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炼铁的脱碳

气候友好型生产的路线图

为了加速钢铁行业的脱碳进程,必须关注炼铁的初级阶段,因为这一阶段占钢铁生产温室气体排放的80%以上。我们是客户的合作伙伴,共同确定并实现他们通向碳中和生产工艺的个性化路线图。

钢铁工业正处于关键的十字路口:钢铁产品是现代社会不可或缺的。然而,为了大幅减少温室气体排放,限制气候变化,钢铁行业目前的生产工艺必须进行调整。

为了更有效地支持我们的客户走减碳之路,我们全面整合了高炉技术的全球领导者保尔沃特,该公司自 2012 年起成为西马克集团的一部分。 通过合作,我们可以共同关注冶金挑战和氢技术的发展。此外,西马克集团在直接还原设备 、环保解决方案和回收技术方面也拥有丰富的专业知识。我们特别重视促进二氧化碳中性化钢铁生产技术的开发和实施。两家公司在各自领域均拥有 150 年的丰富经验。

适用于棕地和绿地项目的全套脱碳技术

一般认为,根据最终产品的规格,规模化生产高质量低碳钢有三种主要途径,即在使用大量原始材料的同时仍能加工废钢以减少碳足迹。西马克集团在提供从铁矿石到最终产品的所有三条路线的全面集成解决方案和领先技术方面具有独特的优势。这一点尤为重要,因为没有放之四海而皆准的 "最佳 "方案。

当地条件对每条路线的经济可行性和可行性都有巨大影响。许多脱碳方案都依赖于大量(最好是低碳)电能的供应,有时还依赖于适当的短路功率。其他因素,如原材料供应和当地政策、规则和法规,在技术选择中也起着重要作用。

  • 在新建的"绿地" 设施中,将温室气体排放量降至每吨热轧板 100 千克二氧化碳以下的关键是将绿色氢气、直接还原和所有下游工序电气化相结合。
  • 现有的综合钢厂(也称为 "棕地 "工厂),我们可以逐步实现资产和基础设施的转型,从而在替代碳基燃料方面具有巨大潜力。这一过程需要对能源平衡和流量进行持续的重新评估和重组。西马克集团和保尔沃特作为全套服务供应商,拥有实现这一转变的综合解决方案。通过这种方法,我们可以为所有客户制定实现碳中性的路线图。
保尔沃特费尽心血研发的技术大大改进了高炉和炼焦工艺。

气候友好型钢铁生产路线图

我们的方法是为每位客户量身定制实现碳中和的路线图。

棕地项目:"蓝色 "高炉和BOF转炉

高炉-氧气顶吹转炉(BF-BOF)一体化路线使用大量铁矿石,在许多情况下,铁矿石的含铁量很低(通常为 65% 或更低)。在这种工艺(也称为 "初级 "路线)中,可在氧气顶吹转炉工艺中加入少量废钢(约 20%)。由于使用大量焦炭还原铁矿石,BF-BOF 工艺是二氧化碳排放量最高的炼钢工艺。

保尔沃特精心开发的技术大大改进了高炉和炼焦工艺,将焦炭率降低到每吨铁水仅需 200 千克,从而减少了二氧化碳排放量。

为了最大限度地提高废钢率,炼钢厂可采用电炉或西马克CONPRO 技术。这种方法受到特定产品质量要求的限制,可能无法使用质量等级较低(可能受到铜、锡、镍、钼污染)的废钢。

棕地项目:使用 OBF 和 BOF 转炉直接还原

在该工艺中,高炉由米德雷克斯®直接还原工艺和开放式熔炉(OBF)组合所取代。最初阶段,直接还原工艺可以在天然气基础上运行,并逐步提高氢气的使用率以替代天然气。

OBF 由西马克集团子公司Metix 设计,在设计上类似于以所谓的 "刷弧 "模式运行的传统埋弧炉 (SAF)。在这方面,我们有数百个此类熔炉的参考案例。这种炉型的主要原料仍然是高炉级球团,炼钢厂还可以添加废钢。一个值得注意的优势是,可以在熔炉中添加含铁废料(最多占总炉料的 3-5%),如高炉和转炉粉尘、轧机氧化铁皮等。

在将该工艺路线整合到现有的一体化设备中时,西马克公司和保尔沃特公司各自在炼铁和炼钢领域 150 年的经验是设计接口和最大限度减少排放的宝贵财富,同时还能保持甚至提高竞争力。

新建项目:直接还原 - 电弧炉

在新建项目中,如果能以具有竞争力的价格获得足够数量的绿色氢气,则可以采用完全不同的方法。 来自米德雷克斯®竖炉的直接还原级铁矿石球团被热装入电弧炉。不需要中间环节,而且根据最终钢种的不同,只需进行少量渗碳处理即可降低钢中的氮含量。从初始阶段,废钢就可以以更高的比例加入电弧炉,只有存在下游加工阶段的质量要求时才会设置上限。

由于所有设施直接相连,这条路线有可能最接近碳中和。特别是当短流程理念通过高效的CSP® 或 CSP® Nexus设备(薄板坯连铸连轧)向下游延伸时,情况更是如此。

任何情况下的最佳脱碳路线图

这三种途径是当今钢铁生产初级步骤脱碳的主要选择。这些途径可以混合、组合或修改,以满足特定要求。

然而,所有选择都有局限性。每种方案都有各自的优缺点。因此,仔细研究每种情况的条件以选择碳效率和竞争力之间的最佳关系是非常重要的。 由于西马克集团在所有介绍的技术和工艺方面都有经验和业绩,因此我们在评估任何情况下最适合的路线图方面具有独特的优势。

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