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該工廠采用的氫氣直接還原是目前氫冶金主要的兩種技術(shù)路徑之一，國內(nèi)外多家企業(yè)都將其作為發(fā)展重點進行布局，試點示范項目也在不斷推進。總的來看，氫氣直接還原技術(shù)的發(fā)展步伐在不斷加快。
 

示范項目持續(xù)推進
 

憑借出色的減碳效果，氫氣直接還原將會是未來氫冶金的主要工藝路線。該工藝通過使用氫氣與一氧化碳混合氣體作為還原劑，將鐵礦石直接還原為鐵，再將其投入電爐進行進一步冶煉。
 

根據(jù)還原劑中氫氣的含量，氫氣直接還原可以分為富氫冶金和全氫冶金：焦?fàn)t煤氣氣基豎爐直接還原鐵為富氫冶金，全氫冶金為100% 氫氣冶金。氫氣直接還原不需要煉焦、燒結(jié)、煉鐵等環(huán)節(jié)，能夠從源頭控制碳排放，所以其減碳幅度可達50%以上，減排潛力巨大。
 

當(dāng)前，國外企業(yè)在氫氣直接還原技術(shù)應(yīng)用上發(fā)展迅速。3月1日，蒂森克虜伯鋼鐵公司與SMS集團簽署合同，將為蒂森克虜伯杜伊斯堡鋼廠建造首座氫能源直接還原工廠。該工廠將擁有250萬噸直接還原鐵(DRI)產(chǎn)能，將在未來每年減少超過350萬噸的二氧化碳排放，計劃于2026年底完工。
 

2月，歐盟以直接贈款的形式，投入4.6億歐元資助安賽樂米塔爾西班牙公司建設(shè)氫基直接還原鐵工廠。該工廠預(yù)計于2025年底投產(chǎn)運營，每年可生產(chǎn)230萬噸低碳直接還原鐵，減少7,090萬噸二氧化碳排放；去年10月，Midrex Technologies和SMS集團與瑞典綠色鋼鐵公司簽署協(xié)議，計劃在博登建設(shè)100%氫直接還原鐵商業(yè)工廠，采用100%綠色氫將每年生產(chǎn)210萬噸直接還原鐵，該工廠預(yù)計于2026年投產(chǎn)。
 

與此同時，氫氣直接還原技術(shù)在國內(nèi)也受到廣泛關(guān)注，鞍鋼、寶鋼、河鋼、中晉冶金等企業(yè)均制定了氫冶金技術(shù)發(fā)展路線圖，開展氫氣直接還原技術(shù)的研發(fā)與項目的投建。
 

2月，中鋼國際接受機構(gòu)調(diào)研時表示，寶鋼湛江鋼鐵零碳示范工廠百萬噸級氫基豎爐項目已完成了爐殼首吊，氫基豎爐本體正式進入設(shè)備安裝階段，預(yù)計于2023年調(diào)試投產(chǎn)。該項目位于寶鋼湛江鋼鐵基地，是國內(nèi)首座年產(chǎn)100萬噸冷態(tài)直接還原鐵氫冶煉爐試驗生產(chǎn)線。
 

2022年12月16日，河鋼集團120萬噸氫冶金示范工程一期全線貫通，這是全球首例采用“焦?fàn)t煤氣零重整豎爐直接還原”工藝技術(shù)的氫冶金示范工程；12月，山西省左權(quán)縣中晉冶金氫基直接還原鐵工業(yè)化試驗裝置實現(xiàn)全流程順利試產(chǎn)，這是全球首套實現(xiàn)規(guī)?；嚿a(chǎn)的以100% 焦?fàn)t煤氣為氣源的氫基豎爐直接還原鐵工藝。
 

2022年9月，鞍鋼萬噸級氫冶金項目正式開工。該項目是全球首套綠氫零碳流化床高效煉鐵新技術(shù)示范項目，可以實現(xiàn)高金屬化率直接還原鐵的連續(xù)生產(chǎn)。該項目預(yù)計2023年投入運行，形成萬噸級流化床氫氣煉鐵工程示范。
 

全球范圍內(nèi)，為了實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，氫冶金正逐漸成為各大鋼鐵企業(yè)重點關(guān)注和傾力發(fā)展的方向，氫氣直接還原作為氫冶金重要的技術(shù)路徑，其研發(fā)和示范應(yīng)用也在不斷加快。
 

商業(yè)化應(yīng)用仍需時間
 

目前氫冶金的發(fā)展還處于起步階段，政策引領(lǐng)和補貼扶持對氫冶金技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要，大力度的政策支持能為氫冶金技術(shù)創(chuàng)新與突破提供有力支撐。
 

事實上，國家層面已出臺氫冶金相關(guān)的規(guī)劃政策。2022年3月23日，國家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》。其中提出，開展以氫作為還原劑的氫冶金技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，探索氫能冶金示范應(yīng)用；2月7日，國家發(fā)改委、工信部、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(dǎo)意見》。《意見》要求，力爭到2025年，氫冶金、低碳冶金等先進工藝技術(shù)取得突破進展，制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。
 

在今年的兩會上，全國政協(xié)委員、華北理工大學(xué)校長張福成建議：大力發(fā)展氫冶金技術(shù)，發(fā)展氫基直接還原鐵、廢鋼配套電爐的短流程煉鋼企業(yè)。他表示，采用富氫氣體或純氫氣體代替焦炭進行還原煉鐵，能夠從根本上減少碳排放。
 

地方層面也出臺了相關(guān)鼓勵政策。今年2月28日，河北省科學(xué)技術(shù)廳印發(fā)的《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022-2030年）》中提出，要打造綠色低碳工業(yè)流程再造技術(shù)示范，實施百萬噸級氫冶金技術(shù)應(yīng)用場景示范工程。
 

業(yè)內(nèi)分析認為，有了政策支持還不夠，氫氣直接還原要想實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，仍然面臨著一些關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)：
 

1、對原料質(zhì)量要求高。氫氣直接還原要求鐵礦品位達到68%以上，脈石含量低于4%，而中國高品位鐵礦資源匱乏，無法支撐大規(guī)模開展直接還原鐵生產(chǎn)；
 

2、技術(shù)難點多。氫還原的補熱問題、還原速率、高能耗等難點還待攻克；
 

3、氫氣成本太高。煉鋼需要大量的高純度、低成本氫氣，現(xiàn)階段綠氫成本仍然不低，短期內(nèi)用氫成本很難下降。
 

隨著國內(nèi)外企業(yè)氫氣直接還原項目的持續(xù)推進，預(yù)計上述技術(shù)挑戰(zhàn)的攻克只是時間問題。
 

整體來看，氫氣作為高效、清潔、零碳的可持續(xù)能源，十分契合鋼鐵產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的發(fā)展訴求，將氫氣代替碳作為還原劑，能真正做到零碳排放，是鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟的最佳選擇。