日本鋼鐵行業(yè)如何應對氣候變暖
隨著(zhù)國際社會(huì )對環(huán)境問(wèn)題的不斷關(guān)注和資源緊張對節能降耗提出的緊迫要求，世界各國鋼鐵行業(yè)在節能減排和環(huán)境保護方面的新技術(shù)不斷涌現。10月29日，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省金屬課金屬技術(shù)室田中良佑和JFE鋼鐵技術(shù)地球環(huán)境組組長(cháng)手塚宏之在第十一屆中日鋼鐵工業(yè)環(huán)保節能先進(jìn)技術(shù)專(zhuān)家交流會(huì )上介紹了日本鋼鐵業(yè)為應對全球氣候變暖所實(shí)施的節能減排措施。
全球鋼鐵產(chǎn)量仍將增長(cháng)，控溫壓力增大
手塚宏之介紹，1958年，日本的人均鋼鐵蓄積量?jì)H為1噸，經(jīng)過(guò)20世紀60年代的經(jīng)濟高速增長(cháng)期，到1973年人均鋼鐵蓄積量達到4噸，1988年達到7噸，2003年達到10噸。這期間的人均鋼鐵蓄積量增長(cháng)速度為0.2噸/年。之后的時(shí)期內，人均鋼鐵蓄積量的演變趨緩（約為0.06噸/年）。2015年，日本的鋼鐵蓄積總量為13.6億噸，人均為10.7噸。
手塚宏之指出，發(fā)達國家的人均鋼鐵蓄積量在8噸~12噸左右，預計中國和印度的人均鋼鐵蓄積量將分別于本世紀前半葉和本世紀內達到10噸。
手塚宏之認為，到2100年，全球粗鋼產(chǎn)量將達到37.9億噸，生鐵產(chǎn)量將達到12億噸，廢鋼鐵利用量將達到29.7億噸，鋼鐵蓄積量將達到1118億噸，人均鋼鐵蓄積量將為10噸。
大力推進(jìn)革新及超革新技術(shù)研發(fā)
在交流會(huì )上，手塚宏之設想了未來(lái)日本鋼鐵業(yè)技術(shù)發(fā)展的4種情景，并對這4種情景會(huì )產(chǎn)生的結果進(jìn)行了預測。
情景一是繼續按照現有模式進(jìn)行煉鐵和使用廢鋼資源。在這種情況下，噸鋼能耗不會(huì )發(fā)生較大變化，但是鋼鐵的積蓄量以及廢鋼的積蓄量和使用量會(huì )增加。
情景二是日本計劃將已有的尖端節能技術(shù)（CDQ、TRT等）最大限度地推廣到全世界。在這種情景下，國際能源署（IEA）發(fā)布的《2014能源技術(shù)展望》（ETP2014）中削減21%能耗的目標有望在2050年前實(shí)現。
情景三是日本現在正在開(kāi)發(fā)的革新技術(shù)如COURSE50（創(chuàng )新煉鐵工藝技術(shù)）等技術(shù)將在2030年后、2050年前得到最大程度的應用。
情景四是根據日本鐵鋼聯(lián)盟提出的應對氣候變暖長(cháng)期策略，日本將從2030年開(kāi)始，以“3個(gè)環(huán)?！保ōh(huán)保工藝、環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)保解決方案）為基礎，推動(dòng)超革新技術(shù)如氫還原煉鐵、CCS（二氧化碳捕獲和封存）、CCU（二氧化碳捕集和利用）等技術(shù)的開(kāi)發(fā)，最終在2100年實(shí)現“零碳鋼”的目標。
手塚宏之介紹了COURSE50項目、鐵焦技術(shù)開(kāi)發(fā)項目等革新技術(shù)和超革新技術(shù)。他指出，COURSE50技術(shù)能有效開(kāi)發(fā)利用焦爐排放的氣體并部分替代高爐裝入的焦炭，還原高爐中的鐵礦石（氫還原煉鐵）, 能減少30%的二氧化碳排放。該技術(shù)將在2030年左右實(shí)現應用。
氫還原煉鐵的化學(xué)方程式為：2O3+ 3/2H2+ 48kJ →Fe + 3/2H2O
氫還原煉鐵每生產(chǎn)1噸生鐵所需要的氫氣量為：還原所需氫氣（601標準立方米）、吸熱反應過(guò)程所需氫氣（67標準立方米）、將鐵水加熱到1600℃所需氫氣（85標準立方米），共753標準立方米/噸(理論值)，若假設利用率為75%，實(shí)際上需要的氫氣量約為1000標準立方米/噸。
到2100年，全球12億噸生鐵生產(chǎn)所需的氫氣量約為1.2兆標準立方米，如果制氫的電力單耗為4.5千瓦時(shí)/標準立方米氫氣，則需要5.4兆千瓦時(shí)的電力。
COURSE50項目還能實(shí)現二氧化碳的回收。該項目利用鋼鐵廠(chǎng)內未加利用的低溫廢熱實(shí)現高爐氣體中二氧化碳的分離，然后再對其進(jìn)行回收。2008年~2017年，日本使用規模約為實(shí)際高爐1/400的試驗高爐研究開(kāi)發(fā)氫還原鐵礦石及從高爐氣體中分離回收二氧化碳的技術(shù)，并將兩項技術(shù)合并實(shí)施。2018年，日本大力推動(dòng)綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)，旨在到2030年左右實(shí)現該技術(shù)的轉化應用，在2050年左右實(shí)現該技術(shù)的普及推廣。
鐵焦技術(shù)開(kāi)發(fā)項目通過(guò)有效利用低品位的煤和鐵礦石，生產(chǎn)作為高爐煉鐵原料的鐵焦，提高高爐內的還原反應效率，使還原溫度比一般高爐降低約100℃，從而使煉鐵工藝中的節能效果達到10%。
田中良佑介紹，目前日本正在建設中型規模鐵焦生產(chǎn)設備（產(chǎn)能為300噸/日）。從2020年起，日本將利用中型規模鐵焦生產(chǎn)設備對該技術(shù)進(jìn)行中試，并驗證在大型高爐長(cháng)期使用鐵焦進(jìn)行生產(chǎn)的實(shí)際效果，力爭在2030年左右引入5座鐵焦生產(chǎn)設備。
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