钢铁行业的绿色转型之路
钢铁行业正经历着历史性的技术转型。行业专家一致认为,基于氢能源的直接减碳清洁生产工艺,将取代传统的生产方式,成为一种新型清洁生产流程 。而基于碳的钢铁生产技术将失去其原来的主导地位。
到2030年将碳排放量减少约30%是钢铁行业的减碳目标。电线电缆和管材行业的转型也紧随其后,于其而言,气候友好型钢铁作为线缆产品的基础原料,也是生产环境友好型产品和提升未来竞争力的一个重要方面。整个线缆行业的绿色转型涵盖从供应商到用户的各个领域。
欧洲钢铁行业的温室气体排放量占欧盟总排放量的5.7%,这意味着减排是一项艰巨的任务。在2025年之前,实现气候中和的生产方式尤为重要,这在2015年的《巴黎气候协定》中有所规定。而钢铁行业的绿色转型已初露锋芒。
蒂森克虏伯的绿色生产转型之路
“如果蒂森克虏伯集团于2045年之前可以实现气候中性钢铁产品的生产转型,它将成为欧洲最大的‘绿氢‘消费体。”首席技术官(CTO)Arnd Köfler博士充满信心。原则上钢铁行业将成为绿色氢的主要消费者之一。换言之,当绿氢技术被确立为脱碳工艺的关键技术时,钢铁行业正在引领转型潮流。
蒂森克虏伯计划在十年内将二氧化碳排放量减少30%。为了实现这一目标,从2025年起,四座高炉将逐步被用绿色氢气运行的工厂所取代,每个工厂都辅以冶炼装置,以便将固体原料转化为液态生铁。到2030年, 预计20亿欧元将用于该计划的实施,实现完全转型所产生的费用将高达80亿欧元。
蒂森克虏伯Uhde Chlorine Engineers将基于其20兆瓦的碱性水电解大型模块制造一座200兆瓦的电解厂。照片提供:蒂森克虏伯
脱碳合作计划
萨尔茨吉特(Salzgitter AG)也启动了其生产工艺和产品的脱碳计划。他们计划从2025年底开始,按照全新的低碳生产流程进行生产。萨尔茨吉特公司表示:“产线改造完成后,预计将减少超过95%二氧化碳排量。”
萨尔茨吉特正在联合推进脱碳计划。该集团已与Uniper达成协议,以创建SALCOS®项目,作为“Salzgitter AG 2030”战略的一部分。该项目将由国际能源公司Uniper提供绿色氢气,用于生产气候友好型钢材。SALCOS®(Salzgitter Low Co₂炼钢)致力于将钢材生产转换为基于绿氢技术的低碳钢材生产。
Uniper正在威廉港开发两个绿氢项目。该公司正建立一个将氨转化回氢气的进口终端。此外其还将实现大规模电解,这将产生高达1,000 MW的绿色氢气,为此公司将在北海建造一所海上风力电场,将用于直接连接进口终端。
GrInHy2.0 项目团队在萨尔茨吉特电解厂前。照片:Salzgitter AG
大众汽车未来项目计划使用低碳钢
萨尔茨吉特已经与大众汽车公司达成协议,从2025年底开始为其供应低碳钢。大众汽车计划在未来的项目中使用这种钢材,如Trinity 1 e-model。集团专注于在汽车生产过程中减少主要产生的二氧化碳排放。”除了电池供电的电动动力和铝制部件外,钢材是减碳的重要组成部分,“项目团队解释道。对于大众汽车来说,减少供应链中的二氧化碳排放量将助力大众实现在2050年成为碳中和出行产品供应商的目标,也是大众集团goTOzero全球战略的一部分”。
此外,大众汽车位于沃尔夫斯堡的母工厂和萨尔茨吉特的综合冶炼厂之间将建立一个封闭的钢铁回收循环路线。大众将生产的钢铁残余物还给萨尔茨吉特,萨尔茨吉特将其熔化后加工成新的钢铁产品,并将它们运送到沃尔夫斯堡进行汽车生产。
安赛乐米塔尔扩建氢气基础设施
安赛乐米塔尔计划于2050年实现其欧洲工厂的碳中和钢铁生产,到2030年将排放量减少30%。集团表示,德国不来梅和艾森许滕施塔特的扁钢工厂已响应集团的气候中和战略。”该企业的两座高炉将在现场进行改造,以吹入天然气并减少二氧化碳排放。随着德国氢基础设施的扩建计划完善,安赛乐米塔尔计划于2026年在不来梅建造一座大规模的直接还原铁(DRI)工厂,并在艾森许滕施塔特建造一座DRI试验工厂和电弧炉炼钢厂。
安赛乐米塔尔在其位于魁北克省孔特雷库尔的钢铁厂成功测试了绿色氢在直接还原铁(DRI)生产中的应用。照片提供:安赛乐米塔尔
工业废气与氢气结合减排
Saarstahl和Dillinger 以及SMS集团旗下的工程公司 Paul Wurth一起建造了一座减碳生产的试验工厂,用于在高炉工艺环节将自己的工业废气和适量的氢气结合使用,以达到减少碳排放的目的。
“Paul Wurth公司开发的新工艺称为干重整,可将产生的焦化厂气体转化为热还原气或合成气”,Saarstahl解释道。它富含氢气可用作还原铁矿石的还原剂。将热还原气体注入高炉可显著减少焦炭消耗,从而减少二氧化碳排放。
数字化绿色转型
绿色转型的开始需要数字化的支持。根据ifo研究所调查显示,能源行业(钢铁行业终端)的数字化转型是能源转型的一个组成部分,是有史以来最大的IT项目之一。未来许多新型及分散的可再生能源生产商将进入市场。“这些设备需要与电网相连,它们的波动产量需得以控制。因此,供应商将不得不管理大数据流,包括数据馈送或本地消费数据。“ifo Institute解释道。因此,数字化不仅支持高效生产,还能支持钢铁集团实现可持续地能源分配,转型任务艰巨。
