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日本鋼鐵業(yè)怎么應(yīng)對氣候變暖?

2019-11-15 08:59:00

  本報記者 王志

  隨著國際社會對環(huán)境問題的不斷關(guān)注和資源緊張對節(jié)能降耗提出的緊迫要求,世界各國鋼鐵行業(yè)在節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)方面的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。10月29日,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省金屬課金屬技術(shù)室田中良佑和JFE鋼鐵技術(shù)地球環(huán)境組組長手塚宏之在第十一屆中日鋼鐵工業(yè)環(huán)保節(jié)能先進(jìn)技術(shù)專家交流會上介紹了日本鋼鐵業(yè)為應(yīng)對全球氣候變暖所實施的節(jié)能減排措施。
  全球鋼鐵產(chǎn)量仍將增長,控溫壓力增大
  手塚宏之介紹,1958年,日本的人均鋼鐵蓄積量僅為1噸,經(jīng)過20世紀(jì)60年代的經(jīng)濟(jì)高速增長期,到1973年人均鋼鐵蓄積量達(dá)到4噸,1988年達(dá)到7噸,2003年達(dá)到10噸。這期間的人均鋼鐵蓄積量增長速度為0.2噸/年。之后的時期內(nèi),人均鋼鐵蓄積量的演變趨緩(約為0.06噸/年)。2015年,日本的鋼鐵蓄積總量為13.6億噸,人均為10.7噸。
  手塚宏之指出,發(fā)達(dá)國家的人均鋼鐵蓄積量在8噸~12噸左右,預(yù)計中國和印度的人均鋼鐵蓄積量將分別于本世紀(jì)前半葉和本世紀(jì)內(nèi)達(dá)到10噸。
  手塚宏之認(rèn)為,到2100年,全球粗鋼產(chǎn)量將達(dá)到37.9億噸,生鐵產(chǎn)量將達(dá)到12億噸,廢鋼鐵利用量將達(dá)到29.7億噸,鋼鐵蓄積量將達(dá)到1118億噸,人均鋼鐵蓄積量將為10噸。
  大力推進(jìn)革新及超革新技術(shù)研發(fā)
  在交流會上,手塚宏之設(shè)想了未來日本鋼鐵業(yè)技術(shù)發(fā)展的4種情景,并對這4種情景會產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測。
  情景一是繼續(xù)按照現(xiàn)有模式進(jìn)行煉鐵和使用廢鋼資源。在這種情況下,噸鋼能耗不會發(fā)生較大變化,但是鋼鐵的積蓄量以及廢鋼的積蓄量和使用量會增加。
  情景二是日本計劃將已有的尖端節(jié)能技術(shù)(CDQ、TRT等)最大限度地推廣到全世界。在這種情景下,國際能源署(IEA)發(fā)布的《2014能源技術(shù)展望》(ETP2014)中削減21%能耗的目標(biāo)有望在2050年前實現(xiàn)。
  情景三是日本現(xiàn)在正在開發(fā)的革新技術(shù)如COURSE50(創(chuàng)新煉鐵工藝技術(shù))等技術(shù)將在2030年后、2050年前得到最大程度的應(yīng)用。
  情景四是根據(jù)日本鐵鋼聯(lián)盟提出的應(yīng)對氣候變暖長期策略,日本將從2030年開始,以“3個環(huán)?!保ōh(huán)保工藝、環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)保解決方案)為基礎(chǔ),推動超革新技術(shù)如氫還原煉鐵、CCS(二氧化碳捕獲和封存)、CCU(二氧化碳捕集和利用)等技術(shù)的開發(fā),最終在2100年實現(xiàn)“零碳鋼”的目標(biāo)。
  手塚宏之介紹了COURSE50項目、鐵焦技術(shù)開發(fā)項目等革新技術(shù)和超革新技術(shù)。他指出,COURSE50技術(shù)能有效開發(fā)利用焦?fàn)t排放的氣體并部分替代高爐裝入的焦炭,還原高爐中的鐵礦石(氫還原煉鐵), 能減少30%的二氧化碳排放。該技術(shù)將在2030年左右實現(xiàn)應(yīng)用。
  氫還原煉鐵的化學(xué)方程式為:
  2O3+ 3/2H2+ 48kJ →Fe + 3/2H2O
  氫還原煉鐵每生產(chǎn)1噸生鐵所需要的氫氣量為:還原所需氫氣(601標(biāo)準(zhǔn)立方米)、吸熱反應(yīng)過程所需氫氣(67標(biāo)準(zhǔn)立方米)、將鐵水加熱到1600℃所需氫氣(85標(biāo)準(zhǔn)立方米),共753標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸(理論值),若假設(shè)利用率為75%,實際上需要的氫氣量約為1000標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸。
  到2100年,全球12億噸生鐵生產(chǎn)所需的氫氣量約為1.2兆標(biāo)準(zhǔn)立方米,如果制氫的電力單耗為4.5千瓦時/標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣,則需要5.4兆千瓦時的電力。
  COURSE50項目還能實現(xiàn)二氧化碳的回收。該項目利用鋼鐵廠內(nèi)未加利用的低溫廢熱實現(xiàn)高爐氣體中二氧化碳的分離,然后再對其進(jìn)行回收。2008年~2017年,日本使用規(guī)模約為實際高爐1/400的試驗高爐研究開發(fā)氫還原鐵礦石及從高爐氣體中分離回收二氧化碳的技術(shù),并將兩項技術(shù)合并實施。2018年,日本大力推動綜合技術(shù)開發(fā),旨在到2030年左右實現(xiàn)該技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用,在2050年左右實現(xiàn)該技術(shù)的普及推廣。
  鐵焦技術(shù)開發(fā)項目通過有效利用低品位的煤和鐵礦石,生產(chǎn)作為高爐煉鐵原料的鐵焦,提高高爐內(nèi)的還原反應(yīng)效率,使還原溫度比一般高爐降低約100℃,從而使煉鐵工藝中的節(jié)能效果達(dá)到10%。
  田中良佑介紹,目前日本正在建設(shè)中型規(guī)模鐵焦生產(chǎn)設(shè)備(產(chǎn)能為300噸/日)。從2020年起,日本將利用中型規(guī)模鐵焦生產(chǎn)設(shè)備對該技術(shù)進(jìn)行中試,并驗證在大型高爐長期使用鐵焦進(jìn)行生產(chǎn)的實際效果,力爭在2030年左右引入5座鐵焦生產(chǎn)設(shè)備。
  《中國冶金報》(2019年11月15日 02版二版)

 

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