全球钢铁企业“进击”氢冶金
2023-03-10 09:12:51   来源： ()　   评论：0 点击：

氢冶金是钢铁产业和冶金行业低碳转型的重要途径和方向。3月1日，蒂森克虏伯钢铁公司宣布将建造氢能源直接还原工厂，该工厂将实现100% 氢气直接还原与新型熔炼设备相结合，是全球最大的工业脱碳项目之一。

该工厂采用的氢气直接还原是目前氢冶金主要的两种技术路径之一，国内外多家企业都将其作为发展重点进行布局，试点示范项目也在不断推进。总的来看，氢气直接还原技术的发展步伐在不断加快。

示范项目持续推进

凭借出色的减碳效果，氢气直接还原将会是未来氢冶金的主要工艺路线。该工艺通过使用氢气与一氧化碳混合气体作为还原剂，将铁矿石直接还原为铁，再将其投入电炉进行进一步冶炼。

根据还原剂中氢气的含量，氢气直接还原可以分为富氢冶金和全氢冶金：焦炉煤气气基竖炉直接还原铁为富氢冶金，全氢冶金为100% 氢气冶金。氢气直接还原不需要炼焦、烧结、炼铁等环节，能够从源头控制碳排放，所以其减碳幅度可达50%以上，减排潜力巨大。

当前，国外企业在氢气直接还原技术应用上发展迅速。3月1日，蒂森克虏伯钢铁公司与SMS集团签署合同，将为蒂森克虏伯杜伊斯堡钢厂建造首座氢能源直接还原工厂。该工厂将拥有250万吨直接还原铁(DRI)产能，将在未来每年减少超过350万吨的二氧化碳排放，计划于2026年底完工。

2月，欧盟以直接赠款的形式，投入4.6亿欧元资助安赛乐米塔尔西班牙公司建设氢基直接还原铁工厂。该工厂预计于2025年底投产运营，每年可生产230万吨低碳直接还原铁，减少7,090万吨二氧化碳排放；去年10月，Midrex Technologies和SMS集团与瑞典绿色钢铁公司签署协议，计划在博登建设100%氢直接还原铁商业工厂，采用100%绿色氢将每年生产210万吨直接还原铁，该工厂预计于2026年投产。

与此同时，氢气直接还原技术在国内也受到广泛关注，鞍钢、宝钢、河钢、中晋冶金等企业均制定了氢冶金技术发展路线图，开展氢气直接还原技术的研发与项目的投建。

2月，中钢国际接受机构调研时表示，宝钢湛江钢铁零碳示范工厂百万吨级氢基竖炉项目已完成了炉壳首吊，氢基竖炉本体正式进入设备安装阶段，预计于2023年调试投产。该项目位于宝钢湛江钢铁基地，是国内首座年产100万吨冷态直接还原铁氢冶炼炉试验生产线。

2022年12月16日，河钢集团120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通，这是全球首例采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术的氢冶金示范工程；12月，山西省左权县中晋冶金氢基直接还原铁工业化试验装置实现全流程顺利试产，这是全球首套实现规模化试生产的以100% 焦炉煤气为气源的氢基竖炉直接还原铁工艺。

2022年9月，鞍钢万吨级氢冶金项目正式开工。该项目是全球首套绿氢零碳流化床高效炼铁新技术示范项目，可以实现高金属化率直接还原铁的连续生产。该项目预计2023年投入运行，形成万吨级流化床氢气炼铁工程示范。

全球范围内，为了实现碳中和目标，氢冶金正逐渐成为各大钢铁企业重点关注和倾力发展的方向，氢气直接还原作为氢冶金重要的技术路径，其研发和示范应用也在不断加快。

商业化应用仍需时间

目前氢冶金的发展还处于起步阶段，政策引领和补贴扶持对氢冶金技术发展至关重要，大力度的政策支持能为氢冶金技术创新与突破提供有力支撑。

事实上，国家层面已出台氢冶金相关的规划政策。2022年3月23日，国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划》。其中提出，开展以氢作为还原剂的氢冶金技术研发应用，探索氢能冶金示范应用；2月7日，国家发改委、工信部、生态环境部联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》。《意见》要求，力争到2025年，氢冶金、低碳冶金等先进工艺技术取得突破进展，制定氢冶金行动方案，加快推进低碳冶炼技术研发应用。

在今年的两会上，全国政协委员、华北理工大学校长张福成建议：大力发展氢冶金技术，发展氢基直接还原铁、废钢配套电炉的短流程炼钢企业。他表示，采用富氢气体或纯氢气体代替焦炭进行还原炼铁，能够从根本上减少碳排放。

地方层面也出台了相关鼓励政策。今年2月28日，河北省科学技术厅印发的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》中提出，要打造绿色低碳工业流程再造技术示范，实施百万吨级氢冶金技术应用场景示范工程。

业内分析认为，有了政策支持还不够，氢气直接还原要想实现商业化应用，仍然面临着一些关键性的挑战：

1、对原料质量要求高。氢气直接还原要求铁矿品位达到68%以上，脉石含量低于4%，而中国高品位铁矿资源匮乏，无法支撑大规模开展直接还原铁生产；

2、技术难点多。氢还原的补热问题、还原速率、高能耗等难点还待攻克；

3、氢气成本太高。炼钢需要大量的高纯度、低成本氢气，现阶段绿氢成本仍然不低，短期内用氢成本很难下降。

随着国内外企业氢气直接还原项目的持续推进，预计上述技术挑战的攻克只是时间问题。

整体来看，氢气作为高效、清洁、零碳的可持续能源，十分契合钢铁产业绿色低碳转型的发展诉求，将氢气代替碳作为还原剂，能真正做到零碳排放，是钢铁产业发展低碳经济的最佳选择。