近日，上海大学与河北省昌黎县兴国精密机件有限公司联合完成了我国首次以纯氢为喷吹气源的高炉富氢冶炼技术开发试验，获得了钢铁生产中大规模安全使用氢气的宝贵经验。

　　目前国内以中国宝武、河钢集团、中晋科技、武汉钢铁、荣程钢铁、建龙集团、晋城钢铁、中冶京诚、酒钢集团、鞍钢集团、包钢集团等为代表的钢铁企业正在大力布局氢能冶金、绿氢制备和氢能供应等项目。

　　从“碳冶金”到“氢冶金”，钢铁工业迈向氢能的步伐十分坚定。

　　氢冶金，已在路上

　　当前的氢冶金工艺主要有高炉富氢冶炼和直接还原两种。

　　高炉富氢还原，即通过喷吹天然气、焦炉煤气等富氢气体参与炼铁过程。相关实验表明，高炉富氢还原炼铁在一定程度上能够通过加快炉料还原，减少碳排放，但由于该工艺是基于传统的高炉，焦炭的骨架作用无法被完全替代，氢气喷吹量存在极限值，一般认为高炉富氢还原的碳减排幅度可达10%-20%，效果不够显著。

　　气基直接还原竖炉即通过使用氢气与一氧化碳混合气体作为还原剂，将铁矿石转化为直接还原铁，再将其投入电炉进行进一步冶炼。氢气作为还原剂的加入使碳排放得到了有效控制。相较于富氢还原高炉，二氧化碳排放量可减少50%以上。

　　无论是高炉炼铁还是气基竖炉直接还原铁，采用氢冶金方式均具备明显的减碳作用。目前国内部分钢铁企业、研发机构投身到氢冶金技术研发中，建成示范工程并投产，取得一定的创新突破：

　　其中，河钢集团于今年3月2日召开的低碳发展技术路线图发布会指出，将通过实施六大降碳技术路径和建设两大管理平台，实现2025年较碳排放峰值降低10%，2030年较碳排放峰值降低30%，并最终在2050年实现碳中和。氢冶金和CCUS技术应用成为河钢集团“低碳技术变革”路径的主要途径。

　　随后在3月18日，河钢集团与蒂森克虏伯集团达成合作，将建设全球首例120万吨氢冶金示范工程，积极推动和引领钢铁行业氢能综合利用发展方向。

　　“面向未来，钢铁行业无论是能源结构创新还是工艺结构创新、氢能应用都是实现低碳、甚至“零碳”排放的最佳途径。特别是氢冶金技术的创新与应用，将带来传统钢铁冶金技术的革命性变革，使钢铁生产摆脱对化石能源的绝对依赖，从源头上解决碳排放问题。”世界钢铁协会主席，世界钢铁发展研究院院长，河钢集团党委书记、董事长于勇表示。

　　一场势在必行的奔赴

　　钢铁企业坚定转身“氢冶金”的背后，是全球产业向低碳、零碳变革的时代旋律。目前，全球钢铁行业的能源消费量占全球的8%左右，碳排放量占全球的7%。氢冶金因巨大的减排潜力，可助力钢铁工业摘掉高碳排放、高污染、高能耗的帽子。

　　“除了通过基于氢气的直接还原技术和碳捕获与封存技术实现减排以外，关于减少钢铁生产过程中的二氧化碳排放，当前没有更多的方式。”业内一位专家表示。

　　今年2月，国家发改委、工信部、生态环境部近日联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》，其中提到：力争到2025年，行业研发投入强度力争达到1.5%，氢冶金、低碳冶金、洁净钢冶炼、薄带铸轧、无头轧制等先进工艺技术取得突破进展。

　　另据资料显示，截至2021年11月，我国钢铁行业规模以上企业营收为88430.6亿元，全年超90000亿元，如果按照行业研发投入强度力争达到1.5%，以2021年为依据保守估计到2025年，在氢冶金、低碳冶金、洁净钢冶炼等先进工艺技技术年度研发投1350亿元。

　　强大的导入力度标志着氢冶金成为钢铁行业的“双碳”发展大势，这场一路向“氢”的奔赴将引发钢铁行业的市场变革。

　　根据国际能源署（IEA）的预测，通过在制造过程中利用氢气或是CCUS（捕集、封存并利用CO），制造过程中CO净零排放的“绿色钢材”市场需求到2050年约为5亿吨，并且预计2070年所生产的大部分钢铁都将换成绿色钢材。

　　到2050年，绿氢可能成为最具经济性的炼钢流程，占据31%的市场份额。废钢炼钢有望贡献45%的产量，而剩余市场由加装碳捕集系统的传统煤基钢厂和使用电力的熔融氧化电解铁矿石的创新工艺瓜分。