有效降低CO2排放的鋼鐵新工藝ULCOS隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，全球能源大量消耗，二氧化碳排放量劇增，其對(duì)人類社會(huì)造成的危害是無(wú)法估量的。由于二氧化碳等氣體帶來(lái)的溫室效應(yīng)，致使冰川融化、海平面上升、自然災(zāi)害頻發(fā)，直接威脅人類生存和社會(huì)發(fā)展。二氧化碳減排問(wèn)題已經(jīng)不容忽視，國(guó)內(nèi)外一些大型鋼鐵企業(yè)已經(jīng)把二氧化碳減排研究提上重要日程。根據(jù)目前的技術(shù)條件，在鐵礦石冶煉生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步降低二氧化碳排放的技術(shù)已經(jīng)接近極限，只有技術(shù)突破才能將排放量大幅度減少。歐洲鋼鐵業(yè)者在國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)的協(xié)調(diào)下，由安賽樂(lè)米塔爾公司牽頭對(duì)“超低二氧化碳排放(ULCOS)”項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)。ULCOS作為一項(xiàng)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，旨在開(kāi)發(fā)突破性的煉鋼工藝，達(dá)到二氧化碳減排的目標(biāo)。ULCOS的研究包括了從基礎(chǔ)性工藝的評(píng)估到可行性的研究實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作。從所有可能減排二氧化碳的潛在技術(shù)中進(jìn)行分析，選擇出最有前景的技術(shù)。以成本和技術(shù)可行性為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇，對(duì)其工業(yè)化示范性水平進(jìn)行評(píng)估，最后實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。這個(gè)項(xiàng)目集中了歐洲48個(gè)鋼鐵公司、研究院所的力量，預(yù)算4400萬(wàn)歐元，旨在通過(guò)突破性的技術(shù)發(fā)展，比如回收高爐煤氣，利用氫氣和生物質(zhì)能，開(kāi)發(fā)分離二氧化碳以及如何在適合的地理結(jié)構(gòu)中貯存二氧化碳等技術(shù)，使鋼鐵工業(yè)的二氧化碳排放量進(jìn)一步減小30%?70%。這個(gè)項(xiàng)目分三個(gè)階段實(shí)施。第一階段是從2004年到2009年。這一階段的主要任務(wù)是分別測(cè)試以煤炭、天然氣、電以及生物質(zhì)能為基礎(chǔ)的鋼鐵生產(chǎn)路線，是否有潛力滿足鋼鐵業(yè)未來(lái)減排二氧化碳的需求；第二階段是從2009年到2015年，這一階段則是在第一階段測(cè)試成果的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)有工廠進(jìn)行兩個(gè)相當(dāng)于工業(yè)化的試驗(yàn)，并且至少運(yùn)行一年，檢驗(yàn)工藝中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以便進(jìn)行修正，并且估算投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用；第三階段的主要任務(wù)是在2015年以后，在對(duì)第二階段工業(yè)化實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，建設(shè)第一條工業(yè)生產(chǎn)線，這個(gè)階段有別于一般意義上的研發(fā)，它將成為真正的工業(yè)實(shí)踐，而且在該階段，這個(gè)項(xiàng)目會(huì)受到歐盟在財(cái)政上的大力支持。ULCOS項(xiàng)目引入了很多較為先進(jìn)的理念，如高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)，二氧化碳捕集和貯藏及氫能源的利用等等?，F(xiàn)階段ULCOS項(xiàng)目研究的重點(diǎn)課題就是新型無(wú)氮?dú)飧郀t技術(shù)（TGRBF）——高爐爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)。針對(duì)傳統(tǒng)高爐，新技術(shù)突破需要針對(duì)以下幾方面進(jìn)行研究：1、焦炭燃燒的利用率（不存在預(yù)燃燒和后燃燒）；2、熔煉過(guò)程中減少焦炭的需求量；3、大幅減少天然氣的使用量；4、脫碳?xì)涞念A(yù)減少和電解；5、中性碳和可持續(xù)性生物能源的利用新高爐技術(shù)將采用爐頂煤氣循環(huán)技術(shù)。在采用該技術(shù)的過(guò)程中，為防止高溫下由于直接還原發(fā)展導(dǎo)致碳消耗量增加的現(xiàn)象，鐵礦的還原全部由上部交換裝置的煤氣來(lái)完成（溫度低于900°C）。為了使鐵礦石充分還原，要把大量的還原氣體噴進(jìn)爐體下部。脫碳后大量的一氧化碳和氫氣聚積在爐頂，在加熱到900C后，噴進(jìn)高爐爐體下部。循環(huán)的煤氣量必須是一定的，風(fēng)口用冷態(tài)的氧氣和循環(huán)煤氣代替空氣，促進(jìn)燃燒。高爐所需的熱量可以通過(guò)煤的燃燒提供，也可以通過(guò)等離子加熱器來(lái)加熱；如果使用等離子，就不再需要額外的氧氣或者煤了。新高爐技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)需要在安賽樂(lè)米塔爾工業(yè)高爐上進(jìn)行，主要研究爐頂煤氣循環(huán)工藝及閉環(huán)操作的可行性。

不過(guò)，新高爐技術(shù)的深入研究需要時(shí)間、資金，同樣也存在風(fēng)險(xiǎn)。目前，該技術(shù)面臨以下技術(shù)難題：1、氧氣鼓風(fēng)口的設(shè)計(jì)；2、回收還原氣體的再加熱；3；噴射口的兩種不同溫度和流量控制；4、全流程的控制

新技術(shù)同樣也存在著冶金技術(shù)上的挑戰(zhàn)，包括:1、如何優(yōu)化鼓風(fēng)口的焦煤噴入；2、高爐爐膛內(nèi)氣體如何有效分布；3、高爐內(nèi)粘著區(qū)和內(nèi)部的回收效果如何；4、對(duì)鐵水質(zhì)量和生產(chǎn)效率有何影響

傳蜿高爐TGRBF〔祥斟）傳蜿高爐TGRBF〔祥斟）二氧化碳減排是全球性問(wèn)題，ULCOS也同樣是國(guó)際性的，需要共同研究可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的項(xiàng)目。國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)與國(guó)際幾大鋼鐵集團(tuán)共同參與到這個(gè)項(xiàng)目中來(lái)，將分散在日本、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大、巴西、中國(guó)及澳大利亞的ULCO