对现有高炉的新改造可以减少90%的炼钢排放

伯明翰大学的研究人员为现有的钢铁熔炉设计了一种新的改造方案，可以将炼钢行业的二氧化碳(CO2)排放量减少近90%。

这种彻底减少是通过“闭环”碳回收系统实现的，该系统可以替代目前高炉-碱性氧气炉系统中通常使用的90%的焦炭，并产生氧气作为副产品。

该系统由伯明翰大学化学工程学院的YulongDing教授和HarrietKildahl博士设计，在《清洁生产杂志》上发表的一篇论文中详细介绍了该系统，该论文表明，如果仅在英国实施，它可以节省成本五年内减少12.8亿英镑，同时将英国整体排放量减少2.9%。

丁教授说：“目前钢铁行业脱碳的建议依赖于逐步淘汰现有工厂并引入由可再生电力驱动的电弧炉。然而，电弧炉工厂的建设成本可能超过10亿英镑，这使得这种转变在经济上不可行在剩余的时间内满足巴黎气候协议。我们提议的系统可以改装到现有工厂，这降低了搁浅资产的风险，并且立即可以看到CO2的减少和成本节约。

世界上大部分的钢铁都是通过高炉生产的，高炉从铁矿石中生产铁，碱性氧气转炉将铁变成钢。

该工艺本质上是碳密集型工艺，使用焦炉中煤炭干馏产生的冶金焦炭，焦炭与热风鼓风中的氧气反应生成一氧化碳。它与熔炉中的铁矿石反应生成CO2。炉顶煤气主要含有氮气、CO和CO2，​​在热风炉中燃烧使鼓风温度达到1200至1350摄氏度，然后送入炉内，CO2和N2(也含有NOx)排放到环境中。

新型回收系统从炉顶气中捕获CO2并使用称为“钙钛矿”材料的结晶矿物晶格将其还原为CO。选择这种材料是因为反应发生在一定温度范围内(700-800摄氏度)，可以由可再生能源提供动力和/或使用连接到鼓风炉的热交换器产生。

在高浓度的CO2下，钙钛矿将CO2分解为氧气，氧气被吸收到晶格中，CO被送回高炉。钙钛矿可以在低氧环境中发生的化学反应中再生为原始形式。产生的氧气可用于转氧转炉炼钢。

钢铁制造是所有基础工业部门中最大的CO2排放源，占全球排放量的9%。根据国际可再生​​能源机构(IRENA)的说法，到2050年必须将排放量减少90%，才能将全球变暖限制在1.5摄氏度以内。

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