我国迎来氢能冶金时代

  “‘氢冶金’是推动钢铁行业实现绿色低碳发展的前沿性技术，氢能标准化将推动氢冶金工艺技术的不停地改进革新。”河钢集团党委书记、董事长于勇在接受科技日报记者正常采访时说。

  为将清洁的氢能引入冶金行业，引领我国氢冶金工艺高质量发展、氢冶金技术标准化和钢铁行业绿色转型，9月2日，在河北崇礼举办了首届世界氢冶金技术交流大会，并成立了氢冶金标准联合工作组。

  会上，国内外氢冶金领域院士、专家、行业组织和企业代表，围绕如何推动钢铁行业绿色低碳发展、引导和规范钢铁行业氢冶金领域标准化工作，以及怎么样开展氢能及氢冶金技术探讨研究、工程建设项目应用等内容做了深入研讨。

  冶金工业信息标准研究院党委书记、院长张龙强介绍说，“氢冶金”是氢能在钢铁领域的重要应用，是促进钢铁工业绿色低碳发展的重要技术方向。

  为将钢铁行业综合优势转化为低碳发展的技术优势，河钢集团把氢能开发利用作为重点发展趋势，推进了低碳冶金技术的革命性创新与突破。

  据介绍，早在2019年11月，河钢集团与意大利特诺恩公司达成战略合作意向，以旗下子公司河北张宣高科科技有限公司（以下简称“张宣科技”）为承载平台，实施全球首例120万吨氢冶金示范工程。

  2021年5月，河钢集团启动了氢能源开发和利用工程示范项目。“这是我国首次采用焦炉煤气‘自重整’制氢方式生产高品质直接还原铁。”张宣科技氢冶金公司经理路鹏介绍说。

  今年3月，河钢集团成立“氢能研发技术及产业化示范”课题组，张宣科技承担了多项关键技术探讨研究及示范工程，在连续攻关中取得多项新突破。

  “我们前期利用焦炉煤气做还原气，使用富氢气体直接还原铁。后期利用风能、太阳能等可再次生产的能源来电解水制氢做还原气，实现了非化石能源冶炼。”路鹏介绍。

  在氢能产业化利用上，张宣科技开展了多项氢冶金关键技术攻关。“我们突破了氢冶金竖炉球团制备及其冶金性能、氢气气基竖炉还原工艺技术及装备等全流程氢冶金技术瓶颈，实现了氢冶金气基竖炉工艺中二氧化碳的捕捉、分离与高效回收利用。”路鹏表示。

  冶金行业是碳排放大户，占全国碳排放总量的近20%。如何通过工艺改造实现钢铁行业指数级减碳变化？富氢还原是减少碳足迹的有效举措之一，长流程变短流程是其中的关键环节。

  “在焦炉煤气中，除了含有55%至65%的氢气成分可以直接利用外，含有大约15%的甲烷最终在反应竖炉内被转化为一氧化碳和氢气。”张宣科技氢冶金公司作业长吕志敏介绍。

  吕志敏还表示，“高炉+转炉”是传统的长流程工艺，而“氢气直接还原竖炉+电炉炼钢”是短流程生产新工艺，它将实现二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、烟粉尘排放分别减少约70%、30%、70%、80%以上。这与同等规模的传统的“碳冶金”相比，“氢冶金”每年能够大大减少二氧化碳排放大约160万吨。

  氢能作为还原剂，不仅为我国冶金行业减少了碳排放，实现了从长流程向短流程的过渡，还为解决原料和废钢问题探索出新方案。

  据了解，长流程吨钢排碳在2吨左右，短流程吨钢排碳在0.5吨左右。“长变短”工艺可以直接减少碳排放75%左右，还可以替代75%至80%的废钢。

  从焦炉煤气制氢到氢能重卡应用，再到筹建氢能源开发和利用示范工程，河钢集团不断探索钢铁行业氢能综合利用新模式。

  如今，“氢冶金”已成为河钢集团转型绿色低碳发展的关键技术，并以此引领钢铁行业迈入“以氢代煤”冶炼“绿钢”的时代。

  “未来，河钢还要依靠科学技术，加大氢冶金关键、核心技术的创新突破，争做氢冶金和减碳行动的引领者和践行者，为世界钢铁工业低碳绿色发展提供‘中国方案’。”于勇说。

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