低碳背景下氢还原炼铁资源效率的推算

12 09月 2023

2023-09-12 08:17

1前言

众所周知，钢铁业是二氧化碳排放量非常大的产业。这是因为钢铁生产中采用的主流方法，即高炉-转炉法使用的焦炭既是热源，又是还原剂，所以要从根本上削减二氧化碳排放量，必须使用焦炭以外的还原剂。作为其替代还原剂，近年来氢能利用得到了重视。COURSE50、ULCOS、HYBRIT等各种利用氢还原的炼铁法的研究开发正在进行。另一方面，特别是还原剂的转换会引起其背后资源开采量的很大变化。在本文中，使用物质需求总量（TMR）作为资源效率的指标，对以削减二氧化碳排放量为制约条件时的资源效率的未来变化进行了推算。

2推算方法

关于世界钢铁产量，参照了世界钢铁协会发行的钢铁统计年鉴（SteelStatisticalYearbook）。钢铁生产方法设想了高炉-转炉（BF-BOF）、废钢-EAF、直接还原铁（DRI）-EAF、氢基直接还原铁（H2-DRI）-EAF四种方法。关于为了达到二氧化碳排放限制的这些钢铁的生产率，以国际能源署（IEA）公开的两种方案STEPS（STatEdPoliciesScenario）和SDS（SustainableDevelopmentScenario）为依据。除了上述两点之外，作为最终削减二氧化碳排放量的方案，还设定了将由铁矿石生产的新钢铁全部置换为直接还原铁的方案。国家和地区根据AIM/Enduse模型分类为18个国家和14个地区，各个国家和地区现有的高炉比例高于目标值时，向目标值线性地减少。此外，从库存（inventory）中推算传统型DRI和H2-DRI的TMR系数。

3实验结果

实验结果显示了2050年生产钢铁时的平均TMR系数变化。由于BF-BOF的生产部分减少，TMR系数也减少。但氢气炼铁的TMR系数更高，认为这是水电解制氢的贡献大。