氫冶金因其降碳減排效果顯著，成為鋼鐵工業實現高質量發展的重要途徑，目前已有多家企業積極布局相關業務。業內專家認為，以氫冶金為抓手，鋼鐵企業在實現節能減排、低碳轉型的同時，可布局氫能下游產業鏈，進一步降低制氫用氫成本，拓寬鋼鐵產業氫能應用空間。
近日，工信部、國家發改委、生態環境部聯合發布《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》（下稱《意見》），其中在氫能方面，指出將制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術研發應用。
記者了解到，氫冶金以其巨大的減排優勢，已成為鋼鐵企業低碳轉型的重要方向。隨著“雙碳”目標的深入推進，鋼鐵企業降碳減排需求日漸迫切。由“碳冶金”向“氫冶金”轉變，鋼鐵企業有望進一步加快綠色低碳轉型，助力氫能與鋼鐵產業雙贏發展。
今年已有近10個項目落地
《意見》同時提出，到2025年，鋼鐵行業研發投入強度力爭達到1.5%，氫冶金、低碳冶金、潔凈鋼冶煉等先進工藝技術取得突破進展。在此背景下，河鋼集團、寶武集團、鞍鋼集團等各大鋼鐵企業陸續提出碳達峰碳中和計劃，相繼加入氫冶金項目布局行列。
事實上，早在2019年11月，河鋼集團就宣布將聯合建設全球首例氫冶金示范工程。此后，寶武集團、鞍鋼集團、寶鋼集團均宣布將提升減碳工藝技術能力。在政策和企業的推進下，國內氫冶金發展迅速，相關項目落地速度明顯加快。今年2月，寶鋼湛江鋼鐵零碳示范工廠百萬噸級氫基豎爐工程正式開工；今年4月，國際氫能冶金化工產業示范區新能源制氫聯產無碳燃料項目正式簽約，該項目將建設我國首臺套氫直接還原技術的2×55萬噸直接還原鐵和80萬噸鐵素體不銹鋼綠色冶金項目，并逐步形成綠色低碳冶金產業群。今年以來，全國已有近10個氫冶金項目落地，明確規劃產能達500萬噸。
中冶京誠工程咨詢部總經理、氫能事業部負責人李傳民表示，要實現鋼鐵產業降碳目標，全國氫冶金產能應占到整個鋼鐵產能的9%，以目前鋼鐵行業十億噸的總產能推算，到2060年，我國氫冶金總產能將達到1億噸左右。
降碳減排效果顯著
記者了解到，氫能在冶金領域的創新與應用，將使鋼鐵生產擺脫對化石能源的絕對依賴，從源頭上解決碳排放問題。因此，推動氫冶金及其上下游產業鏈的技術發展，是我國鋼鐵工業實現低碳轉型的重要途徑。
“鋼鐵行業的碳排放量占我國碳排放總量的16%左右，是工業制造領域中碳排放最高的行業。同時，鋼鐵行業也是重點限制的‘兩高’行業。”李傳民指出，在國家降碳、能耗“雙控”的大背景下，鋼鐵行業的減碳降耗、減排減量是重中之重。
要實現降碳減排目標，鋼鐵行業傳統冶金工藝的低碳轉型尤為關鍵。李傳民介紹，我國鋼鐵產量的90%采用“高爐+轉爐”長流程工藝，其工序多、能耗與污染排放大，每生產1噸鋼需要消耗約546千克標準煤、排放1610千克二氧化碳。與此同時，“燒結+焦化+高爐”系統占據了鋼鐵生產總能耗和總碳排放量的90%左右。而從我國鋼鐵企業應用進展來看，氫冶金技術有助于顯著減少碳排放，促進綠色短流程新工藝發展，實現無化石能源冶煉，開辟鋼鐵—化工—氫能耦合降碳路線。
對此，已有鋼鐵企業以氫為抓手，加速推進低碳轉型進程。河鋼工業技術氫能項目經理陳波介紹，到2025年，河鋼在集團內將推廣應用360萬噸規模的氫治金工程。通過推廣應用氫燃料車輛和氫治金工程，可每年減排二氧化碳380萬噸、污染物100萬噸，相當于減少200萬噸鋼鐵產能的碳排放。
豐富應用場景挖掘降本空間
上述專家進一步表示，以氫冶金為抓手，鋼鐵企業在實現節能減排、低碳轉型的同時，可布局氫能下游產業鏈，進一步降低制氫用氫成本，拓寬鋼鐵產業氫能應用空間。
受成本制約影響，現階段，氫冶金的主要氫源仍以焦爐煤氣產出的灰氫為主。總體而言，鋼鐵行業氫冶金應用仍面臨綠氫成本偏高、技術應用缺乏經驗、儲運經濟性有待提升等一系列挑戰。
對此，部分鋼鐵企業已開始著手布局綠氫產能，并延伸氫能產業鏈，聯合上下游共同推進全產線降本。陳波指出，河鋼集團宣鋼公司將在一期年產60萬噸焦爐煤氣重整氫冶金的基礎上，發揮張家口風電及光伏制氫優勢，開發二期60萬噸綠氫冶金項目，實現全過程零碳綠色鋼鐵制造。下一步，河鋼將聯合更多企業圍繞分布式綠色能源利用、氫氣制備與存儲等領域關鍵技術，共同研發以氫能為核心的新型鋼鐵冶金生產工藝。
在上海捷氫科技股份有限公司北方大區總經理馮罡看來，鋼鐵行業本身對煤、焦、鋼等貨物有巨大的運輸需求，同時煉焦過程中產生的大量富氫氣體，通過提純可用于為加氫站提供氫源。“氫燃料汽車、鋼鐵廠等相關應用場景，在原材料采購、原材料運輸、生產性物流和成品外送4個環節，比電動重卡，氫能重卡更適應多點運輸、中長途運輸或貨源不穩定的場景。”
去年5月，山東泰山鋼鐵集團加氫母站在山東省濟南市萊蕪區投產運營，同時，泰山鋼鐵集團已投入運營第一批10輛氫能重卡，下一步計劃再投產300輛。上述人士提出，隨著氫能需求的不斷提升，未來綠氫與鋼鐵產業將在冶金、交通等領域深度融合。
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