西马克的绿色钢铁之路
1 改建案例：蓝色高炉升级改造
蓝色高炉的决定性特征和实现EASyMelt的第一个主要步骤是生产合成气，并通过高炉下部炉腰部的一个新鼓风口注入合成气，以实现高达28%的减排量。合成气主要由一氧化碳和氢气组成，作为一种还原性气体来替代焦炭。
合成气可以通过各种技术生产。一种是新的重整工艺，即所谓的在重整炉中对焦炉煤气进行干重整。在此过程中，高炉煤气和焦炉煤气在高温下进行重整。由于该工艺只使用钢铁厂的废气，并且可以替代煤炭，因此减少二氧化碳的潜力很大。除了重整炉外，还有其他可用的技术来生产合成气，如天然气或焦炉气和焦油的重整。
编者注：此技术即为基于原高炉的富氢气体喷吹技术，类似于国内钢厂的高炉使用焦炉煤气等富氢气体喷吹降碳试验。西马克方案需要经过炉外的富氢气体的干重整技术。
改建案例：使用EASyMelt升级
西马克集团正在开发EASyMelt：这种电辅助合成气冶炼炉，将可以替代直接还原路线。
这个概念集合了保尔沃特开发的最新技术，用于替代联合钢厂的传统高炉，帮助其实现碳中和。
EASyMelt是一种电气化的直接还原和熔化工艺，仅需使用少量的焦炭，用焦炉煤气、天然气、氢气和氨气等气体完全取代传统的热风炉。
根据输入的能量，与传统的BF-BOF路线相比，该技术可以实现60%以上的减排。剩余的直接排放可以通过应用碳捕获、或通过使用生物质或沼气作为原料来减少。
以现有的工厂为基础，EASyMelt技术比其他低碳炼铁技术的投资都要低。传统的烧结矿仍可用于EASyMelt，有更低的运营成本。
EASyMelt主要采用还原性气体的炉腰喷射、等离子体加热的风口喷射，最后是捕捉剩余的排放物进行储存或利用等关键技术。
编者注：此技术为前项蓝色高炉技术的升级版，富氢气体喷吹替代热风炉，增加气体炉腰喷吹，等离子加热风口喷射等技术，总体方案与宝武HyCROR富氢全氧碳循环项目中多项技术相类似。
改建案例：直接还原到开放式熔炉
成熟的利用竖炉的MIDREX®直接还原工艺和开放式电炉（OBF）相结合，以替代现有高炉。该技术结合了两个关键过程：在竖炉中直接还原铁矿石产生海绵铁，然后转化为高质量的钢（编者注：炼钢仍需要沿用原有的转炉设备，总体是直接还原竖炉和开放式熔炉，再加转炉的“炼钢三件套”）。最初可以使用天然气运行直接还原厂（DRP），之后逐渐引入更多的氢气。OBF在设计上类似于传统的埋弧炉（SAF），以所谓的“有刷电弧”模式运行。DRP-OBF路线同时适用于改建和新建项目。在现有的钢铁厂，这种组合取代了高炉及其相关的烧结、热风和焦化设施。直接还原竖炉DRP和开放式熔炉OBF的理想组合是将两者就近安装。使DRI热装到OBF，利用显热来降低吨钢能耗。与传统的BF-BOF路线相比，基于天然气的直接还原与OBF的组合已经减少了约50%的二氧化碳排放。这些排放的减少是由于天然气中较高的氢气含量而实现的。在第二步中，天然气可以逐渐被作为还原气体的氢气所取代，这可以使二氧化碳进一步减少到约65%。
这项技术的主要优势：
1、它减少了对焦煤的需求，
2、OBF可以很理想的实现热装DRI，大大减少电能消耗。
3、OBF也接受任何预还原的铁矿石原料，包括热压块铁（HBI）、冷DRI球团，甚至DRI细粉。（由于其还原性，OBF对低品味矿不敏感，解决了电弧炉处理低品位铁矿石的低效问题，并使未来以低品位矿石为原料的氢基绿色钢铁更加可行）。
4、除了热装到OBF的DRI外，OBF的入炉原料最多可有10%是结块的废料或流通废钢。这使得钢铁厂可以通过将现有造块中产生的废料加入炉中来降低成本。
5、OBF还能产生类似于BF炉渣，可以在水泥工业中进行造粒和稳定。
新建案例：直接还原铁装入电弧炉
新建项目用DRI和电弧炉方案的前提条件是：有竞争力的价格获得足够数量的绿色氢气，
要运行任何直接还原技术并保持竞争力，充足的天然气或绿色电力是必要的。这就是为什么在中东、北非、北美和俄罗斯等地都建立了天然气直接还原工厂的原因。（那么换言之，未来中东，北非，北美，俄罗斯有可能继续成为世界重要的低碳钢铁来源国）
预还原的高品位铁矿石颗粒在MIDREX®竖炉中被还原，随后DRI热送入电弧炉。再之后电弧炉将其熔化并生产钢水。不需要任何中间步骤，而且——取决于所使用的MIDREX®技术——只需要轻微的渗碳来降低钢中的氮。
从天然气转向可再生氢气，这条路线最接近碳中和。
编者注：直接还原铁和电弧炉的工艺需要含铁量超过66%的高品位球团矿，那么这个工艺如何解决高品位铁矿资源不足，生产成本较高的问题呢？
中联钢 研究中心 低碳冶金研究员 史文飞 13701002840
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