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氢基直接还原炼铁工艺的创新与实践

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钢铁 2023年第8期58卷 25-31页

作者：张建良巨世峰刘征建范晋峰李克江白明光杨天钧季爱兵北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 山西中晋冶金科技有限公司山西晋中030600

氢能是21世纪最具有发展前景的清洁能源,对富氢能源的应用也是目前中国能源结构重要的发展方向之一。在“碳中和”的大背景下,中国的钢铁行业构建了“富氢减碳”的钢铁用能新体系,该体系已然成为当今行业的重要趋势。中国山西直接还原... 详细信息

氢能是21世纪最具有发展前景的清洁能源,对富氢能源的应用也是目前中国能源结构重要的发展方向之一。在“碳中和”的大背景下,中国的钢铁行业构建了“富氢减碳”的钢铁用能新体系,该体系已然成为当今行业的重要趋势。中国山西直接还原炼铁工艺(China Shanxi Direct Reduction Iron, CSDRI)以伊朗气基还原炼铁技术PERED工艺为基础,历时十余年(2010年立项,2020年12月建成试运行),开发了具有完全知识产权的集成技术。该工艺以氧化球团为原料,以焦炉煤气为气源,生产过程完全不使用焦炭、煤炭和烧结矿,从源头减少碳素使用,有效降低污染物的产生。与传统高炉炼铁流程相比,生产成本具有一定优势,碳排放量得到显著降低,且工厂布局紧凑,用地得到大幅节约。该工艺对焦炉煤气有效利用,促进了焦化行业和炼铁行业的有机结合。详细介绍氢基直接还原炼铁工艺原理以及工厂运行情况,系统总结了CSDRI技术研发过程中的关键技术创新,论述了该工艺的系统组成和关键设备,梳理了其直接还原铁产品的生产指标。CSDRI工艺具有绿色低碳高效的特点,为中国氢基还原炼铁技术的发展提供了重要的指导方向,为中国钢铁行业转型升级、产品结构调整、提高钢铁品质探索出了一条新的路径。

关键词： CSDRI 氢基直接还原技术创新生产指标低碳高效

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关于直接还原铁工艺及还原气制备的若干思考

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钢铁 2022年第3期57卷 10-15页

作者：沈峰满郑艾军郑海燕王小艾李洋章苇玲东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 宣化钢铁集团有限责任公司河北宣化075100 河钢集团钢研总院河北石家庄050024 宝钢湛江钢铁有限公司制造管理部广东湛江524072

优化改良氢基直接还原铁制备工艺是中国发展实施碳减排的有效途径之一,随着碳减排和碳中和的积极推进,氢基直接还原铁工艺必将有较大的发展。从含铁原料、还原气制备参数选择和能源保障等三方面讨论分析了有关氢基气体直接还原铁工艺中... 详细信息

优化改良氢基直接还原铁制备工艺是中国发展实施碳减排的有效途径之一,随着碳减排和碳中和的积极推进,氢基直接还原铁工艺必将有较大的发展。从含铁原料、还原气制备参数选择和能源保障等三方面讨论分析了有关氢基气体直接还原铁工艺中存在的难点问题,尤其针对还原气制备参数的选择问题,创新性地提出了确定制备氢基还原气体工艺参数的图解法。本方法构建了“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”,采用n_(H)/n_(C)和n_(O)/n_(C)统一了还原气体的表述方式,引入过CO_(2)点的射线n_(H_(2)O)/n_(CH_(4))标尺和平行于线L1(n_(H_(2)O)+n_(CH_(4))>0、nCO_(2)=0)的nCO_(2)/n_(CH_(4))标尺以及引入不同温度条件下n_(H_(2))/n_(CO)等值线的直线族。使用“H-C-O体系质量及化学平衡衡算图”可明确表达任意组成气体的存在域,即明确表达任意组成气体的n_(H)/n_(C)和n_(O)/n_(C);可确定针对1 mol CH4且能满足给定n_(H_(2))/n_(CO)的n_(H_(2)O)或nCO_(2)添加量;针对天然气或焦炉煤气重整制备氢基还原气工艺,可根据气源条件由图解的方式便捷地确定在指定温度条件下制备给定n_(H_(2))/n_(CO)值的还原气工艺操作参数(如添加量及配比),为制备氢基还原气体工艺参数的选择提供理论指导依据。

关键词：氢基直接还原氢基还原气 H-C-O体系质量及化学平衡衡算图天然气及焦炉煤气重整

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钢铁行业氢冶金技术路线及发展现状

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烧结球团 2023年第4期48卷 8-15,23页

作者：张颖王莹查松妍朱晓光海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009

为实现“碳达峰”“碳中和”目标,绿色低碳已成为钢铁行业发展的重要主题。氢能作为来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富的清洁能源,已经被多国列入国家能源战略部署。氢冶金可实现钢铁生产无化石能源冶炼,是实现零碳排放最重... 详细信息

为实现“碳达峰”“碳中和”目标,绿色低碳已成为钢铁行业发展的重要主题。氢能作为来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富的清洁能源,已经被多国列入国家能源战略部署。氢冶金可实现钢铁生产无化石能源冶炼,是实现零碳排放最重要的一种途径,已经成为当前全球钢铁行业研究的热点。近年来,国内外主要钢铁企业依据本国情况纷纷在氢冶金领域加大技术研发和项目投资,同时在技术路线上又略有差别。目前,氢冶金技术路线主要有“以氢代碳”的高炉富氢冶炼技术、以富氢或全氢为还原剂得到固态还原铁的氢基直接还原工艺、以富氢或纯氢气体作为还原剂生产铁水的氢基熔融还原工艺3种。本文介绍3种氢冶金技术路线的工艺研发、实施进展、应用现状以及技术挑战等,对钢铁行业减少碳排放具有积极意义。当前,氢冶金在实现过程中仍面临技术、成本、资金和政策等方面的严峻挑战,政策支持是氢气应用规模扩大的基础,氢冶金技术的突破是氢能在钢铁行业大规模应用的关键。

关键词：氢冶金高炉富氢冶炼氢基直接还原氢基熔融还原