浦項制鐵HyREX工藝“劍指”碳中和

       浦項制鐵計劃到2050年實現煉鋼業務的碳中和，基于流化床反應器的HyREX工藝就是我們實現自身碳中和目標的關鍵。”9月5日上午，在河北崇禮召開的2023年氫冶金國際研討會上，浦項制鐵低碳排放鋼制造研發中心負責人、高級副總裁申明鈞向與會專家、學者闡述了浦項制鐵的碳中和目標，并重點介紹了該公司目前圍繞氫冶金開發的HyREX工藝。

　　申明鈞介紹，浦項制鐵計劃逐步對高爐—轉爐生產流程進行改造，到2030年初進一步加快綠色轉型步伐，提升電弧爐產能，并將HyREX工藝應用到鋼廠，從而替代部分高爐產能。到2050年，HyREX工藝和電弧爐相結合的生產方式將全面替代浦項制鐵現有的高爐—轉爐生產方式，同時還將配備CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）工藝。“我們將根據未來發展實際情況，適時對包括氫氣儲運等在內的具體規劃做出調整。因此，有一些高爐或許會被保留下來。”他說。

　　HyREX工藝究竟有何優勢？“HyREX工藝于2018年開始研發，是一種基于流化床反應器的氫還原鐵工藝。該工藝以氫氣為還原劑，將鐵礦粉直接還原為海綿鐵，然后用電熔爐將其熔化為熔融金屬。”申明鈞介紹，HyREX工藝是在浦項制鐵目前正在運行的FINEX技術基礎之上進一步創新開發的。在HyREX工藝中，浦項制鐵采用電熔爐來熔化高金屬化率的直接還原鐵并生產鋼水。目前，浦項制鐵進行了大量的實驗室規模測試，并計劃建設中型試驗設施，以進一步改善電熔爐的性能。此外，該工藝不需要經過燒結和焦化過程，可以直接將鐵礦石和非焦煤以粉末形式使用，具有較大的成本優勢。

　　“在韓國，我們所用的高品位鐵礦石長期依賴海外進口，原料成本比較高。采用HyREX工藝，我們就可以直接使用低品位原料，降低了對于進口高品位鐵礦石的依賴程度，成本也由此降低。此外，我們將此前FINEX技術中采用的熔融氣化爐更改為電爐，并使用純綠氫作為還原劑。在日后可再生能源電力與綠氫供應穩定的前提下，HyREX工藝擁有較大的商業化潛力。”申明鈞向《中國冶金報》記者講道，“基于流化床反應器的氫還原鐵工藝或許將成為日后氫冶金領域的主流技術方向之一。”

　　　據《中國冶金報》記者在研討會上獲悉，高爐富氫冶煉是海外企業研究氫冶金的主要方向之一。目前，國際上比較典型的3項技術如下：

　　一是日本制鐵開發的COURSE50低碳煉鐵技術。該技術用氫置換部分煤粉和焦炭以減少高爐二氧化碳排放，并使用化學吸收法和物理吸附法對高爐中的二氧化碳進行分離和回收。今年2月份，日本制鐵決定啟動該技術在高爐中的試驗，并在12立方米試驗高爐中研究開發加強版的Super-COURSE50技術。據了解，待Super-COURSE50技術開發到一定程度之后，日本制鐵計劃放棄使用高爐設備，轉為使用其他生產設備進行氫還原鐵的技術開發。

　　二是由瑞典LKAB公司于2007年試驗完成的高爐爐頂煤氣循環技術。該技術也是氫基高爐工藝領域的重要組成部分。該工藝采用氧氣鼓風，并應用VSPA技術將高爐爐頂煤氣脫除二氧化碳后返回高爐利用。該工藝于2007年在瑞典LKAB公司的試驗高爐中完成了連續7周的試驗。結果表明，在噴煤比為170千克／噸鐵的條件下，焦比由400千克／噸鐵～405千克／噸鐵降至260千克／噸鐵～265千克／噸鐵，碳耗降低了24%，爐頂煤氣循環率達到90%以上，氫氣循環率達到98%。

　　三是蒂森克虜伯（下稱蒂森）的tkH2Steel技術。該技術將氫氣替代煤粉進行高爐噴吹。蒂森于2019年成功將氫氣通過一個風口注入到了杜伊斯堡鋼廠的9號高爐內，驗證了噴吹純氫低碳冶煉技術的可行性。此后，蒂森計劃將氫氣的使用范圍擴大至上述高爐的全部28個風口，并計劃在其位于杜伊斯堡地區的3座高爐中全部使用氫氣，最終實現減少19%～20%二氧化碳排放的目標。