碳中和推動(dòng)歐盟政府先后出臺了多項政策助推鋼鐵工業(yè)的低碳能源轉型，歐洲各大鋼鐵企業(yè)也紛紛提出了各自的碳減排目標。安賽樂(lè )米塔爾（下稱(chēng)安米）計劃到2050年實(shí)現碳中和；瑞典鋼鐵公司（SSAB）計劃到2045年實(shí)現無(wú)化石能源煉鋼；蒂森克虜伯（下稱(chēng)蒂森）承諾到2030年將二氧化碳排放量比當前水平減少30％，并將綠色鋼鐵產(chǎn)量增加至300萬(wàn)噸；英國鋼鐵公司則計劃到2040年率先實(shí)現二氧化碳的凈零排放。

 

那么，歐洲各大鋼鐵企業(yè)低碳冶金重點(diǎn)項目進(jìn)展如何？

 

目前，歐洲各大鋼鐵企業(yè)已經(jīng)陸續制訂了各自的低碳冶金項目突破時(shí)間表：

 

SSAB的無(wú)化石燃料HYBRIT中試工廠(chǎng)于2020年8月31日投運，并且計劃于2025年投產(chǎn)第一個(gè)HYBRIT示范工廠(chǎng)。除此之外，SSAB計劃于2030年~2040年完成對于全部工廠(chǎng)高爐的改造，到2045年完全實(shí)現無(wú)化石燃料煉鋼。

 

奧鋼聯(lián)的H2FUTURE綠氫中試工廠(chǎng)于2019年11月份投運。此外，奧鋼聯(lián)與三菱重工合作的HYFOR氫基粉礦還原中試機組于2020年底投運。

 

安米于2020年12月份完成了綠色鋼材的首次銷(xiāo)售，并計劃于2022年實(shí)現綠色鋼材銷(xiāo)售量突破60萬(wàn)噸。3月18日，安米宣布推出XCarb計劃。該計劃旨在將安米目前所有低碳冶金和綠色創(chuàng )新項目整合為一個(gè)整體計劃，以便更加有效率地實(shí)現碳中和。安米在“智能碳使用”技術(shù)路徑方面的主要項目包括：2017年~2021年開(kāi)展的Carbon2Value項目，旨在開(kāi)發(fā)低碳技術(shù)，將鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣轉化并應用于新的價(jià)值鏈；計劃于2022年投運Torero示范工廠(chǎng)（將廢木材轉化為生物煤）、Steelanol示范工廠(chǎng)（用高爐中廢氣制造生物乙醇）。此外，2月份安米西班牙希洪鋼廠(chǎng)（Gijon）成功完成了高爐富氫焦爐煤氣試驗。安米在“碳直接避免”技術(shù)路徑方面的主要項目有：正處于設計和融資階段的氫基直接還原技術(shù)示范工廠(chǎng)；將于2022年結題的SIDERWIN項目，該項目的“直接電解鐵礦石”中試線(xiàn)也將于明年投產(chǎn)。安米將組合采用“清潔電力”“循環(huán)碳”和“碳捕捉與儲存（CCS）”3種形式以更快地實(shí)現碳中和。

 

塔塔公司于2018年開(kāi)始對HIsarna項目（直接利用煤粉和粉礦的熔融還原技術(shù)）展開(kāi)工業(yè)試驗，并于今年計劃在印度建立第2個(gè)年產(chǎn)能為40萬(wàn)噸~70萬(wàn)噸的試驗工廠(chǎng)。HIsarna工藝取消了燒結和煉焦等高排放工序。有研究認為，如果該項目所采用的工藝與碳捕獲、利用與封存技術(shù)集成，則可以將二氧化碳排放量減少80％~90％，或將成為可以和綠色氫基直接還原技術(shù)相提并論的另一條主流技術(shù)路徑。除此之外，塔塔公司的Athos項目(排放氣體加工成化工原料)計劃到2027年將二氧化碳排放量減少100萬(wàn)噸；2030年，將在荷蘭建設年產(chǎn)能100萬(wàn)噸~150萬(wàn)噸的工業(yè)級示范生產(chǎn)線(xiàn)。

 

蒂森于2019年11月11日完成了杜伊斯堡9號高爐的注入氫氣試驗，計劃于2025年投運第一座應用綠色氫基直接還原工藝的工廠(chǎng)，年產(chǎn)能可達40萬(wàn)噸，同時(shí)計劃于2030年將該工廠(chǎng)產(chǎn)能增加至300萬(wàn)噸/年。

 

瑞典礦業(yè)集團（LKAB）計劃到2045年實(shí)現二氧化碳排放量清零，并且計劃從鐵礦石供應商轉型為應用綠色氫基直接還原工藝的海綿鐵供應商。

 

瑞典H2GS公司于3月份宣布，將在瑞典北部建造大型無(wú)化石能源煉鋼廠(chǎng)。該項目同時(shí)計劃建設一座千兆規模的綠色制氫廠(chǎng)，計劃于2024年投產(chǎn)，到2030年年產(chǎn)能將達到500萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)鋼。該項目第一階段的總融資額約為25億歐元，通過(guò)股權和綠色項目融資相結合的方式籌集。

 

歐洲鋼企低碳技術(shù)與關(guān)聯(lián)行業(yè)的耦合

 

低碳技術(shù)與綠色氫制備行業(yè)的耦合。

 

根據歐洲氫能組織（Hydrogen Europe)研究，氫氣產(chǎn)業(yè)的投資集中在3個(gè)方面：氫氣生產(chǎn)制備領(lǐng)域、氫氣運輸基礎設施和存儲設施的建設領(lǐng)域、氫氣的應用領(lǐng)域。

 

目前，歐洲氫氣制備市場(chǎng)年產(chǎn)規模約為1150萬(wàn)噸，且絕大部分為灰氫（基于傳統能源）。歐盟委員會(huì )計劃到2024年將電解槽產(chǎn)能擴大到6吉瓦，可生產(chǎn)100萬(wàn)噸綠氫；到2030年達到40吉瓦，可生產(chǎn)1000萬(wàn)噸綠氫。歐洲氫能聯(lián)盟計劃到2030年完成氫產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)布局，整合綠氫和藍氫的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括制造、使用、運輸和分配等環(huán)節?；覛淠壳暗某杀緝r(jià)格為1.5歐元/千克，藍氫的成本價(jià)格為2歐元/千克，綠氫的成本價(jià)格目前最高為5.5歐元/千克。歐洲鋼鐵行業(yè)內普遍預計，綠氫大約到2030年能夠具備和藍氫相當的成本競爭力。

 

在綠氫制備技術(shù)方面，目前已經(jīng)成熟的技術(shù)有3項：質(zhì)子交換膜技術(shù)、堿性水電解技術(shù)、固體氧化物電解技術(shù)。

 

蒂森的第一個(gè)綠氫項目目前已經(jīng)獲得了工程合同，即為加拿大魁北克水電公司建設一座88兆瓦、年產(chǎn)1.11萬(wàn)噸綠氫的電解水廠(chǎng)。該電解水廠(chǎng)的調試工作計劃于2023年下半年進(jìn)行。除此之外，蒂森還與STEAG能源公司合作，在蒂森的杜伊斯堡STEAG工廠(chǎng)建立電解水廠(chǎng)，該廠(chǎng)所制造的綠氫將被應用于蒂森自己的氫冶金工藝。

 

德國鋼鐵制造商薩爾茨吉特鋼廠(chǎng)（Salzgitter）現已安裝了世界上******的高溫電解槽。該設施的額定輸出為720開(kāi)爾文，每小時(shí)可生產(chǎn)200標準立方米的氫氣。WindH2項目是Salzgitter研發(fā)低二氧化碳煉鋼技術(shù)SALCOS?項目的基石，由可再生能源生產(chǎn)的氫氣替代冶煉鐵礦石所需的碳。Salzgitter計劃于2050年完成企業(yè)的低碳能源轉型，同時(shí)將二氧化碳排放量減少約95％。

 

除此之外，Salzgitter、蒂森等7家公司組成聯(lián)盟，并計劃于2024年建立氫經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，該產(chǎn)業(yè)鏈將覆蓋從綠氫制造、運輸、儲存到工業(yè)應用等各個(gè)環(huán)節。該項目計劃在2024年~2030年分步驟推進(jìn)，目前正在通過(guò)歐洲共同利益的重點(diǎn)項目計劃（IPCEI）尋求公共資金援助。

 

在藍氫制備技術(shù)方面，蒂森與挪威能源公司Equinor和天然氣輸送系統運營(yíng)商O(píng)GE合作開(kāi)展了H2morrow聯(lián)合項目研究。該項目旨在利用天然氣生產(chǎn)藍氫，并在海上永久性地儲存二氧化碳。據悉，整個(gè)項目的價(jià)值鏈預計最早可以于2027年建立。

 

低碳技術(shù)和綠色能源行業(yè)的耦合。

 

綠色能源是制造綠氫的基礎。因此，歐洲鋼鐵企業(yè)在涉足制氫領(lǐng)域的同時(shí)，也逐漸涉足綠色能源領(lǐng)域，包括陸上風(fēng)能、海上風(fēng)能、太陽(yáng)能等。

 

目前，Salzgitter正在建設與氫氣電解對接的風(fēng)力發(fā)電設施，總裝機容量為30兆瓦，包括7臺風(fēng)力發(fā)電機，其中的3臺將建在Salzgitter的Flachstahl工廠(chǎng)，另外4臺將建在該公司的其他工廠(chǎng)。

 

低碳技術(shù)和化工行業(yè)的耦合。

 

碳捕捉與利用過(guò)程可將煉鋼產(chǎn)生的一氧化碳或二氧化碳等廢氣用作化學(xué)工業(yè)的原料，制造燃料、肥料和其他有價(jià)值的產(chǎn)品。

 

“INITIATE”為歐洲鋼鐵行業(yè)與化學(xué)工業(yè)合作的創(chuàng )新型工業(yè)轉型項目，將開(kāi)發(fā)新型的協(xié)同循環(huán)技術(shù)，將鋼鐵行業(yè)的殘留富碳氣體轉化為高純度尿素。目前，歐盟政府已撥款2100萬(wàn)歐元以援助和鼓勵鋼鐵行業(yè)和化工行業(yè)之間建立工業(yè)共生關(guān)系。該項目于2020年11月份正式啟動(dòng)，預計將持續4年~5年的時(shí)間。