氫冶金因其降碳減排效果顯著，成為鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑，目前已有多家企業(yè)積極布局相關(guān)業(yè)務。業(yè)內(nèi)專家認為，以氫冶金為抓手，鋼鐵企業(yè)在實現(xiàn)節(jié)能減排、低碳轉(zhuǎn)型的同時，可布局氫能下游產(chǎn)業(yè)鏈，進一步降低制氫用氫成本，拓寬鋼鐵產(chǎn)業(yè)氫能應用空間。
近日，工信部、國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》（下稱《意見》），其中在氫能方面，指出將制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術(shù)研發(fā)應用。
記者了解到，氫冶金以其巨大的減排優(yōu)勢，已成為鋼鐵企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要方向。隨著“雙碳”目標的深入推進，鋼鐵企業(yè)降碳減排需求日漸迫切。由“碳冶金”向“氫冶金”轉(zhuǎn)變，鋼鐵企業(yè)有望進一步加快綠色低碳轉(zhuǎn)型，助力氫能與鋼鐵產(chǎn)業(yè)雙贏發(fā)展。
今年已有近10個項目落地
《意見》同時提出，到2025年，鋼鐵行業(yè)研發(fā)投入強度力爭達到1.5%，氫冶金、低碳冶金、潔凈鋼冶煉等先進工藝技術(shù)取得突破進展。在此背景下，河鋼集團、寶武集團、鞍鋼集團等各大鋼鐵企業(yè)陸續(xù)提出碳達峰碳中和計劃，相繼加入氫冶金項目布局行列。
事實上，早在2019年11月，河鋼集團就宣布將聯(lián)合建設全球首例氫冶金示范工程。此后，寶武集團、鞍鋼集團、寶鋼集團均宣布將提升減碳工藝技術(shù)能力。在政策和企業(yè)的推進下，國內(nèi)氫冶金發(fā)展迅速，相關(guān)項目落地速度明顯加快。今年2月，寶鋼湛江鋼鐵零碳示范工廠百萬噸級氫基豎爐工程正式開工；今年4月，國際氫能冶金化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)新能源制氫聯(lián)產(chǎn)無碳燃料項目正式簽約，該項目將建設我國首臺套氫直接還原技術(shù)的2×55萬噸直接還原鐵和80萬噸鐵素體不銹鋼綠色冶金項目，并逐步形成綠色低碳冶金產(chǎn)業(yè)群。今年以來，全國已有近10個氫冶金項目落地，明確規(guī)劃產(chǎn)能達500萬噸。
中冶京誠工程咨詢部總經(jīng)理、氫能事業(yè)部負責人李傳民表示，要實現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)降碳目標，全國氫冶金產(chǎn)能應占到整個鋼鐵產(chǎn)能的9%，以目前鋼鐵行業(yè)十億噸的總產(chǎn)能推算，到2060年，我國氫冶金總產(chǎn)能將達到1億噸左右。
降碳減排效果顯著
記者了解到，氫能在冶金領(lǐng)域的創(chuàng)新與應用，將使鋼鐵生產(chǎn)擺脫對化石能源的絕對依賴，從源頭上解決碳排放問題。因此，推動氫冶金及其上下游產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)發(fā)展，是我國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。
“鋼鐵行業(yè)的碳排放量占我國碳排放總量的16%左右，是工業(yè)制造領(lǐng)域中碳排放最高的行業(yè)。同時，鋼鐵行業(yè)也是重點限制的‘兩高’行業(yè)。”李傳民指出，在國家降碳、能耗“雙控”的大背景下，鋼鐵行業(yè)的減碳降耗、減排減量是重中之重。
要實現(xiàn)降碳減排目標，鋼鐵行業(yè)傳統(tǒng)冶金工藝的低碳轉(zhuǎn)型尤為關(guān)鍵。李傳民介紹，我國鋼鐵產(chǎn)量的90%采用“高爐+轉(zhuǎn)爐”長流程工藝，其工序多、能耗與污染排放大，每生產(chǎn)1噸鋼需要消耗約546千克標準煤、排放1610千克二氧化碳。與此同時，“燒結(jié)+焦化+高爐”系統(tǒng)占據(jù)了鋼鐵生產(chǎn)總能耗和總碳排放量的90%左右。而從我國鋼鐵企業(yè)應用進展來看，氫冶金技術(shù)有助于顯著減少碳排放，促進綠色短流程新工藝發(fā)展，實現(xiàn)無化石能源冶煉，開辟鋼鐵—化工—氫能耦合降碳路線。
對此，已有鋼鐵企業(yè)以氫為抓手，加速推進低碳轉(zhuǎn)型進程。河鋼工業(yè)技術(shù)氫能項目經(jīng)理陳波介紹，到2025年，河鋼在集團內(nèi)將推廣應用360萬噸規(guī)模的氫治金工程。通過推廣應用氫燃料車輛和氫治金工程，可每年減排二氧化碳380萬噸、污染物100萬噸，相當于減少200萬噸鋼鐵產(chǎn)能的碳排放。
豐富應用場景挖掘降本空間
上述專家進一步表示，以氫冶金為抓手，鋼鐵企業(yè)在實現(xiàn)節(jié)能減排、低碳轉(zhuǎn)型的同時，可布局氫能下游產(chǎn)業(yè)鏈，進一步降低制氫用氫成本，拓寬鋼鐵產(chǎn)業(yè)氫能應用空間。
受成本制約影響，現(xiàn)階段，氫冶金的主要氫源仍以焦爐煤氣產(chǎn)出的灰氫為主。總體而言，鋼鐵行業(yè)氫冶金應用仍面臨綠氫成本偏高、技術(shù)應用缺乏經(jīng)驗、儲運經(jīng)濟性有待提升等一系列挑戰(zhàn)。
對此，部分鋼鐵企業(yè)已開始著手布局綠氫產(chǎn)能，并延伸氫能產(chǎn)業(yè)鏈，聯(lián)合上下游共同推進全產(chǎn)線降本。陳波指出，河鋼集團宣鋼公司將在一期年產(chǎn)60萬噸焦爐煤氣重整氫冶金的基礎上，發(fā)揮張家口風電及光伏制氫優(yōu)勢，開發(fā)二期60萬噸綠氫冶金項目，實現(xiàn)全過程零碳綠色鋼鐵制造。下一步，河鋼將聯(lián)合更多企業(yè)圍繞分布式綠色能源利用、氫氣制備與存儲等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，共同研發(fā)以氫能為核心的新型鋼鐵冶金生產(chǎn)工藝。
在上海捷氫科技股份有限公司北方大區(qū)總經(jīng)理馮罡看來，鋼鐵行業(yè)本身對煤、焦、鋼等貨物有巨大的運輸需求，同時煉焦過程中產(chǎn)生的大量富氫氣體，通過提純可用于為加氫站提供氫源。“氫燃料汽車、鋼鐵廠等相關(guān)應用場景，在原材料采購、原材料運輸、生產(chǎn)性物流和成品外送4個環(huán)節(jié)，比電動重卡，氫能重卡更適應多點運輸、中長途運輸或貨源不穩(wěn)定的場景。”
去年5月，山東泰山鋼鐵集團加氫母站在山東省濟南市萊蕪區(qū)投產(chǎn)運營，同時，泰山鋼鐵集團已投入運營第一批10輛氫能重卡，下一步計劃再投產(chǎn)300輛。上述人士提出，隨著氫能需求的不斷提升，未來綠氫與鋼鐵產(chǎn)業(yè)將在冶金、交通等領(lǐng)域深度融合。
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