能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是支撐國(guó)家現(xiàn)代化的重要支柱，煤炭能源發(fā)展轉(zhuǎn)化升級(jí)，走綠色低碳發(fā)展的道路。既不會(huì)超出資源、能源、環(huán)境的極限，又有利于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

以“氫”煉“鋼” 刻不容緩

碳中和背景下，我國(guó)氫氣煉鋼產(chǎn)業(yè)前景廣闊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1t鋼，采用高爐工藝將排放出2.5t的二氧化碳，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)噸鋼CO2排放為2.2噸左右，電爐工藝也要排放0.5t的二氧化碳。

面臨我國(guó)“2030實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060實(shí)現(xiàn)碳中和”的緊迫目標(biāo)，中國(guó)迫切需要加速推進(jìn)鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能減排，鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排對(duì)策的制定與實(shí)施刻不容緩。截至2020 年，我國(guó)鋼鐵企業(yè)平均噸鋼碳排放量為1765 公斤。采用基于天然氣的煉鐵工藝，可以將噸鋼碳排放降至940 公斤；而使用80%的氫氣和20%的天然氣則可以降至437 公斤；如果完全使用氫氣煉鋼，則可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。

鋼鐵冶煉是指在高溫下，用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵，再將生鐵按一定工藝熔煉以控制其含碳量，最終得到鋼的生產(chǎn)過(guò)程。鐵礦石有赤鐵礦和磁鐵礦等。



傳統(tǒng)的高爐煉鐵選用焦炭作為原料之一，通過(guò)焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量并產(chǎn)生還原劑一氧化碳，在高溫下利用一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來(lái)，將鐵礦石還原得到鐵，并產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。目前的煉鋼企業(yè)大都采用該技術(shù)，因此鋼鐵行業(yè)碳排放量大，污染嚴(yán)重。

若不能做到真正的“降碳減碳”，鋼鐵行業(yè)的生存發(fā)展將會(huì)面臨瓶頸。而氫能煉鋼則利用氫氣替代一氧化碳做還原劑，其還原產(chǎn)物為水，沒(méi)有二氧化碳排放，因此煉鐵過(guò)程綠色無(wú)污染。

“減產(chǎn)”“配額” 減碳降排

根據(jù)實(shí)際情況和產(chǎn)業(yè)特殊性，目前我國(guó)鋼鐵行業(yè)低碳減排政策主要有兩種：

一是壓縮鋼鐵產(chǎn)量。工信部要求“進(jìn)一步促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)量的壓減，逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗總量為依據(jù)的存量約束機(jī)制，研究制定相關(guān)工作方案，確保2021 年全面實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)量同比的下降”。這說(shuō)明，低排放、低能耗的企業(yè)在未來(lái)將會(huì)獲得更寬松的鋼鐵產(chǎn)量限制。

二是實(shí)施碳排放權(quán)限額分配制度。工信部和生態(tài)環(huán)境部都表示要將鋼鐵行業(yè)納入碳交易市場(chǎng)中，限額二氧化碳排放。根據(jù)鋼鐵行業(yè)適用的歷史強(qiáng)度限額分配法，在獲配限額一定的條件下，鋼鐵企業(yè)不斷降低產(chǎn)品能耗和碳排放量，將會(huì)為企業(yè)帶來(lái)更寬松的鋼鐵產(chǎn)量限制。

不論是減產(chǎn)還是配額，鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)量都和自身的碳排放、污染物排放、能耗總量等指標(biāo)相關(guān)聯(lián)。在未來(lái)鋼鐵行業(yè)低碳減排政策不斷落地的嚴(yán)監(jiān)管環(huán)境下，較低能耗和較低排放的環(huán)保型鋼鐵企業(yè)將會(huì)擁有長(zhǎng)足的成長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

目前氫氣煉鋼已經(jīng)被應(yīng)用到成熟的工業(yè)生產(chǎn)方案中，主要的方案設(shè)計(jì)有兩種：部分使用氫氣和完全使用氫氣。在部分使用氫氣的設(shè)計(jì)方案中，氫氣占到還原劑的80%，其余氣體原料為天然氣，因此該設(shè)計(jì)方案下依然會(huì)有部分二氧化碳排出。

根據(jù)國(guó)際能源署匯總數(shù)據(jù)，在中國(guó)生產(chǎn)氫氣各種不同技術(shù)路徑的成本、碳強(qiáng)度如下所示：電網(wǎng)電解水制氫成本最高（約 5.5 美元/公斤）；可再生能源發(fā)電制氫成本（約 3 美 元/公斤）；天然氣加碳捕捉與貯存制氫（約 2.5 美元/公斤）；天然氣制氫（約 1.8 美元/公斤）；煤制氫（1 美元/公斤）；煤加碳捕捉與貯存制氫（1.5 美元/公斤）。

按照中國(guó)目前氫能市場(chǎng)價(jià)格，采用氫能煉鐵工藝成本比傳統(tǒng)高爐冶煉工藝至少高五倍以上。

成本問(wèn)題已經(jīng)是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“老生常談”的問(wèn)題。今年以來(lái)，隨著國(guó)家政策的不斷利好，氫能降本有望更早來(lái)臨。

《焦化行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃綱要》提出，注重我國(guó)煉焦煤資源的高效利用，在煉焦煤全生命周期內(nèi)，努力追求煤、焦、鐵的系統(tǒng)優(yōu)化配置和高性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。有序推進(jìn)氫能發(fā)展利用，發(fā)揮焦?fàn)t煤氣富氫特性，并在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面給予政策引導(dǎo)和支持。

先行先試 重大突破

今年上半年，我國(guó)兩大鋼鐵企業(yè)傳出好消息，以“氫”煉“鋼”，實(shí)現(xiàn)重大突破。

5月10日，河鋼宣鋼舉行氫能源開(kāi)發(fā)和利用工程示范項(xiàng)目開(kāi)工儀式，標(biāo)志著全球首例氫冶金示范工程正式啟動(dòng)建設(shè)。

作為全球首例使用富氫氣源的氫能源利用項(xiàng)目，河鋼宣鋼氫能源開(kāi)發(fā)和利用工程示范項(xiàng)目承載富氫低碳新技術(shù)、新工藝的創(chuàng)新實(shí)踐，將充分利用張家口地區(qū)國(guó)家級(jí)可再生能源示范區(qū)優(yōu)勢(shì)，打造可推廣、可復(fù)制的“零碳”制氫與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同互補(bǔ)的創(chuàng)新發(fā)展模式。

項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的氫還原新工藝，可替代傳統(tǒng)高爐碳冶金工藝，預(yù)計(jì)年可減碳幅度達(dá)60%。項(xiàng)目建成后將成為世界首套新一代低碳?xì)淠茉词痉堆b置，為推動(dòng)傳統(tǒng)“碳冶金”向新型“氫冶金”轉(zhuǎn)變邁出顛覆性、示范性、關(guān)鍵性步伐，進(jìn)一步引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼鐵冶金工藝變革。

問(wèn)鼎全球鋼鐵行業(yè)榜首的寶武集團(tuán)，也在一月實(shí)現(xiàn)了“全球首次”。6月11日，中國(guó)寶武綠色低碳冶金實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——八鋼富氫碳循環(huán)高爐成功接入經(jīng)過(guò)脫碳處理的八鋼歐冶爐煤氣，這是全球首次實(shí)現(xiàn)脫碳煤氣循環(huán)利用的案例，標(biāo)志著八鋼在高爐碳減排、碳循環(huán)技術(shù)探索方面取得重大突破。

在中國(guó)寶武提出率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的當(dāng)下，富氫碳循環(huán)高爐存在的最大價(jià)值和意義就是為傳統(tǒng)高爐低碳冶煉探索新路。高爐煉鐵要想實(shí)現(xiàn)真正意義的碳減排，就必須實(shí)現(xiàn)全氧冶煉，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。后期八鋼富氫碳循環(huán)高爐將通過(guò)技術(shù)升級(jí)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全氧冶煉目標(biāo)，打造真正的高爐綠色低碳煉鐵新工藝。

鋼鐵行業(yè)是去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、促轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)行業(yè)，氫能具備幫助鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、完成轉(zhuǎn)型的潛力，加之氫能行業(yè)是剛處于起步階段的行業(yè)，鋼鐵企業(yè)為氫能提供了更多的落地應(yīng)用機(jī)會(huì)，有著良好的示范效應(yīng)和應(yīng)用前景，能夠吸引更多行業(yè)涉足氫能與精品鋼制造。

將氫氣加入鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈中，能夠升級(jí)傳統(tǒng)鋼鐵制造、擴(kuò)大氫氣的使用量、有效利用廢鋼以及減少鐵礦石的使用量，將形成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的雙贏局面。隨著未來(lái)環(huán)保成本的不斷上升，氫能煉鋼的環(huán)保效益將會(huì)覆蓋其較高的成本，從而使企業(yè)從中獲益。在碳中和的大背景下，氫能煉鋼具有較大的發(fā)展空間與潛力。

（文中數(shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）