氢冶金技术路线未来发展前景研究报告

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氢冶金技术路线未来发展前景研究报告

氢能是一种来源丰富、绿色低碳的二次能源,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,实际应用范围非常广泛。而在高消耗、高排放的冶金行业,合理利用氢能也是促进其低碳发展的可行路径之一.。

氢冶金将是钢铁行业低碳转型路径

治金工业等难以实观电气化的领域，采用氢能替代化石能源，成为这些行业低碳转型的重要路径。在11月16日举办的2022年全球低碳冶金创新论坛暨第八届宝钢学术年会上，中国工程院院士干勇提出上述观点。

中国宝武、河钢集团、建龙集团等国内钢铁企业目前均已启动氢冶金项目。氢冶金是指在钢铁的还原冶炼过程中，主要使用氢气作为还原剂。与传统的碳冶金相比，氢冶金可以从源头降低二氧化碳的排放量。

在上述钢企中，中国宝武已明确，将在2023年力争实现碳达峰，在2050年力争实现碳中和。以粗钢产量计算，中国宝武是全球最大的钢铁集团。

氢冶金是促进钢铁工业绿色低碳发展的重要技术方向。目前中国已经成为了世界上最大的钢铁生产国和钢铁消费国。当前，我国钢铁行业的能源结构以煤炭为主体，主要采用高炉—转炉冶炼技术路线，吨钢二氧化碳排放量约1.76吨，其中炼铁环节占70%以上。因此如何减少在钢铁冶炼阶段的碳排放量，对钢铁行业低碳转型具有重要意义。

氢冶金技术路线未来发展前景研究报告

中国宝武去年提出的碳中和冶金技术路线图，由两条主要的工艺路径构成：一是以富氢碳循环高炉为核心的工艺，二是以氢基竖炉为核心的氢冶金工艺。

富氢碳循环高炉是指通过重构高炉流程，从而实现冶金过程中的大幅减碳。高炉是钢铁冶炼的核心设备。

氢基竖炉是通过使用清洁能源制取氢气，再使用氢气还原铁矿石炼铁，从而实现钢铁冶炼过程的近零碳排放。

目前我国已经研发出了比较完整的钢铁氢冶金系统。以河北省河钢集团的120万吨规模氢冶金示范工程为例。该项目是全球首次使用焦炉煤气“自重整”方式制氢，用获得的氢气直接还原含铁原料，生产出高品质的直接还原铁(DRI)。值得强调的一点是，制氢使用的焦炉煤气是钢铁企业生产过程中产生的副产，其本身就含有55%至65%的氢气成分，是非常合适的可以直接利用的氢能源，此外焦炉煤气中含量约15%的甲烷在经历高温转化后最终也会变成一氧化碳和氢气。该新式氢冶金与配套的电路炼钢流程可以减少二氧化碳、氮氧化合物和烟粉尘排放达70%以上。相较同等生产规模的传统“炭冶金”方式，“氢冶金”技术每年可以减少约160万吨的二氧化碳排放。整个氢冶金过程，既回收利用了老式生产方式产生的副产品废气，也减少了整个冶金过程中的污染物排放，成功实现了传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的颠覆性绿色低碳新转变。

未来，氢冶金技术还可以与风能、太阳能等可再生能源一起结合起来，真正实现全冶金过程无化石能源参与。