 
5小结
 
实现环境可持续性是下一步钢铁工业转型的主要目标。HYBRIT项目是SSAB实现绿色低碳炼钢的主要路径,而且项目的成功实施也将助力瑞典成为欧洲率先实现碳中和的国家。

文章来源:世界金属导报

  • [责任编辑:李慧]

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