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今年以來，我國鋼鐵行業(yè)“雙碳”目標進一步明確。2月，工信部、國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》，提出到2025年，氫冶金、低碳冶金等先進工藝技術(shù)取得突破性進展。據(jù)中鋼協(xié)透露，《鋼鐵行業(yè)碳達峰及降碳行動方案》正在編制，在政策推動下，多家鋼鐵企業(yè)開始探索低碳冶金路徑。

有業(yè)內(nèi)人士提出，在氫能行業(yè)尚處于起步階段的背景下，如何在走上綠色鋼鐵道路的同時，解決技術(shù)、工藝和成本難題，將持續(xù)考驗整個行業(yè)。

氫冶金技術(shù)是重要方向

隨著“雙碳”目標深入推進，鋼鐵企業(yè)降碳減排需求日漸迫切。記者了解到，原料或燃料替代是從源頭減排的重要措施之一，氫冶金技術(shù)利用氫作為還原劑代替碳還原，減少長流程煉鋼二氧化碳排放，已成為鋼鐵企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要方向。

2021年初，中國寶武鋼鐵集團有限公司（以下簡稱“中國寶武”）在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)率先發(fā)布了實現(xiàn)碳達峰碳中和目標時間表，于今年內(nèi)發(fā)布低碳冶金路線圖，提出到2023年力爭實現(xiàn)碳達峰，2025年具備減碳30%的工藝技術(shù)能力，2035年力爭減碳30%，2050年力爭實現(xiàn)碳中和。為充分踐行低碳行動、探索氫冶金技術(shù)，今年2月，中國寶武湛江鋼鐵零碳示范工廠百萬噸級氫基豎爐開工建設(shè)。該項目是國內(nèi)首套百萬噸級氫基豎爐，也是首套集成氫氣和焦爐煤氣進行工業(yè)化生產(chǎn)的直接還原生產(chǎn)線。

除中國寶武外，河鋼集團、日照鋼鐵、中晉太行等鋼鐵企業(yè)從2020年起就開啟氫冶金技術(shù)示范項目，探索更加節(jié)能、綠色的低碳冶金技術(shù)。“鋼鐵是氫能利用的重要環(huán)節(jié)。作為綠色清潔的工業(yè)原料，氫能將廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、石化等行業(yè)，替代煤炭、石油等化石能源，全球鋼鐵行業(yè)都在積極開展氫能冶金實踐。氫能利用有望助推包括鋼鐵行業(yè)在內(nèi)的工業(yè)部門實現(xiàn)深度脫碳。”冶金工業(yè)規(guī)劃研究院副總工程師郜學表示。

應(yīng)用經(jīng)驗尚在累積

需要注意的是，由于氫能產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，綠氫經(jīng)濟性、儲運等環(huán)節(jié)的技術(shù)有待攻關(guān)，基于此，氫與冶煉的結(jié)合在工藝流程、技術(shù)應(yīng)用等方面仍待進一步研究探索。

郜學指出，對于高爐富氫冶煉技術(shù)，國內(nèi)外均處于起步研究階段，噴吹氫氣對高爐熱制度、氫氣利用率、節(jié)碳效果的影響仍待硏究。經(jīng)測算，目前采用富氫高爐煉鐵的成本仍高于傳統(tǒng)高爐，綠氫冶煉尚不具備經(jīng)濟性。“在裝備方面，噴吹裝置的安全穩(wěn)定運行、噴吹裝備的設(shè)計，均需要大量工業(yè)試驗進行摸索才能解決，尚未形成可靠的技術(shù)及裝備。對于全氫大型豎爐直接還原技術(shù)，國內(nèi)外均處于研究階段，由于純氫在豎爐內(nèi)反應(yīng)熱力學和動力學完全發(fā)生變化，對氫氣利用率、反應(yīng)溫度、壓力、裝備產(chǎn)能利用率均有影響，其工藝技術(shù)參數(shù)、裝備設(shè)計均需長期探索和研究。”

此外，氫冶金工藝的市場需求也亟待進一步挖掘。郜學介紹，富氫豎爐直接還原項目產(chǎn)品為直接還原鐵，為電爐冶煉優(yōu)特鋼的優(yōu)質(zhì)原料，但我國電爐鋼占比低，僅占10%，且與高爐生鐵相比，直接還原鐵成本較高，為控制生產(chǎn)成本，國內(nèi)電爐鋼企業(yè)多以廢鋼、熱鐵水、生鐵塊為原料治煉，對直接還原鐵需求不足。

推進產(chǎn)學研深度融合

除聚焦綠氫煉鋼外，鋼鐵企業(yè)還可有更多作為。榮成新能（天津）氫能科技有限公司總經(jīng)理劉志軍稱，為實現(xiàn)氫冶金的突破性技術(shù)應(yīng)用與培育，除冶煉這一環(huán)節(jié)外，還應(yīng)結(jié)合實際場景應(yīng)用、校企合作研究等進行多方面共同推進。“以榮程集團為例，在探索氫冶金高爐、氫能豎爐冶煉技術(shù)研發(fā)與示范等過程中，通過實驗，優(yōu)化、固化工藝流程和工藝參數(shù)，總結(jié)操作經(jīng)驗，并形成理論-工藝-操作完整的氫冶金行業(yè)標準，打造氫能運輸示范應(yīng)用場景，形成產(chǎn)業(yè)商業(yè)應(yīng)用閉環(huán)。同時，依托創(chuàng)新實踐基地、企業(yè)技術(shù)中心等組織機構(gòu)，形成人才培訓基地，為全國氫冶金發(fā)展培養(yǎng)和輸送各類型人才。”

郜學建議，應(yīng)從制氫、儲氫、運氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈角度系統(tǒng)推進氫能利用，特別是結(jié)合我國鋼鐵生產(chǎn)實際應(yīng)用場景，推進產(chǎn)學研用金深度融合。“氫能冶煉減污降碳效果顯著，是鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模脫碳的重要途徑，但現(xiàn)階段相關(guān)工藝成本仍遠高于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。對此，應(yīng)充分發(fā)揮市場化機制在技術(shù)創(chuàng)新等領(lǐng)域的作用，進一步優(yōu)化金融和人才等資源優(yōu)化配置。”

此外，注重強化國際合作也尤為關(guān)鍵。郜學強調(diào)，在國際合作過程中應(yīng)聚焦具體突破環(huán)節(jié)，如氫能煉鐵技術(shù)穩(wěn)定高效運行、儲氫等；在理念、技術(shù)、路徑及管理方法等方面強化國際交流，深化技術(shù)、科研等領(lǐng)域的深度合作。

原標題：鋼鐵企業(yè)謀求以氫代碳