氫冶金政策前置，確立四大技術(shù)路徑。2022年1月，國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部等三部門曾發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出了地方和企業(yè)指定氫冶金行動方案，推動可再生氫冶金。截至目前，鋼鐵行業(yè)針對氫冶金研究初步形成氫基豎爐直接還原煉鐵技術(shù)、氫基流化床直接還原煉鐵技術(shù)、高爐富氫冶煉技術(shù)和富氫熔融還原煉鐵技術(shù)等四大技術(shù)路徑。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院測算，2030年，鋼鐵行業(yè)總氫氣需求約為174萬噸，其中可再生氫需求約為94萬噸，其余為工業(yè)副產(chǎn)氫。

空間分布方面，西北地區(qū)可再生氫資源豐富、儲運(yùn)成本低，是氫能煉鐵的重要發(fā)展基地，氫氣需求最多，其次分別是華北、華南和華東地區(qū)。

目前我國發(fā)展氫冶金面臨以下困難：

（1）高品位鐵礦資源匱乏：氫基直接還原要求鐵精粉品位達(dá)到68%以上，脈石含量低于4%，而我國鐵礦石是以低品位磁鐵礦為主，高品位鐵礦資源匱乏，難以支撐我國大規(guī)模開展直接還原鐵生產(chǎn)。

（2）氫能資源少、利用成本高：利用綠電—電解水制氫工藝，氫氣成本是焦?fàn)t煤氣制氫和天然氣制氫的2倍~3倍，用氫成本較高，難以和高爐—轉(zhuǎn)爐長流程在成本上進(jìn)行競爭。

（3）技術(shù)研發(fā)難點(diǎn)多：全氫直接還原煉鐵技術(shù)是對現(xiàn)有高爐—轉(zhuǎn)爐工藝的革新，在技術(shù)研發(fā)上具有較多關(guān)鍵問題需要解決。一是氫還原為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，將影響到反應(yīng)器內(nèi)溫度場分布，而反應(yīng)溫度的變化將影響氫氣利用效率。二是依照現(xiàn)有氣基豎爐工藝或流化床工藝，氫還原反應(yīng)器內(nèi)熱量均依靠高溫還原氣的物理熱帶入，解決熱量不足問題將是未來研發(fā)重點(diǎn)。三是通過提高還原氣溫度和增加還原氣流量來補(bǔ)充熱量，將影響到氫氣在豎爐中的流速，進(jìn)一步影響氫氣還原率及利用效率，同時對氣體加熱爐裝備、反應(yīng)器的耐高溫、耐高壓、防泄漏、耐氫蝕性等帶來巨大挑戰(zhàn)。四是全氫還原無滲碳條件，不含碳的直接還原鐵熔點(diǎn)高、極易再氧化、自燃，難以安全儲存和運(yùn)輸。

（4）可再生能源制綠氫與冶金流程耦合難度大：冶金工業(yè)是一種流程制造系統(tǒng)，生產(chǎn)基地由多個不可拆分的化工、冶金反應(yīng)器組成，反應(yīng)器內(nèi)部高溫、高壓，伴有連續(xù)進(jìn)行的多相物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)反應(yīng)，對系統(tǒng)的可靠性要求很高，必須長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2030年中國氫能煉鋼耗氫量分布（單位：萬噸）：

氫氣在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用（三種工藝示意圖）：