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绿色氢——炼钢银弹还是红鲱鱼

时间:2021-11-11 18:51:25  来源:

第一次听到鲍勃·迪伦 (Bob Dylan) 演唱飓风。偶然发现了电视剧Fleabag。安德鲁福雷斯特最近宣布他将在昆士兰中部建造一座工厂,年产能为 2 吉瓦的氢电解槽。

斯威本大学工程学院研究主任杰夫布鲁克斯坚持认为他很少感到惊讶,但上述三个例子做到了。

布鲁克斯教授对氢在脱碳行业中可能发挥的作用很感兴趣,但表示成本(以及相关的规模不足)是大肆宣传的气体对炼钢产生影响的两个巨大障碍,该行业目前贡献了约 7%世界的温室气体排放量。

“那是巨大的——巨大的——绝对,比我们目前拥有的要大得多,”他告诉@AuManufacturing2 GW 的氢代表什么。

“有这个规模问题[需要克服]。人们将建造这些东西,它们将花费多少?如果他们能够因为规模而降低成本,那就太棒了。”

从目前制造的产品和需求的角度来看,1 月份在魁北克为液化空气集团安装的 20 兆瓦康明斯电解槽据说是世界上最大的电解槽。现在是澳大利亚最大的吗?1.25 兆瓦。

在关于炼钢中绿色氢的演讲中——“几十年后”——Bluescope 上个月表示,它需要 1,400 兆瓦的输出才能为其 Port Kembla 站点供电。这将占世界氢气电解槽总容量 3 吉瓦的近一半。(麦肯锡建议到 2030 年将达到 100 吉瓦。)

精品卷通常带有精品价格。绿色氢目前每公斤 4 美元的估计成本无疑会下降,但还远远没有达到需要的水平。

“[4 美元]会增加钢铁成本的巨大成本,”布鲁克斯解释说。

“人们在谈论成本增加了 40% 到 50%——关于这个[数字]有很多争论,但没有人会争辩说它不会大幅增加。”

矿石等

他补充说,虽然他已经足够大了,之前已经见过几次氢经济的前景,特别是在 1970 年代的石油危机之后,但这次似乎有所不同。

“确实感觉一场革命即将发生,”布鲁克斯说。

“所以这是一个激动人心的时刻,有很多有趣的挑战。突然间每个人都是钢铁专家,即使他们可能从未去过钢铁厂[笑]”

炼钢中绿色氢的两个最大障碍是体积和成本。根据布鲁克斯的说法,第三个领域是冶金科学,它在炼钢价值链中具有巨大的影响。

对还原成铁再炼钢的矿石的要求会发生变化,因为使用氢气的工艺不擅长去除脉石材料,“而且世界上大多数出售的铁矿石都不那么合适对于这些过程......我现在有世界各地的公司与我联系,基本上是在问同样的问题:'我们将如何用这些东西制造钢铁?”

随着时间的推移,赤铁矿(估计占澳大利亚铁矿石出口量的 96%)质量下降,混合中的脉石越来越多。我们的很多矿石都含有大约 62% 的铁,而使用氢气的新工艺需要更高的比例。据 Brooks 称,该行业正在认真思考诸如是否投资新的加工方法、是否应该在当地加工钢材以及磁铁矿而不是赤铁矿可能成为未来等问题。

由瑞典 SSAB 牵头的合资企业 Hybrit 最近开始使用氢制造无化石钢铁,那又如何呢?

布鲁克斯说,他们正在使用两种众所周知的技术组合:Hyl3(各种直接还原铁工艺),然后是可再生能源电弧炉。Hybrit 第一步是使用绿色氢而不是通常的天然气(含有约 70% 的氢)从矿石中提取铁,并进行了一些新的加工调整。

布鲁克斯说,Hybrit有其挑战,但并不是有史以来最伟大的冶金技巧。此外,在它被称为革命性之前,还需要更多的细节。

“他们没有报告任何技术数据。例如,您通常采用——当你有一个电炉并且你熔化一些铁来制造钢时——你可能需要 40 到 50 分钟的熔化时间来制造和精炼钢。他们还没有告诉我们那个时候是什么时候,”布鲁克斯说。

“如果将节拍时间加倍并将生产力减半,那就太棒了。20% 是一个问题,但不是压倒性的。在我们知道这些细节之前,像我这样的冶金学家只会说,‘那太好了。对他们很好,但我不知道当你扩大规模时它有多可行。”

回收更多空间

因此,虽然这是一个热门话题,但有理由相信,在重塑澳大利亚或其他地方的钢铁行业之前,氢气还有一段路要走。

布鲁克斯认为,该行业可以以更现实的方式降低碳足迹的一个领域是升级回收能力并转向可再生能源。

世界炼钢总量的大约 30% 是使用电弧炉回收的钢。在美国,这一比例约为 70%。这里要低得多。

高炉加工每吨钢会产生大约 2 吨二氧化碳。电弧炉产生约 0.4 吨 CO2(主要由能源使用量表示)。

两个Infrabuild 回收站都有利可图,生产的产品质量好、广受好评。与此同时,澳大利亚出口废金属以供海外回收。

“钢铁回收可能是我们所拥有的最成功的回收行业,对吧?……我们为什么不去掉中间的氢气,而是使用可再生能源回收我们的钢铁呢?”布鲁克斯问道。

“这将是人类向前迈出的一步,也是澳大利亚人民向前迈出的一步。

“每个人都在谈论氢。这要容易得多。我们不必建立所有的氢基础设施。”

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