12月23日，中国宝武钢铁建设集团有限公司建设的国内首套百万吨级氢基竖炉项目在广东湛江成功点火投产。

此项目是国内最大的采用多气源并最终实现全氢工业化生产直接还原铁的竖炉。项目的成功投产标志着我国钢铁行业向绿色低碳转型迈出了标志性的一步，将引领传统钢铁冶金工艺变革。

与传统的碳冶金技术相比，氢冶金能够使钢铁生产摆脱对化石能源的依赖，减少碳排放，同时也改变了冶金的生产流程。

传统的高炉炼铁是铁矿石与焦炭进行反应，将铁矿石中的氧化铁还原成单质铁，企业普遍使用“高炉+转炉”的冶炼工艺，这种模式被称为长流程炼钢。

而氢冶金是氢与铁矿石反应，置换出铁矿石中的氧，所生产的直接还原铁（DRI）产品省略了高炉等流程，直接转入电炉，减少工艺流程环节，降低复杂度。

张宣科技技术中心副主任李洋介绍称，“传统的冶炼工艺，以含碳量高的煤和焦炭作为燃料，每生产一吨钢，约排放2吨二氧化碳，其中有1.6吨至1.7吨在高炉环节产生。而氢冶金使用的焦炉煤气，本身含有55%至65%的氢气，可直接利用，还有15%的甲烷可分解为氢气和一氧化碳，最终，还原气体中的氢碳比达到8∶1以上。”

氢冶金短流程是理想的低碳冶金路径之一，是钢铁行业实现碳中和目标的关键技术。

网络公开信息显示，钢铁行业目前每年的二氧化碳排放量约为18亿吨，如果使用氢作为环氧基，每年可减少碳排放约2亿吨。氢冶金将钢铁、化工和氢能等领域结合，通过全新的技术路径，实现降碳目标。

8月25日，国家工信部、发改委、财政部、自然资源部、生态环境部、商务部和海关总署七部委联合印发《钢铁行业稳增长工作方案》。方案中提到，加快推进绿色低碳改造。加大对氢冶金、低碳冶金等低碳共性技术中试验证、产业化攻关的支持力度，对符合条件的低碳前沿技术产业化示范项目研究给予产能置换政策支持。

网络公开信息显示，2023年，我国的氢冶金项目不断发展，总投资已超过500亿。项目涉及高炉富氢冶炼技术、氢气竖炉直接还原技术、氢基熔融还原炼铁技术三个方向。

2023年钢铁企业氢冶金领域布局：

钢铁行业作为实现“双碳”目标的主战场，仅依靠传统冶炼工艺难以实现大规模降碳，因此需要寻找新的技术路径，采用绿色能源进行冶炼。

随着示范工程不断推进，氢冶金技术得到了进一步推广，但氢冶金的大范围应用仍受制于经济性低、技术经验不足等问题。

经济性方面，现阶段的氢冶金工艺成本高于传统冶金工艺，其中包括氢气的制储运成本和碳排放成本，随着用氢成本的降低，氢冶金的成本优势将会显现。

技术经验方面，氢冶金仍有以下技术难点等待解决：

1.氢还原吸热导致反应温度控制困难、热量不足

2.还原气体需加热，影响氢气流速和还原效率

3.全氢还原无渗碳条件，直接还原铁熔点高、极易再氧化、自燃，难以安全储存和运输。

在未来的发展中，钢铁行业若想实现低碳甚至“零碳”排放，能源结构和工艺结构的创新以及氢能的应用都将是关键的路径。

特别是氢冶金技术的发展，将为传统的钢铁冶金技术带来革命性的变革，为环保事业做出重大贡献。

自然资源保护协会（NRDC）发布的《面向碳中和的氢冶金发展战略研究》报告中，提出了从现阶段到2060年，我国氢冶金发展的四步走战略，对氢冶金的未来发展做出规划：

一是到2030年，吨钢碳排放强度较2020年下降15%。集中攻关高炉富氢冶炼技术和纯氢基直接还原技术，以及相应的软硬件。开展高炉富氢冶炼技术的示范项目，有条件的钢铁企业应率先开展高炉喷氢改造，争取富氢高炉产能占比达到15%。

二是2030-2040年，吨钢碳排放强度较2020年下降55%。在此期间，钢铁行业应集中攻关纯氢基直接还原技术及氢基直接还原装备的国产化、大型化。纯氢直接还原技术取得突破性成果，开展纯氢直接还原技术示范项目。国家氢能产业体系初步形成，氢源供应增长，成本下降，富氢高炉产能占比超过60%，力争绿氢用量占比达到30%以上。

三是2040-2050年，吨钢碳排放强度较2020年下降85%。大力推广纯氢基直接还原技术，加快 “高炉-转炉”长流程制钢向“纯氢基还原+电炉”短流程制钢转型，“氢基还原+电炉”短流程制钢产能占比达到25%。绿氢供应量占钢铁产业需氢总量达到85%。钢铁企业与绿电、绿氢供应商紧密结合，共建产业链生态圈，耦合发展。

四是2050-2060年，吨钢碳排放强度较2020年下降95%。进一步提升纯氢基直接还原+绿电电炉短流程钢产量占比，“纯氢基直接还原+绿电电炉”短流程钢产量占比达到35%。至2060年，钢铁行业年碳排放量降低至约1亿吨，需进一步借助CCUS和碳汇实现“碳中和”目标。

氢冶金能助力钢铁行业的低碳转型，同时钢铁企业也丰富了氢能下游产业链，为氢能提供更广阔的应用场景，二者将会形成互利共赢的发展局面。

资料参考：中国工业报

作者：安熠