氫冶金能夠為工業(yè)綠色升級帶來了什么？

引言一直以來，氫冶金工藝因其低碳低能耗特征受到業(yè)內(nèi)關(guān)注，行業(yè)內(nèi)對于該工藝的探索一直熱度不減。 現(xiàn)有的氫冶金技術(shù)研究逐漸朝著多元化的方向邁進(jìn) 氫氣－一氧化碳混合氣制鐵、純氫煉鐵等技術(shù)正逐漸被解鎖，這對于我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的順利實現(xiàn)意義非凡。

什么是氫冶金？氫冶金為工業(yè)綠色升級帶來了什么？

過去十年間，世界主要產(chǎn)鋼國開始致力于開發(fā)能夠顯著降低CO?排放的突破性低碳煉鋼技術(shù)，其中氫冶金應(yīng)運而生。

氫能作為高能量密度、無污染排放的二次能源，是有效耦合傳統(tǒng)化石能源和可再生能源，構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的重要選擇。以氫代替碳，將促進(jìn)鋼鐵行業(yè)向綠色低碳、高質(zhì)量地發(fā)展。

全球氫冶金技術(shù)尚處于研發(fā)、試驗階段

縱向來看，全球氫冶金項目研究可以分三步走第一步，2025年前，建立中試裝置研究大規(guī)模工業(yè)用氫能冶煉的可行性；第二步，到2030年，實現(xiàn)以焦?fàn)t煤氣、化工等副產(chǎn)品中產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)；第三步，到2050年，實現(xiàn)綠色經(jīng)濟氫氣的工業(yè)化生產(chǎn)，并進(jìn)行鋼鐵高純氫能冶煉，其中氫能以水電、風(fēng)電及核電電解水為主。

橫向來看，國外相對國內(nèi)對氫冶金的布局更早一些。多家鋼鐵企業(yè)對氫冶金項目大都進(jìn)入了建設(shè)或者試驗階段，隨著歐盟“2030年氣候和能源政策目標(biāo)”的發(fā)布，高能耗、高污染的歐洲鋼鐵行業(yè)不得不將節(jié)能減排重視程度提升至同增長利潤相等的高度。目前歐洲開展氫冶金研究和實踐的鋼鐵企業(yè)主要有安賽樂米塔爾、瑞典鋼鐵公司、薩爾茨吉特、蒂森克虜伯、奧鋼聯(lián)及普銳特等。

再看看國內(nèi)，我國是世界上鋼鐵消費大國，鋼鐵制造同樣位居世界前列。逐年不斷攀升的鋼鐵產(chǎn)能意味著我國距離真正意義上的鋼鐵產(chǎn)能達(dá)峰尚需要一段時間，保守估計未來十年我國的鋼鐵生產(chǎn)依舊保持較好的發(fā)展勢頭，如果保證二氧化碳排放量的有效控制，將影響我國碳達(dá)峰這一目標(biāo)的實現(xiàn)。

我國現(xiàn)有的煉鋼技術(shù)主要有兩大類，即長流程與短流程，其中，長流程中涉及到大量含碳元素原料的使用；而短流程中因為大量使用電力，鑒于我國目前仍主要依靠火力進(jìn)行發(fā)電，電爐的大面積使用也會間接造成大量碳排放。

基于此，鋼鐵行業(yè)普遍將研究重心由改進(jìn)現(xiàn)有煉鐵設(shè)備向引入清潔原料方向轉(zhuǎn)移。眾多新煉鐵技術(shù)中，氫冶金技術(shù)因其天然具備的環(huán)境友好性這一重要特征已然成為眾多新型冶金技術(shù)的首選方案。

但現(xiàn)階段，我國氫冶金技術(shù)還處于起步階段，多數(shù)企業(yè)仍處于項目規(guī)劃，簽訂合作協(xié)議的階段，只有少數(shù)企業(yè)設(shè)立了以清潔能源生產(chǎn)氫氣作為冶煉能源的目標(biāo)，未來潛能巨大。

工業(yè)綠色升級下 如何實現(xiàn)合作共贏

政策方面，中國政府對環(huán)境保護(hù)的重視和決心在2020年提出碳中和這一目標(biāo)中再一次得到印證。中國將采取更加有力的政策和措施，力爭于2030年前實現(xiàn)二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

不過目前，我國與氫冶金配套的專項規(guī)劃、政策體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、安全規(guī)范缺乏頂層設(shè)計。同時，我國也在同步出臺一些涉及氫能領(lǐng)域各方面的一系列政策，來推動氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

技術(shù)層面來說，我國鋼鐵企業(yè)正在努力追趕國外的腳步。在上世紀(jì)70年代，我國便開始自行設(shè)計建設(shè)了處理釩鈦磁鐵礦球團的氣基豎爐；到了80年代，寶鋼開展了BL法煤制氣－豎爐生產(chǎn)直接還原鐵半工業(yè)化試驗研究；進(jìn)入新世紀(jì)，中晉太行建成年產(chǎn)30萬噸DRI的焦?fàn)t煤氣－豎爐直接還原項目；再到最近，河鋼集團與意大利特諾恩集團（tenova）正式簽署協(xié)議，攜手建設(shè)具有示范意義的氫能源開發(fā)和利用工程，包括一座年產(chǎn)60萬噸的ENERGIRON直接還原廠，并計劃于2021年底投產(chǎn)。

總結(jié)

一直以來，我國氫冶金工藝由于技術(shù)、成本等因素制約一直未迎來高速發(fā)展。但在碳中和這一新形勢下，依托氫冶金工藝的發(fā)展將再次獲得全新動力。

相信在不遠(yuǎn)的將來，我國氫冶金工藝將不斷成熟，并逐漸成為礦石冶煉主力軍，引領(lǐng)更新的工業(yè)清潔生產(chǎn)潮流。