钢铁行业脱碳有何难 技术路径有哪些 如何推进

钢铁行业脱碳有多种技术路径。CCUS技术可处理传统高炉残余排放，还能用直接还原（DR）装置取代炼铁高炉。直接还原工艺以天然气为原料，相比高炉 – 转炉工艺可减约50%二氧化碳排放，且利于向氢气过渡。

当前钢铁生产主要有高炉 – 转炉、废钢 – 电弧炉、基于天然气的直接还原铁 + 电弧炉三种传统工艺路线。废钢 – 电弧炉虽从循环经济和碳排放看有效，但生产高等级钢材能力受限。直接还原铁靠天然气和 / 或氢气还原铁矿石，是取代高炉 – 转炉工艺脱碳途径，需用优质铁矿石。

对高炉 – 转炉装置脱碳改造，可用基于气体的直接还原工厂和电弧炉取代炼铁高炉系统。直接还原铁 – 电弧炉和直接还原铁 – 熔分炉 – 转炉两种配置能生产多种质量钢材，该工艺二氧化碳排放量比高炉 – 转炉工艺减少约50%甚至更多。

用天然气直接还原铁矿石有两种方法。方法1以ENERGIRON工艺为代表，有高效二氧化碳去除系统，能捕获约60%总排放量，可使用天然气和氢气任意组合运行。方法2专为100%用天然气设计，缺乏高效除碳能力。

选择直接还原铁生产方法要考虑两种情况。第一种情况，ENERGIRON方案在减排、能源优化等方面有优势，工厂能灵活使用不同还原气体组合生产。第二种情况，若直接还原工厂仅用100%氢气运行，ENERGIRON方案可省略部分装置，且在处理高比例氢气时灵活性强、能耗低。

ENERGIRON直接还原工厂对选择性二氧化碳捕集商业利用优势明显，工艺灵活，捕集二氧化碳无需额外能源或资本支出，考虑二氧化碳封存或利用成本，低于相关制氢成本。