钢铁行业是全球能源消耗和碳排放的主要来源之一，占全球能源需求的8%，并贡献了7-9%的CO₂排放。在推动低碳经济和绿色钢铁生产的背景下，氢气因其高能量密度和零碳排放特性，成为替代天然气的重要研究方向。然而，氢基电弧炉炼钢的实际可行性尚未充分探索，尤其是在澳大利亚的具体条件下。
目前针对氢气替代天然气在电弧炉钢厂的应用研究较为有限，尤其是对部分或完全替代天然气的建模和碳足迹评估研究不足。同时，澳大利亚特定条件下氢气生产成本和环境影响的数据匮乏，对企业和政策制定的参考价值有限。
最近，澳大利亚斯威本科技大学的M. Shahabuddin博士及其团队通过详细的案例研究，系统评估了电弧炉钢厂采用氢气替代天然气的技术经济可行性和碳排放影响。研究结合来自InfraBuild公司迷你钢厂的实际数据，建立了基于流程图的数学模型，分析氢气替代比例下的能量、材料平衡及碳排放减排潜力。结果显示，完全以氢气替代天然气可减少86%的碳排放，同时成本有望在未来显著降低。
相关研究成果以“Substituting natural gas with hydrogen: A case study on mass, energy, and emissions in electric arc furnace steelmaking”为题目发表于Ironmaking & Steelmaking 2024年第51卷第9期。论文作者为：M. Shahabuddin, M. Akbar Rhamdhani, Geoffrey Brooks, Andrea Fontana, Alister King。
研究结果和结论：
氢气需求：完全替代天然气每吨钢需23.5公斤氢气，能耗为2.9 GJ/吨钢。
经济成本：当前（2023年）氢气成本高达每吨钢123美元，天然气仅58美元；到2040年，氢气成本预计可降低至每吨钢44美元。
碳排放：钢厂当前碳排放为735 kgCO₂e/吨钢，其中70%来源于化石电力，30%来源于天然气和其他碳基材料。
减排潜力：如果将天然气完全替代为氢气，并将电力切换为可再生能源，可将碳排放减少至104 kgCO₂e/吨钢，减排率达86%。
发展前景：氢气与可再生能源的结合在未来有望成为绿色钢铁生产的核心技术路径。
该论文中共有图片13张、表格5个，部分图片和表格如下：
图1. 钢厂熔炼车间每吨钢天然气替代率下氢气和天然气需求量
如果您需要论文原文，请在本页最下方留言“2413”。您想看哪方面的文献资料，也请给小编留言。
您可以点击下方“#电炉炼钢”，然后“订阅”该合集，系统将更精准地向你推荐相关资讯。
欢迎投稿，欢迎“点赞、在看”！
