中国低碳炼铁技术的发展路径与关键技术问题

doi:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20210386

摘要
图/表
参考文献
相关文章 (10)

全文: PDF (3011 KB) HTML (1 KB)
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要 “碳达峰”和“碳中和”是中国钢铁工业未来发展的总体规划,降低碳排放是钢铁企业需要共同攻克的技术难题。从源头减碳、过程节碳和末端用碳3个层面分析了中国低碳炼铁技术的发展路径,提出了实现“碳中和”需要解决的关键技术问题。分析表明废钢电炉短流程炼钢将是中国钢铁行业实现“碳中和”的主要途径,氢气竖炉直接还原将是中国钢铁行业实现“碳中和”的重要补充。高炉喷吹富氢气体、氧气高炉和全氧熔融还原炼铁等技术可以减少碳排放,但碳排放的减少量有限,必须要与末端CO₂吸附、储存和利用相结合,才能够实现“碳中和”。为了按期实现钢铁工业的“碳中和”,需要解决的关键技术问题有低成本氢气制备技术、煤气高温加热技术、炉顶煤气CO₂低成本脱除技术和CO₂的储存与利用技术。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入我的书架
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	作者相关文章
	高建军
	齐渊洪
	严定鎏
	王锋
	许海川

关键词 ：碳中和, 电炉炼钢, 氢气竖炉, 全氧冶金, CO₂储存与利用

Abstract："Carbon peak" and "carbon neutrality" are overall plans for the future development of China's iron and steel industry. Reducing carbon emission is a technical problem that steel enterprises need to overcome together. Development path of low carbon ironmaking technology in China is analyzed from three aspects of source, process and terminal CO₂ emission reduction. The key technical problems needed to be solved to realize "carbon neutrality" are put forward. The analysis shows that EAF steelmaking is the main way to realize "carbon neutrality", and hydrogen shaft furnace direct reduction will be an important supplement to realize "carbon neutrality" in China's iron and steel industry. The technologies for blast furnace injection of hydrogen rich gas, oxygen blast furnace and full oxygen smelting reduction iron smelting can reduce carbon dioxide emission. However, the reduction of carbon dioxide emission is limited. Only by combining with CO₂ adsorption, storage and utilization, can "carbon neutrality" be realized. In order to realize "carbon neutrality" in iron and steel industry on schedule, the key technical problems to be solved include low-cost hydrogen preparation technology, high-temperature gas heating technology, low-cost CO₂ removal technology from furnace top gas and CO₂ storage and utilization technology.

Key words： carbon neutrality electric furnace steelmaking hydrogen shaft furnace oxygen metallurgy CO₂ storage and utilization

收稿日期: 2021-07-07

基金资助:国家重点研发计划资助项目(2019YFC1905200)

作者简介: 高建军(1985—), 男, 博士, 高级工程师E-mailgaojianjun2085@163.com

引用本文:

高建军, 齐渊洪, 严定鎏, 王锋, 许海川. 中国低碳炼铁技术的发展路径与关键技术问题[J]. 中国冶金, 2021, 31(9): 64-72. GAO Jian-jun, QI Yuan-hong, YAN Ding-liu, WANG Feng, XU Hai-chuan. Development path and key technical problems of low carbon ironmaking in China[J]. China Metallurgy, 2021, 31(9): 64-72.

链接本文:

http://www.zgyj.ac.cn/CN/10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20210386 或 http://www.zgyj.ac.cn/CN/Y2021/V31/I9/64

[1]	肖鹏. 高炉炼铁技术创新实践及未来展望[J]. 钢铁, 2021, 56(6):10.
[2]	朱仁良. 未来炼铁技术发展方向探讨以及宝钢探索实践[J]. 钢铁, 2020, 55(8):2.
[3]	孙敏敏, 宁晓钧, 张建良, 等. 炼铁系统节能减排技术的现状和发展[J]. 中国冶金, 2018, 28(3):1.
[4]	李刚, 毕学工, 刘威, 等. 世界炼铁技术的发展现状[J]. 炼铁, 2015, 34(5):57.
[5]	国家发展和改革委员会. 钢铁行业2020年1-12月运行情况[J]. 中国冶金, 2021,31(2):71.
[6]	Gudenau H W, Senk D, Babich A. Sustainable development in iron and steel research, CO2 and wastes[J]. ISIJ International, 2004, 44(9):1469.
[7]	Tatsuro Ariyama, Michitaka Sato. Optimization of ironmaking process for reducing CO2 emissions in the integrated steel works[J]. ISIJ International, 2006, 46(12):1736.
[8]	Ryota Murai, Michitaka Sato, Tatsuro Ariyama. Design of innovative blast furnace for minimizing CO2 emission based on optimization of solid fuel injection and top gas recycling[J]. ISIJ International, 2004, 44(12):2168.
[9]	高建军, 郭培民. 高炉富氧喷吹焦炉煤气对CO2减排规律研究[J]. 钢铁钒钛, 2010,31(3):1.
[10]	李新创, 李冰, 霍咚梅, 等. 推进中国钢铁行业低碳发展的碳排放标准思考[J]. 中国冶金, 2021, 31(6):1.
[11]	王新东, 郝良元. 现代炼铁工艺及低碳发展方向分析[J]. 中国冶金, 2021, 31(5):1.
[12]	朱国海. 高炉富氢还原研究[J]. 钢铁, 2020, 55(10):1.
[13]	王国栋, 储满生. 低碳减排的绿色钢铁冶金技术[J]. 科技导报, 2020, 38(14):68.
[14]	王月秋, 赵冬云, 刘颖. 鞍钢鲅鱼圈高炉喷吹焦炉煤气技术[C]//第九届中国钢铁年会论文集. 北京:中国金属学会, 2013:1.
[15]	郭培民, 高建军, 赵沛. 氧气高炉多区域约束性数学模型[J]. 北京科技大学学报, 2011, 33(3):334.
[16]	高建军, 郭培民, 齐渊洪, 等. 工艺参数对氧气高炉能耗的影响规律[J]. 钢铁研究学报, 2011, 23(7):14.
[17]	齐渊洪, 严定鎏, 高建军, 等. 氧气高炉工业化试验研究[J]. 钢铁, 2011, 46(3):6.
[18]	张建良, 张冠琪, 刘征建, 等. 山东墨龙HIsmelt 工艺生产运行概况及主要特点[J]. 中国冶金, 2018, 28(5):37.
[19]	中国钢铁工业协会. 中国钢铁工业年鉴(2020)[M]. 北京: 《中国钢铁工业年鉴》编辑部, 2020.
[20]	黑色金属矿产资源强国战略研究专题组. 黑色金属矿产资源强国战略研究[M]. 北京: 科学出版社, 2020.
[21]	Winston L T, James L, John T K. The Midrex Fastmet process, a simple, economic ironmaking option[J]. Metallurgical Plant and Technology Niternational, 1991(2):36.
[22]	高建军, 齐渊洪, 周渝生, 等. 氧气高炉炼铁技术分析[J]. 钢铁钒钛, 2012, 33(2):40.
[23]	Hm C B, Siuka D, Schenk J, et al. Development and current status of the Corex and Finex process[C]// China international steel congress. Shanghai: The Chinese Society for Metals, 2007:142.
[24]	Leczo T. HIsmelt technology: The future of ironmaking[J]. Iron and Steel technology, 2009, 6(3):33.
[25]	Burke P D, Gull S. HIsmelt-the alternative ironmaking technology[J]. Smelting reduction for ironmaking, 2002, (12):18.
[26]	高建军, 万新宇, 齐渊洪, 等. 回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁技术分析[J]. 钢铁研究学报, 2018, 30(2):91.
[27]	白丽菊, 侯博, 江波, 等. 化学吸收剂强化微藻固碳研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(增刊2):106.
[28]	俞红梅, 邵志刚, 侯明, 等. 电解水制氢技术研究进展与发展建议[J]. 中国工程科学, 2021, 23(2):146.
[29]	田江南, 蒋晶, 罗扬, 等. 绿色氢能技术发展现状与趋势[J]. 分布式能源, 2021,6(2):8.
[30]	Anonyming The Pebble Heater RNV-Plants[EB/OL].[2021-07-01]. http://www.itag-ag.com/Pebble_Heater_Technologie.html.
[31]	马双忱, 韩剑, 方文武, 等. 燃煤烟气中CO2脱除方法的分析与探讨[J]. 电力科技与环保, 2011, 27(2):4.
[32]	唐莉, 王宝林. 变压吸附分离提纯CO2技术的应用[J]. 化肥工业, 1996, 23(6):21.
[33]	黄黎明, 陈赓良. 二氧化碳的回收利用与捕集储存[J]. 石油与天然气化工, 2006, 35(5):354.