氢基直接还原铁（H₂-DRI）是低碳钢生产的一种替代途径。然而，由于缺乏明确定义的“绿色钢铁”商业模式，从而使其很难与商业天然气DRI竞争。鉴于建立盈亏平衡的H₂价格和H₂-DRI中CO₂减排潜力的重要性，劳伦斯伯克利国家实验室Hanna Breunig对DRI系统的几个设计和运行场景进行了技术经济分析。

本文要点：

1) 结果表明，在综合DRI钢厂中使用可再生H₂用于加热和减少铁矿石可将直接二氧化碳排放量减少85%，但需要每公斤H₂ 1.63美元或更低的H₂采购成本。当仅将H₂用于铁矿石还原时，以每公斤1.70美元的H₂采购成本实现了经济可行性，同时实现了76%的二氧化碳减排。DRI顶部气体中过量H₂比率和H₂循环加压的系统设计优化策略可以进一步提高性能和经济性。

2) 低H₂过剩率极具应用潜力，因为如果在足够高的压力下供应H₂，它可以降低预热能量需求，并提供与静态循环喷射器集成的机会。与天然气DRI相比，利用电弧炉尾气与H₂-DRI协同作用的应用潜力要大得多，并且可以将盈亏平衡的H₂采购成本增加到每公斤H₂ 7美分。

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Fabian Rosner et.al Green steel: design and cost analysis of hydrogen-based direct iron reduction EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE01077E

https://doi.org/10.1039/D3EE01077E