احیای هیدروژنی چیست؟
احیامستقیم آهن عبارت است از حذف شیمیایی اکسیژن از سنگآهن در شکل جامد آن. آهن مورد استفاده در فرایند فولادسازی در حال حاضر از طریق استفاده از منابع فسیلی مانند گاز طبیعی یا زغالسنگ، از سنگآهن احیا میشود. این فرایند بهعنوان تولید آهن با کاهش مستقیم (DRI) شناخته میشود.
کربن با اکسیژن موجود در سنگآهن ترکیب میشود و طبق واکنش شیمیایی سادهشده زیر، آهن فلزی و گاز فرایندی غنی از کربن تولید میکند:
۲Fe2 O3+3C ۴Fe+3CO2
امکان کاهش سنگآهن با استفاده از هیدروژن بهجای کربن وجود دارد که در این حالت آب به عنوان خروجی فرایند، جایگزین گاز زائد تولیدشده طبق واکنشهای زیر خواهد بود:
Fe2 O3+3H2 ۲Fe+3H2 O
FeO+H2 Fe+H2 O
تولید و استفاده از هیدروژن در حال حاضر
هیدروژن را میتوان از سوختهای حاوی هیدروژن مانند گاز طبیعی و بیوگاز و از آب با استفاده از الکترولیز استخراج کرد. منبع اصلی تولید هیدروژن در حال حاضر گاز طبیعی است که حدود سهچهارم از تولید سالانه اختصاصی هیدروژن جهانی، حدود ۷۰ میلیون تن را به خود اختصاص میدهد. این میزان تولید هیدروژن حدود ۶ درصد از مصرف جهانی گاز طبیعی را تشکیل میدهد. در حال حاضر، کمتر از ۱/۰ درصد از تولید اختصاصی هیدروژن جهانی از الکترولیز آب حاصل میشود.
تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن
وضعیت کنونی هیدروژن در صنعت فولاد
در تولید DRI مبتنی بر گاز طبیعی، هیدروژن نقشی در فرایند احیا بازی میکند، ولی این نقش در کنار کربن ایفا میشود. انتشار گازهای گلخانهای (GHG) در تولید DRI مبتنی بر گاز طبیعی کمتر از مسیر کوره بلند است، بهطوریکه هر تن DRI تولیدشده منجر به انتشار ۱٫۵ تن CO2 میشود. هیدروژن خالص در حال حاضر در کاربردهای آهنسازی استفاده نمیشود.
رویکردهای بالقوه
سه منبع اصلی هیدروژن وجود دارد. هیدروژن سبز که از ترکیب انرژی تجدیدپذیر با الکترولیز به دست میآید، هیدروژن آبی که از سوختهای فسیلی در تأسیساتی مجهز به جذب و ذخیرهسازی کربن (CCS) تولید میشود و هیدروژن خاکستری که از سوختهای فسیلی تولید میشود. آژانس بینالمللی انرژی (IEA) در نقشه راه فناوری سال ۲۰۲۰ خود پیشنهاد میکند که تحت سناریوی توسعه پایدار، هیدروژن سبز بهعنوان عامل کاهنده اصلی در مقیاس تجاری در اواسط دهه ۲۰۳۰ معرفی شود. استفاده از این ماده تا سال ۲۰۵۰ به ۱۲ میلیون تن در سال افزایش مییابد. این امر نشاندهنده رشد سریع و بهکارگیری فناوری جدید است. مدلسازی آژانس بینالمللی انرژی نشان میدهد تا سال ۲۰۵۰ حدود ۸ درصد از کل تولید فولاد به هیدروژن الکترولیتی بهعنوان عامل کاهنده اصلی متکی خواهد بود.
وضعیت توسعه هیدروژن آبی
نمونههایی از تولید هیدروژن آبی شامل پروژه کوئست شل (Shell’s Quest Project) و تأسیسات پورت آرتور شرکت ایر پروداکتس (Air Products’ Port Arthur facility) است. بزرگترین دستگاه الکترولیز در جهان در حال حاضر یک واحد ۱۰ مگاواتی واقع در ژاپن است که قادر به تولید ۱۲۰۰ نیوتن مترمکعب هیدروژن در ساعت است. قرار است نیروگاهی با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات در بندر هامبورگ ساخته شود.
شرکتهای فولادی در حال حاضر از رویکردهای مختلفی به استفاده از هیدروژن نگاه میکنند. اولین رویکرد توسعه و بهکارگیری فناوری کاهش هیدروژن است که عملاً انتشار مستقیم گازهای گلخانهای را از فرایند ساخت آهن حذف میکند. تعدادی از فولادسازان از این رویکرد استفاده میکنند.
پروژههای کلیدی شامل هایبریت با مشارکت SSAB ، LKAB و Vattenfall و پروژه آزمایشی هامبورگ ArcelorMittal است.
آژانس بینالمللی انرژی، احیای هیدروژنی را برای انتشار خالص صفر و در سطح آمادگی قرار داشتن فناوری را بسیار مهم میداند که احتمالاً از سال ۲۰۳۰ در دسترس خواهد بود.
گروه دیگری از فولادسازان به استفاده انتقالی هیدروژن در ترکیب آن با احیاکنندههای فسیلی و استفاده از آن در فرایندهای فولادسازی معمولی (BF و DRI) برای بهبود کاهش انتشار گازهای گلخانهای معطوف شدهاند. Thyssenkrupp در حال آزمایش استفاده از هیدروژن در کوره بلند است. این رویکرد همچنین در ژاپن بهعنوان بخشی از پروژه COURSE50 موردمطالعه قرار گرفته است. این رویکرد توسط آژانس بینالمللی انرژی در TRL=7 رتبهبندی شده است و آماده استقرار در سال ۲۰۲۵ است.
Tenova ، Salzgitter و Thyssenkrupp واحد احیامستقیم مبتنی بر گاز طبیعی با سطوح بالایی از ترکیب هیدروژنی دارند یا در حال آزمایش آن هستند. پروژه SuSteel Voestalpine به دنبال اعمال احیای پلاسمای هیدروژن در آهنسازی است، درحالیکه دانشگاه یوتا در حال تحقیق در مورد فناوری آهنسازی فلاش است. هیدروژن همچنین میتواند در فرایندهای جانبی مانند کوره گرمایش مجدد بهعنوان جایگزینی برای گاز طبیعی استفاده شود.
معرفی پروژه فناوری تولید فولاد سبز هیدروژنی Hamburg H2
کارخانه احیامستقیم شرکت آرسلورمیتال (ArcelorMittal) در شهر هامبورگ (بزرگترین شهر بندری آلمان) تنها تأسیسات فعال در قاره اروپاست که از روش آهنسازی احیامستقیم (با تکنولوژی Midrex) و فولادسازی ذوبآهناسفنجی در کوره قوس الکتریکی (DRI-EAF) بهره میبرد که ظرفیت تولید آن در حدود ۱٫۱ میلیون تن در سال است؛ بنابراین این کارخانه محل اصلی تعریف و انجام پروژههای تحقیق و توسعه این شرکت در زمینههای تکنولوژیهای نوین فرایندهای احیامستقیم به شمار میرود. این در حالی است که کارخانه فولاد هامبورگ یکی از پلنتهای تولید فولاد اروپا با بیشترین راندمان مصرف انرژی (و کممصرفترین در میان تمام پلنتهای فولادی شرکت آرسلورمیتال) و دارای کمترین میزان انتشار گاز دیاکسیدکربن است، زیرا فرایند تولید آن بر پایه مصرف گاز طبیعی بهعنوان ماده احیاکننده برای تولید آهناسفنجی و سپس ذوب در کوره قوس به همراه مقدار قابلتوجهی قراضه پایهگذاری شده است. متوسط انتشار گاز CO2 به ازای تولید هر تن فولاد خام در این پلنت در حدود ۸۰۰ کیلوگرم است درحالیکه متوسط انتشار گاز CO2 به ازای تولید هر تن فولاد خام به روش کوره بلند در گروه آرسلورمیتال در حدود ۱۸۰۰ کیلوگرم است.
پروژه Hamburg H2 با برآورد هزینه ۱۱۰ میلیون یورو موفق به جذب حمایت ۵۵ میلیون یورویی دولت فدرال آلمان شده است. هدف اصلی این پروژه در قدم اول بررسی جوانب مختلف جایگزینی گاز طبیعی با هیدروژن در مقیاس صنعتی در فرایند احیامستقیم سنگآهن و تبدیل به آهناسفنجی و در قدم بعدی بررسی اثرات استفاده از آهناسفنجی بدون کربن در فرایند فولادسازی کوره قوس الکتریکی است. در فاز اول، فرایند احیای سنگآهن با هیدروژن ابتدا با استفاده از هیدروژن خاکستری تولیدشده از جذب گازهای زائد تولیدی در این کارخانه فولاد (با خلوص بالای ۹۷ درصد) آزمایش میشود که طی فرایندی به نام جذب نوسان فشار تولید میگردد. این شرکت قصد دارد این کارخانه آزمایشی احیای هیدروژنی را تا قبل از پایان سال ۲۰۲۵ به بهرهبرداری برساند که در قدم اول هدف رسیدن به حجم تولید سالانه ۱۰۰۰۰۰ تن DRI را در نظر دارد (این ظرفیت برابر با حدود ۱۰ درصد از کل تولید پلنت احیامستقیم فعلی بر پایه گاز طبیعی است).
نتایج این فاز کمک خواهد کرد که راهحلهای تکنولوژیکی در مقیاس صنعتی برای احیای سنگآهن با استفاده از هیدروژن و در غیاب کربن توسعه داده شود. چالشهای فنی و عملیاتی زیادی پیش روی این پروژه قرار دارد که تنها در یک پلنت با تأسیسات صنعتی در حال عملیات قابلحل است، کاری که به دلیل نبود زیرساخت هیدروژنی صنعتی تاکنون انجام نشده است. در آینده، پیشبینی میشود که تأسیسات احیامستقیم با استفاده از هیدروژن سبز کار کند؛ البته زمانی که هیدروژن سبز به مقدار کافی و با قیمتهای مقرونبهصرفه در دسترس باشد. این هیدروژن با استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر (پاک) که احتمالاً از مزارع بادی در سواحل شمال آلمان میآید بر پایه فناوری الکترولایزرهای صنعتی تولید خواهد شد. هدف نهایی شرکت در فازهای بعدی جایگزینی کامل گاز طبیعی با هیدروژن پاک (بهعنوان عامل احیاکننده) در تمام مدولهای احیامستقیم تا سال ۲۰۳۰ است. دولت فدرال آلمان قصد خود را برای ارائه ۵۵ میلیون یورو کمک مالی برای ساخت این پلنت اعلام کرده که نیمی از کل هزینه سرمایه موردنیاز ۱۱۰ میلیون یورویی آن است. گام بعدی این است که کمیسیون اروپا قصد دولت فدرال برای تأمین بودجه را قبل از شروع نصب تأسیسات جدید تأیید کند.
در سال ۲۰۱۹، شرکت آرسلورمیتال از امضای قرارداد همکاری تعریفشده (FCA) با شرکت میدرکستکنولوژی (Midrex Technologies) برای طراحی پلنت اولیه در کارخانه هامبورگ و کار بر روی چندین پروژه تحقیق و توسعه و نوآورانه مرتبط خبر داد. با استفاده از تجربیات و تخصص شرکت میدرکستکنولوژی، در کلاس جهانی، میتوان به دانش فنی تولید آهناسفنجی با استفاده از هیدروژن برای فولادسازی در مقیاس صنعتی دست پیدا کرد. شرکت آرسلورمیتال با انجام این پروژه به همراه پروژههای در حال انجام دیگر در زمینه استفاده از کربن غیرفسیلی و فناوریهای جذب و استفاده از کربن (CCUS)، در حال دستیابی به زیرساختهای کلیدی برای رسیدن به هدف حذف کربن در اروپا در سال ۲۰۵۰ است. بههرحال تعریف و اجرای پروژههایی در مقیاس بزرگ و صنعتی نشان از عزم و جاهطلبی این شرکت در راستای دستیابی به این فناوریهای استراتژیک دارد.
معرفی پروژه فناوری فولاد سبز بر پایه پلاسمای هیدروژن SuSteel
شرکت فولادسازی اتریشی Voestalpine در تلاش است تا سال ۲۰۵۰ فولاد بدون ردپای کربنی را مطابق با اهداف آبوهوایی اتحادیه اروپا تولید کند. این گروه جهانی در حال حاضر سخت در حال فعالیت برای توسعه فناوریهای بسیار نوآورانه و فرایندهای تولید در راستای توسعه «فولاد سبز»، بهعنوان پروژهای بلندپروازانه و فازبندی شده است. در سایتهای Linz و Donawitz این شرکت، با جدیت بر روی فرایندهای جدیدی کار میشود که امکان موفقیت در کربنزدایی تولید فولاد را خواهند داشت.
دو پروژه شاخص این شرکت در این راستا، H2Future و SuSteel است که در زمینه تحقیق در مورد تولید و استفاده از هیدروژن سبز برای بهرهبرداری در فناوریهای جدید تولید فولاد، این شرکت را به یکی از پیشگامان جهانی در صنعت تبدیل کردهاند. Voestalpine بهطور مداوم برنامه خود را برای دستیابی به تولید فولاد بدون اثرات مخرب آب و هوایی و زیستمحیطی دنبال میکند. هدف میانمدت تا سال ۲۰۲۷ جایگزینی درصدی از تأسیسات تولید موجود بر پایه مسیر کوره بلند با تولید فولاد به روشهای هیبریدی با استفاده از برق و ادامه دادن افزایش متوالی سهم هیدروژن سبز مورداستفاده در فرایند تولید فولاد تا سال ۲۰۵۰ است. واضح است الزامات تحقق این چشمانداز انقلابی عبارتاند از: در دسترس بودن برق سبز و هیدروژن کافی با قیمتهایی که در شرایط رقابتی بازار قابلقبول باشد. در این راستا، سرمایهگذاریهای اخیر در سایت Donawitz باعث توسعه و راهاندازی مرکز تحقیقات جدید در یک محیط آزمایش ایدئال شده است. TechMet، یک مرکز تحقیقات فنی متالورژی برای تولید فولادهای با کارایی بالا و همچنین دارای یکی از پیشرفتهترین خطوط ریختهگری پیوسته تمام دیجیتال در جهان است.
بهعنوان بخشی از پروژه تحقیقاتی «فولادسازی پایدار» (SuSteel)، این شرکت استفاده از پلاسمای هیدروژن را در فرایند تولید فولاد بدون ردپای کربن، در یک مرکز آزمایشی جدید در سایت در Donawitz Voestalpine بررسی خواهد کرد. هدف از پروژه SuSteel یا معرف اختصاری Sustainable Steelmaking، طراحی و توسعه یک فناوری برای تولید فولاد خام بدون انتشار گاز CO2 است که بر پایه استفاده از پلاسمای هیدورژنی بنا شده است. به نظر میرسد شرکت Voestalpine در حال حاضر تنها تولیدکننده فولاد در جهان است که در مورد استفاده از پلاسمای هیدروژنی در فرایندهای آهنسازی و فولادسازی تحقیق میکند. این فرایند پایدار است، زیرا اجازه میدهد فولاد خام بدون انتشار دیاکسید کربن تولید شود. این فرایند تنها در یک مرحله، با استفاده از پلاسمای هیدروژن آهن موجود در سنگ معدن را از اکسیژن همراه آن جدا (احیا) میکند و آن را برای مرحله بعدی ذوب میکند؛ به همین دلیل این فرایند احیای ذوبی پلاسمای هیدروژن نامیده میشود. شرکای این پروژه که به شرکت Voestalpine در این حرکت تحقیقاتی اساسی پیوستهاند شامل مرکز تحقیقات متالورژی K1-MET و دانشگاه Leoben هستند. در این فرایند از یک طرف هیدروژن برای احیا اکسیدهای آهن استفاده میگردد و از طرف دیگر انرژی آن در فاز پلاسما برای ذوبآهن فلزی استفاده میشود. استفاده از هیدروژن بهعنوان یک عامل احیاکننده این مزیت را ارائه میدهد که تنها بخار آب بهعنوان محصول جانبی واکنش احیا تولید میشود؛ بنابراین میتوان از انتشار معمول CO2 در فرایند آهنسازی بهطور کامل اجتناب کرد. مواردی مانند تولید پلاسما، اثرات هیدروژن بر روی پوشش دیرگداز و همچنین جزئیات مربوط به کنترل شرایط فرایند و پارامترهای آن، نقاط تمرکز اصلی پروژههای تحقیقاتی این طرح را تشکیل میدهند.
اولین تجهیزات آزمایشگاهی بر اساس این فرایند برای احیای ذوبی حدود ۱۰۰ گرم آهن قبلاً با موفقیت در مرکز تحقیقات متالورژی آهن و فولاد در دانشگاه Leoben راهاندازی شده است. این دانشگاه بهعلت نزدیکی به سایت Donawitz بهعنوان یکی از شرکای دانشی این پروژه انتخاب شده است. دانش بهدستآمده در مرحله بعد برای طراحی و ساخت یک رآکتور پایلوت (مقیاس کوچک)که ظرفیت ذوب آن حدود ۹۰ کیلوگرم است، استفاده شد. این تأسیسات آزمایشی برای نشان دادن شرایط فرایند و همچنین کنترل و دریافت دادهها و ویژگیهای عملیاتی عمومی فرایند ناپیوسته اولیه در نظر گرفته شده است. در این مرحله همچنین، فرایند بهینه میگردد و هرگونه شرایط عملیاتی که به غیر بهینه شدن آن منجر شود شناسایی و حذف میشود. در این تأسیسات آزمایشی که در سال ۲۰۲۱ در Donawitz آغاز به کار کرد، تحقیقات در مورد استفاده از پلاسمای هیدروژن برای تولید فولاد خام بدون ردپای کربن تنها در یک مرحله انجام میشود.
فرایند هیدروژن پلاسما
فرایند کاهش خروجی گازکربنیک در روش هیدروژن پلاسما
در تولید فولاد معمولی از کک، زغالسنگ یا گاز طبیعی بهعنوان عوامل احیاکننده سنگ معدن استفاده میشود. پروژه SuSteel اینها را با هیدروژن جایگزین میکند. پلاسمای هیدروژنی همزمان برای احیای سنگآهن و سپس ذوب آن بهصورت فولاد خام در یک کوره قوس الکتریکی جریان مستقیم مخصوص استفاده میشود.
مزیت استفاده از برق سبز در تولید هیدروژن و ورود آن بهعنوان عامل احیاکننده این است که بخار آب تنها محصولی است که بهطور کامل از انتشار دیاکسید کربن جلوگیری میکند. برخلاف فرایند فولادسازی EAF، روش احیای ذوبی تحت شرایط متوالی فرایند احیا و ذوب را انجام میدهد و بنابراین میتواند سنگهای معدنی با عیار آهن پایین و متوسط را نیز استفاده کند. این منابع سنگ معدن آهندار با عیار پایین و متوسط حدود ۸۵ درصد از منابع سنگآهن جهان را تشکیل میدهند. استفاده از این منابع در مقیاس صنعتی برای کاهش هزینههای اقتصادی در کنار تولید فولاد بدون ردپای CO2 مزایای اصلی جهت توجیه سرمایهگذاری در زمینه توسعه فناوریهای جدید به شمار میروند.
معرفی پروژه فناوری فولاد سبز SALCOS
شرکت آلمانی Salzgitter AG یکی از پیشروترین گروههای فولادسازی و توسعه فناوری در اروپاست. در زمینه تولید فولاد، این شرکت ادعا دارد از نظر انرژی بسیار نزدیک به محدودیتهای فرایندی تعیینشده بر پایه استانداردهای علمی و فناوری کار میکند و بنابراین خود را یکی از کارآمدترین تولیدکنندگان فولاد در جهان میداند. این شرکت کارخانه فولاد یکپارچه خود را در سالزگیتر تقریباً خودکفا از نظر مصرف انرژی و چرخه مواد (ضایعات و…) با استفاده مجدد از باقیماندهها و محصولات جانبی اداره میکند. با این وجود، تولید در کارخانه فولاد سالزگیتر حدود ۸ میلیون تن CO2 در سال تولید میکند که تحت شرایط فنی فرایندهای موجود و با امکانات فعلی تولید اجتنابناپذیر است. بهمنظور کاهش انتشار CO2 ناشی از تولید، این شرکت با همکاری شرکای استراتژیک مسیرهای جدیدی را ایجاد کرده و سعی دارد تا سطوح بالا از فناوریهای فرایندی نوآورانه استفاده کند. پروژه تحول این شرکت تحت عنوان اختصاری SALCOS® که مخفف ایده Salzgitter- Low CO2 Steelmaking است، روشی را بهتفصیل شرح میدهد که در آن میتوان انتشار CO2 تولیدی را با استفاده از هیدروژن بهشدت کاهش داد و فولادی بدون ردپای کربن تولید کرد.
البته این مفهوم از سال ۲۰۱۵ با همکاری مهمترین شرکای شرکت درحالتوسعه بوده است. این پروژه شامل تولید هیدروژن و جایگزینی مسیر تولید فولاد از حالت کوره بلند به مسیر احیامستقیم است که در ابتدا اکثراً بر اساس گاز طبیعی و متعاقباً بهطور فزایندهای بر پایه هیدروژن استوار است. با تغییر کامل مسیر تولید این شرکت به کارخانههای احیامستقیم، هیدروژن میتواند بهطور کامل جایگزین کربنی (بهصورت کک متالورژی) شود که قبلاً برای تولید فولاد در تکنولوژی کوره بلند لازم بود و در نتیجه انتشار CO2 را تا بیش از ۹۵ درصد کاهش خواهد داد. با تعیین هدف این شرکت برای اجتناب مستقیم از انتشار CO2 (استراتژی اجتناب مستقیم کربن یا Carbon Direct Avoidance Strategy) بهجای ذخیره یا قابلاستفاده کردن آن با هزینههای زیاد، سعی شده است از محیط دوست بودن پروژه SALCOS اطمینان حاصلشده و نمونه یا الگویی برای صنایع مشابه ایجاد شود.
پروژه SALCOS جنبههای مختلفی را در برمیگیرد که بهطور یکپارچه به هم متصل میشوند و در درازمدت به تولید فولاد بدون ردپای کربن کمک میکنند. اجزای اصلی این کلان پروژه تولید برق از منابع تجدیدپذیر و استفاده از آن در تولید هیدروژن با استفاده از فرایند الکترولیز است. این هیدروژن سبز جایگزین زغالسنگی خواهد شد که در حال حاضر در فرایند کوره بلند معمولی برای تولید آهن بهصورت چدن مذاب استفاده میشود.
این امر با کمک پلنتهای احیامستقیم امکانپذیر خواهد بود که در آن سنگآهن مستقیماً در حالت جامد خود با استفاده از هیدروژن به آهناسفنجی تبدیل میشود. با این فناوری بهجای CO2 بخار آب منتشر میشود که میتواند دوباره برای استفاده به فرایند تولید بازگردد. نهایتاً برای اینکه بتوان آهناسفنجی را به فولاد تبدیل کرد، این محصول متخلخل همراه با قراضه فولادی در کوره قوس الکتریکی ذوب میشوند. طبق برنامهریزی اولین مورد از این پلنتها میتواند در سال ۲۰۲۶ به بهرهبرداری برسد.
طی چندین سال، قدمهای مهمی برای عملیات برنامهریزیشده در مقیاس بزرگ پروژه SALCOS از طریق تعریف و توسعه پروژههای مختلف برداشته شده است. اولین قدمهای قطعی این کلانپروژه با سفارش ساخت و نصب و راهاندازی توربینهای بادی و الکترولایزها برداشته شده است.
با پروژه WindH2، تجربه مهمی در تولید هیدروژن سبز بر اساس نیروی باد و سایر موارد به دست آمده است (با مشارکت شرکت Avacon آلمان). به این منظور تاکنون هفت توربین بادی در این گروه نصب شدهاند که وظیفه تولید هیدروژن سبز از روش الکترولیز را بر عهده دارند. در پروژه دیگر با نام GrinHy 2.0، بر روی فناوریهایی برای تولید کارآمد هیدروژن سبز تمرکز شده است. در این پروژه از روش الکترولایزر دما بالا (این تجهیز بزرگترین در نوع خود در دنیاست) با راندمان قابلقبول استفاده میشود. هیدروژن در این روش از گازهای خروجی فرایندهای تولید در پلنت فولاد استحصال میگردد.
در حال حاضر هیدروژن تولیدی هر دو پروژه جوابگوی نیاز فرایند آنیل و فولادسازی ثانویه پلنت را میدهند. به این ترتیب جایگزین هیدروژن خاکستری تولیدی به روشهای قبل (تولیدشده از گاز طبیعی) شدهاند.
بااینحال هردو پروژه تنها درصد کمی از هیدروژن نهایی موردنیاز در اهداف پروژه SALCOS را تأمین میکنند. همچنین با انجام پروژه μDRAL، این مجموعه در حال جایگزینی مسیر تولید کوره بلند به پلنتهای احیامستقیم است و بنابراین در نهایت میتواند انتشار CO2 را بهشدت کاهش داده و تولید فولاد تقریباً خنثی از کربن را تضمین کند.
معرفی پروژه فناوری فولاد سبز TKH2Steel
شرکت بزرگ آهن و فولاد آلمانی Thyssenkrupp Steel Europe AG که یکی از شرکتهای پیشرو در اروپا به شمار میرود، حرکت بزرگی در زمینه سرمایهگذاری بیش از ۲ میلیارد یورو را برای ورود به تحولات فولادسازی سبز شروع کرده است. هیئت اجرایی شرکت Thyssenkrupp AG پیشنیاز این کار را با آزاد کردن منابع سرمایهای مربوطه برای ساخت اولین کارخانه احیامستقیم در سایت Duisburg ایجاد کرده است. هیئت نظارت شرکت Thyssenkrupp AG از این تصمیم حمایت کرده است، اگرچه پروژه اصلی همچنان مشمول بودجه عمومی خواهد بود.
فولاد کمکربن تولیدی شرکت سالزگیتر
مقر شرکت تیسنکروپ آلمان در دویسبورگ
انتشار خبر این سرمایهگذاری عظیم در اوج تصمیمات شرکت در جهت دگرگونی برای رفع چالشهای زیستمحیطی رو به افزایش انجام میشود. بنابراین، این شرکت بر ادعای خود برای کمک قابلتوجه و مهمتر از همه، سریع به تحول به سمت فولادسازی سبز تأکید دارد. این یک گام بیشتر برای صنعت فولادسازی اروپا به سمت توسعه پایدار، و برای شرکای شرکت Thyssenkrupp و برای منطقه روهر در آلمان است. در این منطقه، سعی شده هر آنچه برای یک تحول سبز موفق لازم است، برنامهریزی و برای دستیابی به آن اقدامات لازم انجام گیرد. به همین دلیل است که منطقه روهر نقش پیشرو در چرخش انرژی به سمت توسعه پایدار و سازگار با محیطزیست ایفا میکند. این شرکت کاملاً در مورد سرمایهگذاری فوق که نویددهنده عصر جدیدی برای تولید فولاد در منطقه روهر است مصمم است. با تصمیمات اخذشده، این شرکت همچنان بهسرعت در مسیر دستیابی به تولید فولاد سبز یا سازگار با آبوهوا ادامه میدهد.
اولین کارخانه احیامستقیم در این پلنت متصل به کورههای ذوب قوس الکتریکی پاییندست، پیشبینی شده که قادر به تولید بیش از ۲ میلیون تن فولاد تمیز (سبز) در سال با CO2 پایین باشد.
این مقدار بهطور قابلتوجهی بیشتر از میزان برنامهریزیشده در ابتدای پروژه است که با توجه به استقبال بینظیر مشتریان به آنها عرضه خواهد شد؛ بنابراین این شرکت بر هدف خود برای ایفای نقش پیشرو در رقابت برای دستیابی به بازارهای فولاد سبز آینده و حمایت از مشتریان خود در دستیابی به اهداف کربنزدایی آنها تأکید میکند. علاوه بر این، این شرکت در حال انجام مسئولیت اجتماعی خود در زمینه زیستمحیطی بوده و در مرحله اول انتشار CO2 حاصل از خطوط تولید خود را تا سال ۲۰۳۰ حدود ۳۰ درصد کاهش خواهد داد.
یعنی تنها با اولین کارخانه احیامستقیم، میتوان تا ۳٫۵ میلیون تن CO2 در عملیات هیدروژن خالص ذخیره کرد. این میزان در حال حاضر ۸ درصد از کل انتشار گازهای گلخانهای منطقه روهر آلمان است. طبق گزارشهای ارائهشده این شرکت پروژه تحول tkH2Steel کلید این امر یه شمار میرود. به این ترتیب شرکت Thyssenkrupp، شروع تولید فولاد کم CO2 را تسریع میکند و سهم مهمی در دستیابی به اهداف آبوهوایی ملی و اروپایی و پاسخ به تقاضای فزاینده برای فولاد سازگار با آبوهوا و توسعه اقتصاد هیدروژنی ایفا خواهد کرد.
در این پروژه کورههای بلند مبتنی بر زغالسنگ با پلنتهای احیامستقیم هیدروژنی جایگزین خواهند شد. در اولین کارخانه، یک پلنت احیامستقیم که اساساً یک کوره شفتی است و با گاز طبیعی یا هیدروژن کار میکند و بنابراین نیازی به زغالسنگ بهعنوان عامل احیاکننده ندارد در نظر گرفته شده است. ظرفیت این پلنت ۲٫۵ میلیون تن آهناسفنجی است که از میزان در نظر گرفته شده در طراحیهای اولیه بیشتر است. در فرایند طراحیشده این پروژه، در دمایی در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، اکسیژن از سنگآهن خارج میشود و آهناسفنجی احیامستقیمشده (DRI) تولید میشود. این محصول آهناسفنجی درحالیکه هنوز داغ است، به فولاد مذاب در کورههای ذوب پاییندستی وارد میشود. قرار دادن دو کوره مبدل برای ذوب بلافاصله در مجاورت کارخانه احیامستقیم به ذخایر آهن جامد تولیدشده در آنجا اجازه میدهد تا فوراً به فولاد مذاب تبدیل شوند. این باعث میشود کل فرایند کارآمدتر باشد. این کارخانه با دو کوره ذوب بهطور بهینه با زیرساختهای فولادی اطراف پلنتهای موجود ادغام خواهد شد. ظرفیت خروجی واحد ذوب ۲٫۳ میلیون تن در سال خواهد بود. تمام مراحل بعدی تولید میتواند در ساختار کارخانه موجود، از جمله کارخانههای نورد پاییندستی انجام شود و بنابراین یک تحول کارآمد را ممکن میسازد.
جنبه مثبت دیگر این پروژه رویکرد بدون ضایعات آن (zero-waste) است که در آن سرباره حاصل از کورههای ذوب یک محصول زائد نیست و میتواند به سرباره کوره بلند دانهبندی شده اضافه شده و بهویژه بهعنوان یک جایگزین کلینکر با صرفهجویی زیاد در CO2، در صنعت سیمان استفاده شود. این شرکت برنامهریزی برای تولید حدود ۵ میلیون تن فولاد کم دیاکسید کربن تا سال ۲۰۳۰ را انجام داده است که باعث صرفهجویی در CO2 بیش از ۳۰ درصد میشود. (تصویر ۹)
ساخت قریبالوقوع یکی از بزرگترین پلنتهای احیامستقیم هیدروژنی که تا به امروز برنامهریزی شده است، نوآوری و اشتغال را در منطقه روهر و فراتر از آن ایجاد خواهد کرد. البته زمانی که قرار است این پلنت در سال ۲۰۲۷ راهاندازی شود، هیدروژن سبز هنوز به مقدار کافی در دسترس نخواهد بود. بنابراین بسیار مهمتر است که پلنت احیامستقیم را بتوان ابتدا با گاز طبیعی راهاندازی کرد و امکان استفاده از هیدروژن آبی را بهعنوان یک فناوری بعدی فراهم کرد. ترکیب هوشمند با واحدهای ذوب جدید توسعه یافته میتواند بهعنوان الگویی برای بسیاری از پروژههای کربنزدایی دیگر در صنعت فولاد در سراسر جهان باشد. همزمان، این شرکت در حال سرمایهگذاری در کربنزدایی مراحل پاییندستی تولید، یعنی کربنزدایی کارخانههای نورد و عملیات پاییندستی بعدی نیز است.
مدیریت ارشد فناوری شرکت فولاد Thyssenkrupp، برای ادامه تحول بدون تأخیر فولادسازی سبز این شرکت، در حال برنامهریزی برای اجرای قراردادهای ساخت و راهاندازی تکمیلی است.
ماکت طرح شرکت تیس نکروپ آلمان
معرفی پروژه تولید فولاد سازگار با محیطزیست Carbon2Chem
پروژه Carbon2Chem چگونگی استفاده از گازهای ذوب حاصل از تولید فولاد را برای تولید محصولات اولیه ارزشمند مانند سوخت، پلاستیک یا کود بررسی میکند. رویکرد پروژه Carbon2Chem این است که به میزان ۲۰ میلیون تن از انتشار سالانه CO2 صنعت فولاد آلمان را در این راه استفاده کند. در فاز دوم (عملیاتی) پروژه Carbon2Chem فرایندهای توسعهیافته را برای پیادهسازی در مقیاس بزرگ مورد ارزیابی قرار میدهد و بنابراین زیربنای صنعتی را برای فرایندهای تولید فولاد با میزان انتشار کم گازهای گلخانهای ایجاد میکند. برای رسیدن به این اهداف، وزارت علوم و آموزش عالی آلمان بودجه این پروژه را با بیش از ۱۴۵ میلیون یورو از سال ۲۰۱۶ تا سال ۲۰۲۵ تأمین میکند که البته قابل تمدید است.
از سال ۲۰۱۶، شرکتهای صنعتی متعددی با جوامع علمی، انستیتوها و دانشگاههای مختلف ازجمله ماکسپلانک و فراونهوفر برای ایجاد راهحلی برای تبدیل گازهای زائد فرایندهای آهنسازی و فولادسازی ازجمله کورههای بلند به مواد پایه برای تولید سوخت، پلاستیک یا کود همکاری میکنند. شریک مهم دیگر این پروژه هیدروژن موردنیاز برای این منظور را از الکتریسیته سبز با روش الکترولیز تولید میکند. در فازهای آینده پروژه، تمرکز بر انتقال این مفهوم اساسی به سایر منابع کلان انتشار CO2 مانند کارخانههای زبالهسوز و کارخانههای سیمان خواهد بود.
پروژه Carbon2Chem
از زمان آغاز پروژه در مارس ۲۰۱۶، Carbon2Chem پشرفت قابلتوجهی داشته است. در سپتامبر ۲۰۱۸ مرکز فنی مشترک با شرکت فولادسازی Thyssenkrupp در شهر Duisburg افتتاح شد. این تنها سایت در جهان است که در آن فرایندهای تولید جداگانه و مستقل این مفهوم در عمل گرد هم آمده و تحت شرایط صنعتی با گازهای خروجی واقعی آزمایش میشود. علاوه بر این، در مارس ۲۰۱۹ آزمایشگاه متعلق به خود پروژه در انستیتوی Fraunhofer UMSICHT در اوبرهاوزن افتتاح شد. کنسرسیوم شرکتها و نهادهای همکار در این پروژه با استفاده از ۵۰۰ مترمربع فضای آزمایشگاهی و ۳۰ دفتر کاری یا اداری، درخصوص فرایندهای تصفیه گاز و تولید متانول و الکلهای درجه بالاتر با یکدیگر همکاری میکنند. در فاز عملیاتی پروژه Carbon2Chem، فرایندها و فناوریهایی که در حال حاضر تحقیق و توسعه پیدا کرده است برای مرحله صنعتیسازی که از سال ۲۰۲۵ شروع میشود اعتبارسنجی خواهند شد.
نمایندگان شرکتها و مراکز Thyssenkrupp AG، MPI-CEC و FhG-UMSICHT بهعنوان هماهنگکنندههای اصلی پروژه Carbon2Chem را مدیریت میکنند و ارتباطات داخلی و خارجی را رصد میکنند. نقطه شروع تکنولوژیکی و توسعه فناوری این مفهوم تشکیل ترکیب، تصفیه و عملیات تکمیلی بر روی گازهای خروجی در سایت Thyssenkrupp در دویسبورگ است. بر این اساس، سه زیرگروه پروژه در حال توسعه مسیرهای مختلف تولید محصول با صرفه اقتصادی مناسب است: متانول، الکلهای دیگر و پلیمرها. هدف یک پروژه فرعی جداگانه انتقال فناوری Carbon2Chem به منابع انتشار CO2 مختلف مانند صنایع سیمان، نیروگاهها و مراکز زبالهسوز است. همچنین یک پروژه فرعی دیگر تعریف شده که با کمک شبیهسازیها و مدلسازیهای گسترده و جامع، بلوکهای جداگانه پروژه را بهصورت یک شبکه سیستمی بهینه و منسجم درمیآورد. نتایج عمده شامل مطالعات کارایی اقتصادی و تأثیرات زیستمحیطی است. یک پیشزمینه یا زیرساخت مهم برای اجرای موفقیتآمیز پروژه، تأمین هیدروژن برای کارخانه فولاد است. برای پاسخگویی به این پیششرط، زنجیرههای واردات حاملهای انرژی تجدیدپذیر ابتدا مدلسازی و سپس بهصورت تجربی بررسی میشوند.
هیدروژن موردنیاز جهت این راهحل توسط شرکتهایی با استفاده از برق مازاد از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید میشود. یک کارخانه آزمایشی جدید (پایلوت پلنت) که در آن محققان نتایج آزمایشگاهی خود را با گازهای ذوب واقعی آزمایش میکنند، در سپتامبر ۲۰۱۸ در دویسبورگ راهاندازی شد. طی ده سال، پروژه تحقیقاتی Carbon2Chem یک زنجیره ارزش پایدار ایجاد خواهد کرد که بخشهای مختلف را به هم پیوند میدهد تا حفاظت از محیطزیست و آبوهوا موتور محرک ارتقاء نوآوریهای بین بخشی شود. (تصویر ۱۲)
این تنها صنعت فولاد نیست که از نتایج پروژه Carbon2Chem منتفع خواهد شد، زیرا شرکتهای شیمیایی قادر خواهند بود از منابع جدید و پاکی از مواد خام بهرهبرداری کنند. همزمان، بهعنوان برخی اهداف جانبی و مهم، پروژه Carbon2Chem به دو سؤال اصلی گذار انرژی پاسخ خواهد داد: چگونه میتوان انرژی الکتریکی را ذخیره کرد و چگونه میتوان شبکه برق را تثبیت کرد؟
زنجیره ارزش در پروژه Carbon2Chem
پروژه تحقیقاتی Carbon2Chem به هفت زیرپروژه تقسیم میشود:
مدیریت پروژه و یکپارچهسازی سیستم
الکترولیز آب و پایداری شبکه
تولید متانول پایدار
تصفیه و کاتالیز گاز
الکلها و پلی الکلهای بالاتر
پلیمرها
اترهای اکسی متیلن
از طریق پروژه Carbon2Chem، شرکایی از بخشهای علمی و صنعتی در حال ایجاد پلی بین تحقیقات پایه و بازار هستند. وزارت آموزش و تحقیقات فدرال آلمان این پروژه را در مرحله اول با بیش از ۶۰ میلیون یورو تأمین مالی کرد. ۸۴ میلیون یورو دیگر توسط این نهاد برای فاز دوم ارائه شده است. همچنین شرکای درگیر قصد دارند تا سال ۲۰۲۵ بیش از ۱۰۰ میلیون یورو دیگر سرمایهگذاری کنند و بیش از یک میلیارد یورو را برای اجرای تجاری در نظر گرفتهاند.
معرفی پروژه فناوری تولید فولاد سبز Power4Steel
پروژه کربنزدایی Power4Steel یک ابرپروژه تولید فولاد سبز است که توسط هلدینگ آلمانی Stahl-Holding-Saar یا بهاختصار SHS با هدف کاهش شدید انتشار گازهای گلخانهای تا سال ۲۰۴۵ و دستیابی به یک تولید فولاد بدون ردپای کربن تعریف شده است. وزارت فدرال امور اقتصادی و حفاظت از آبوهوای آلمان با نام اختصاری (BMWK) پروژه کربنزدایی Power4Steel را در راستای صنعت تولید فولاد سبز تأمین مالی میکند. کل بودجه کمکهزینه این پروژه از طرف دولت در حدود ۲٫۶ میلیارد یورو است و کل سرمایهگذاری پروژه در چند سال آینده بیش از ۳٫۵ میلیارد یورو خواهد بود. جزو اهداف این پروژه است که از سال ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۸، حداکثر ۳٫۵ میلیون تن فولاد سبز در سال توسط هلدینگ SHS تولید شود. این امر در شرکتهای تابعه این هلدینگ یعنی کارخانههای Dillinger و Saarstahl و ROGESA تضمین خواهد شد.
نقشه راه کلی این پروژه گذار از تولید فولاد خام از مسیر فعلی کوره بلند-کنورتور به مسیر احیامستقیم هیدروژنی و کوره قوس الکتریکی به همراه افزایش چشمگیر قراضه بهعنوان ماده اولیه (توسعه مسیر فولادسازی ثانویه) است.
خلاصهای از کلیات برنامه زمانبندی پروژه به شرح زیر است:
نقطه شروع پروژه به سال ۲۰۲۰ برمیگردد، جایی که برای اولین بار در آلمان، هیدروژن نهتنها در یک کارخانه آزمایشی یا پایلوت پلنت، بلکه در مقیاس صنعتی در تولید فولاد در دیلینگن، در کورههای بلند ROGESA Saar mbH (شرکت تابعه مشترک Saarstahl و Dillinger) استفاده شد. در ماه دسامبر ۲۰۲۲، هیئتهای نظارتی هلدینگ SHS، و هیئتامنای متشکل از مدیران شرکتهای تابعه تصمیم به سرمایهگذاری حدود ۳٫۵ میلیارد یورو (شامل بودجه کمکهزینه عمومی نیز میشود) روی این پروژه گرفتند.
قرار شد پروژه Power4Steel در سایت Saarland ساخته و راهاندازی شود. تقریباً یک سال بعد، راه برای توسعه ساختار تولید فولاد سبز در هموارتر شد: کمیسیون اتحادیه اروپا تأمین مالی پروژه Power4Steel را به مبلغ ۲٫۶ میلیارد یورو از بودجه دولتهای فدرال و ایالتی تأیید کرد. در سال ۲۰۲۴ برنامهریزی برای طراحی و ساخت یک کارخانه تولید DRI بر پایه هیدروژن و یک کوره قوس الکتریکی (EAF) در دیلینگن و یک کوره EAF دیگر در VÖlklingen شروع شده است.
طبق نقشه راه برنامهریزیشده، قرار است در سال ۲۰۲۷ کارخانه احیامستقیم هیدروژنی تولید DRI راهاندازی شود. همچنین قرار است در همین سال راهاندازی دو کوره قوس الکتریکی (EAF) یکی در Dillingen و دیگری در VÖlklingen برای تولید مجموع حدود ۳٫۵ میلیون تن فولاد خام در سال برای فاز اول پروژه برنامهریزی شده است.
در سال ۲۰۲۸ محصولات نهایی فولاد سبز با ردپای CO2 کاهش یافته که در دو سایت بالا تولید شدهاند روانه بازار میشوند. در ادامه، در سال ۲۰۳۰ با از مدار تولید خارج کردن یک کوره بلند شاهد کاهش ۵۵ درصدی انتشار CO2 در این گروه فولادسازی خواهیم بود. این میزان کاهش یعنی سالانه ۴٫۸ میلیون تن CO2 کمتر راهی اتمسفر خواهد شد. این بدان معناست که تا ۷۰ درصد کل محصول تولیدی این هلدینگ در آن زمان شامل محصولات فولادی سبز خواهد بود. نهایتاً تا سال ۲۰۴۵ قرار است در فاز دوم پروژه سومین کوره قوس الکتریکی گروه ساخته و راهاندازی شود. برنامهریزی شده است که از سال ۲۰۴۵ تولید بیش از ۴٫۹ میلیون تن فولاد سبز بدون ردپای کربن در این گروه اتفاق بیفتد.
هلدینگ SHS بهعنوان سومین تولیدکننده فولاد آلمان مسئول اشتغال حدود ۱۳۰۰۰ نفر است. طبق برآوردهای این گروه جهت مصرف این پروژه، از سال ۲۰۳۰ به میزان حدود ۵۰ هزار تن H2 در سال نیاز خواهد بود. در آینده تقاضای هیدروژن ممکن است به ۱۲۰ هزار تا ۱۵۰ هزار تن در سال افزایش یابد. بهمنظور تأمین هیدروژن سبز این پروژه که با نام Pure Steel+ نیز شناخته میشود، هلدینگ SHS در تلاش است تا با مشارکت شرکتهای محلی یک شبکه تولید و تأمین هیدروژن را با نام MosaHYc در منطقه Grande Région راهاندازی کند. همچنین اجرای تمامی این پروژهها میتواند باعث ایجاد ۲۰ هزار شغل پایدار در این منطقه شود. بهعنوان مهمترین نمونه شرکت EnBW، یکی از بزرگترین شرکتهای انرژی در آلمان و اروپا، برق سبز را از مزرعه بادی فراساحلی «He Dreiht» به هلدینگ SHS بهمنظور دگرگونی به سمت صنعت فولاد سبز تحویل خواهد داد.
معرفی پروژه احیامستقیم به کمک هیدروژن در گروه چینی Baosteel
صنعت فولاد در چین یکی از آلایندهترین بخشهای این کشور در زمینه انتشار گازهای گلخانهای به شمار میرود. دولت چین بهمنظور رفع چالشهای زیستمحیطی داخلی و نیز در راستای کاهش فشارهای بینالمللی به دنبال تعریف و اجرای پروژههای کلان با اهداف کربنزدایی از صنعت فولاد در این بخش بوده است. دولت چین دستورالعملی را در مورد توسعه و ارتقاء کیفیت صنعت آهن و فولاد صادر کرده که در آن تصریح میشود صنعت آهن و فولاد چین اساساً با هدف تشکیل یک الگوی توسعه با کیفیت بالا با طرح و ساختار معقول، تأمین پایدار منابع و زیرساختهای فنی پیشرفته توسعه خواهد یافت. نتیجه آن تولید محصولات با کیفیت بالا و برندهای برجسته در سطح جهانی، سطح بالای هوشمندسازی، قابلیت رقابت قوی در سطح بینالمللی و همچنین توسعه سبز، کمکربن و پایدار است که در این راستا اهداف کوتاهمدتی تا سال ۲۰۲۵ تعریف شدهاند. با هدف افزایش توان رقابتی در آینده، تعدادی از شرکتهای پیشرو فولادی چینی نیز پروژههای آزمایشی، پایلوت پلنت و صنعتی تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن را آغاز کردهاند.
شرکت هلدینگ فولادی بائوو چین (China Baowu Steel Group Corporation) یا بهاختصار گروه Baowu Steel که مقر آن در شانگهای است، یک شرکت دولتی است که مستقیماً توسط دولت مرکزی چین اداره میشود. طبق آمار رسمی WSA در سالهای اخیر (از سال ۲۰۲۰ تاکنون) این هلدینگ با پشت سر گذاشتن گروه آرسلورمیتال، بزرگترین مجموعه تولیدکننده فولاد در جهان بوده است. هلدینگ فولادی Baowu بهعنوان بزرگترین گروه فولادی جهان در بین Fortune Global 500 در جهان رتبه ۴۴ را دارد. در سال ۲۰۲۲، هلدینگ Baowu بیش از ۱۳۲ میلیون تن فولاد تولید کرد و مجموع درآمد عملیاتی ۱٫۱۶ تریلیون یوان را به ثبت رساند. گروه فولادی Baowu سند چشمانداز کاهش کربن خود را در سال ۲۰۲۱ مطابق با اهداف بینالمللی منتشر کرده است. در این سند بیان شده که این گروه تا سال ۲۰۲۳ به اوج انتشار کربن خواهد رسید و پس از آن در روندی کاهشی تا سال ۲۰۳۵ انتشار کربن را در حدود ۳۰ درصد کاهش خواهد داد و در نظر دارد تا سال ۲۰۵۰ به تولید کربن خنثی (بدون ردپای کربن) دست پیدا کند.
فرایندهای احیامستقیم در کورههای شافتی مبتنی بر هیدروژن بهعنوان یک دسته از فناوریهای امیدوارکننده و کاربردی برای دستیابی به تولید آهن بدون ردپای کربن در نظر گرفته میشوند. گروه فولادی Baowu اعلام کرد که اولین واحد احیامستقیم بر پایه گاز این هلدینگ در پلنت فولادسازی ژانجیانگ (Zhanjiang) در راستای دستیابی به چشمانداز تولید فولاد سبز در آخرین روزهای سال ۲۰۲۳ (۲۳ دسامبر) با موفقیت تولید خود را آغاز کرد. این واحد دارای یک کوره شافتی با ظرفیت تولید ۱ میلیون تن آهناسفنجی در سال مبتنی بر گازهای احیایی، شامل هیدروژن و قابلترکیب با دیگر گازهای احیایی، ادعا دارد جزو اولین پروژههای فولاد سبز در صنعت فولاد چین بوده است. این واحد اولین واحد احیامستقیم در چین بر پایه ترکیب گازهای احیاکننده شامل هیدروژن، گاز ککسازی (COG) و گاز طبیعی (NG) است که البته قابلیت کار با ۱۰۰ درصد هیدروژن را نیز بهعنوان گاز احیایی با همین تأسیسات موجود دارد.
برنامه زما نبندی کاهش نشر گازکربنیک بائواستیل
بائو استیل در شانگهای
به دلیل امکان استفاده از گازهای فرایندی کارخانه فولادسازی یکپارچه موجود این هلدینگ (مانند COG) که تولید آن بر اساس مسیر کوره بلند است، این واحد در کنار کارخانهای مذکور ساخته شده است. پلنت اولیه موجود با استفاده از سه واحد ککسازی و سه کوره بلند، دارای ظرفیت تولید ۲/۹ میلیون تن آهن، ۱۰ میلیون تن فولاد خام و ۳۸/۹ میلیون تن محصولات نورد شده در سال است. به گفته این شرکت، در مقایسه با تأسیسات سنتی آهنسازی مبتنی بر ککسازی و کوره بلند، این کارخانه احیامستقیم میتواند سالانه ۵۰۰ هزار تن انتشار CO2 را برای تولید مقادیر مشابه آهن خام کاهش دهد. ساخت این پروژه در ۱۵ فوریه ۲۰۲۲ آغاز شد و کوره شفتی با قابلیت استفاده از هیدروژن در آوریل ۲۰۲۳ نصب شد.
قرارداد اولیه این پروژه بین شرکت مهندسی Sinosteel Engineering & Technology واقع در پکن، با شرکت Tenova که توسعهدهنده پیشرو و ارائهدهنده راهحلهای پایدار در صنعت آهن و فولاد است، بسته شد. قرارداد شامل طراحی، ساخت و راهاندازی واحد یک میلیون تنی آهناسفنجی بر پایه هیدروژن با استفاده از تکنولوژی احیامستقیم ENERGIRON®ZR بوده است. این فناوری که بهطور مشترک توسط شرکتهای Tenova و Danieli توسعه یافته است، بر اساس ادعای آنها، انعطافپذیرترین فناوری احیامستقیم برای تولید آهناسفنجی از نظر گازهای احیایی مورداستفاده در فرایند است و در حال حاضر برای رسیدن به کاهش حداکثری انتشار CO2 طراحی شده است. این سفارش، دومین سفارش در چین (بعد از سفارش هلدینگ HBIS) برای این شرکت بهمنظور راهاندازی پلنت احیامستقیم ENERGIRON®ZR به شمار میرود. این کارخانه همچنین بهگونهای طراحی شده است که قابلیت جذب، جمعآوری و فروش CO2 را در بازارهای تجاری داشته باشد. این امر باعث کاهش بیشتر انتشار گاز CO2 کارخانه و ایجاد درآمد اضافی خواهد شد. در حال حاضر محصول این کارخانه آهناسفنجی سرد است که عملیات کاهش دمای محصول توسط یک خنککننده خارجی انجام میشود. البته این تأسیسات قابلیت ارتقا برای تولید و انتقال احتمالی آهناسفنجی داغ در آینده را نیز دارد (با استفاده از سیستم اثباتشده HYTEMP)، چراکه در طرح توسعه آن کوره قوس الکتریکی EAF جدید دیده شده است که در کنار واحد احیامستقیم قرار خواهد گرفت.
