瑞典“突破性氢能炼铁技术”取得里程碑式进展，全球第1个Fossil-free海绵铁中试线投产

发布时间:2020-10-12 08:54 　作者:admin　点击量：　

8月31日，全球第一个无化石海绵铁中试工厂在瑞典吕勒奥举行了启动仪式。瑞典首相Stefan Löfven出席了仪式。全过程通过网络方式进行了直播。
                                                                  
仪式现场                           中试线外观
 

HYBRIT为瑞典的“突破性氢能炼铁技术”技术攻关项目( HYdrogen Breakthrough Ironmaking Technology)，由三家行业巨头（SSAB、欧洲最大铁矿石生产商LKAB公司和欧洲最大电力生产商之一瑞典大瀑布电力公司）合资创建的HYBRIT发展有限公司负责推进。合作的科研机构包括瑞典皇家理工学院、吕勒奥理工大学、瑞典国家研究院、瑞典钢铁研究所Swerim等。SSAB、LKAB和Vattenfall计划打造世界上第一个拥有“无化石钢铁制造”价值链。
    SSAB的目标是，到2026年，通过HYBRIT技术，在世界上率先实现无化石冶炼技术；到2045年，SSAB将完全按无化石工艺路线制造钢铁。
    一、中试项目的主要单元
    中试项目包括3个单元：
   （1）位于Luleå的直接还原铁、制氢单元

该单元在SSAB位于Svartön的工厂。在中试工厂生产氢气，并用氢气直接还原铁矿石（DRI）。主要能源是来自Vattenfall的无化石电力。采用电解水大规模制氢和电弧炉工艺，实现用电和氢代替煤炭，每年需要15太瓦时，相当于瑞典年发电量的1/10。

（2）位于Malmberge和Luleå的无化石球团单元

在Luleå的一个实验燃烧炉和Malmberge的一个工厂进行替代燃料和新加热技术的试验，将从化石燃料加热转型为可再生生物燃料加热。试验生物油系统是试验阶段的一部分，目标是将LKAB的一个球团厂从化石燃料转化为100%可再生燃料。Malmberge的化石产生的二氧化碳排放量将减少40%，相当于每年约6万吨。

（3）位于Luleå的储氢单元（计划2021年建设）计划建造一个储氢研究设施用于储能。该试验工厂在SSAB位于Luleå的工业区。正在调查在靠近SSAB工业区的Svartöberget老铁矿石储存区修建一个临时小型试验性储存区的可能性。可通过错峰起到平衡电网的作用。这将是未来支撑和稳定能源系统的重要组成部分。HYBRIT与传统高炉的工艺流程比较见下图：（左侧为传统高炉的工艺路线、右侧为HYBRIT的工艺路线）。

    中试阶段的总费用估计为20亿瑞典克朗左右。瑞典能源署已承诺出资5.99亿瑞典克朗，SSAB，LKAB和Vattenfall这三个所有者将以等额份额出资。
    二、HYBRIT项目的里程碑回顾
   （1）2016年，SSAB，LKAB（欧洲最大的铁矿石生产商）和Vattenfall（欧洲最大的能源公司之一）联手创建了HYBRIT。目标是使用非基于化石的电力和氢气替代炼焦煤等传统工艺，以实现无化石炼钢技术。
   （2）2016年至2017年为预可行性研究阶段。研究的结论是，考虑到当今的电价，煤炭价格和CO ₂排放成本，无化石钢的价格将高20%~30％。

但是，随着无化石基能源的电价下降，以及欧盟碳排放交易系统（ETS）推动的二氧化碳排放成本上升，无化石基钢材产品将具备成本竞争力。

（3）2018年夏季开始进入中试阶段。在瑞典吕勒奥的SSAB工厂开工建设全球第一个无化石钢铁生产中试工厂。

在HYBRIT中试工厂中，采用电解水产生氢，然后检验氢的直接还原技术的可行性，用该技术制造直接还原铁（DRI），即海绵铁。然后将DRI与原始废料一起用作炼钢的回收废料。

（4）2019年夏季，在瑞典Malmberget的LKAB工厂建造无化石化的球团机组。通过用生物燃料替代化石燃料，以实现基于无化石燃料工艺的铁矿石球团矿制造技术。另外，还计划在Svartöberget的LKAB建造一个位于地下25-35米的氢气存储中试线，该项目靠近吕勒奥的HYBRIT中试工厂。预计该存储中试线将于2022年到2024年投入运行。

（5）2020年8月5日，在球团工艺中使用无化石燃料的试验获得成功。无化石钢的生产始于矿山和加工厂。下一代球团工厂的开发正在进行中，LKAB对HYBRIT的贡献是开发无化石球团，这需要在过程中改进加热工艺。LKAB在马尔姆贝格特的一个现有球团厂中，目前正在进行全面试验，用生物油代替化石油，在试验期内，该项目的排放量减少了40%，试验期将持续到2021年。除此之外，以无化石电力和生物燃料为基础的替代燃料也进行了试验。其中包括氢和等离子体。结果是有积极的，但需要进一步研发，才能全面实施。

（6）2020年8月31日，全球第一个无化石海绵铁中试线投入运行。

HYBRIT项目下一步的动态

工业级的示范线与HYBRIT的中试线同步建设。工业级示范线的启动比原计划提前了3年。计划于2023年开工建设、2025年投产示范工厂。该示范工厂年产能100万公吨，即LKAB在Malmberget总产能的20%，以及SSAB在Luleå的高炉近一半产能。与此同时，SSAB的Oxelösund的高炉将进行改造，计划于2026年实现商业化的铁矿石基、无化石的冶炼工艺路线。SSAB最早将于2025年之前，将CO ₂排放量减少25％。

示范工厂成功后，进行传统工艺路线的彻底改造。计划于2030年~2040年将其全部的传统高炉切换为电弧炉。同时，SSAB开始逐步淘汰整个公司的轧钢厂和热处理厂的化石燃料工艺，2045年完全实现无化石钢铁制造。（文章来源：宝钢欧洲研发中心 刘献东  编者注：信息来自SSAB及HYBRIT公开发布的信息）