鋼鐵是能源消耗總量高、碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)大(da)的(de)行(xing)業(ye)，在(zai)嚴(yan)格(ge)的(de)資(zi)源(yuan)和(he)環(huan)保(bao)碳(tan)排(pai)放(fang)政(zheng)策(ce)約(yue)束(shu)下(xia)，麵(mian)臨(lin)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)環(huan)保(bao)壓(ya)力(li)和(he)降(jiang)碳(tan)壓(ya)力(li)。為(wei)降(jiang)低(di)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)積(ji)極(ji)開(kai)展(zhan)氫(qing)冶(ye)金(jin)技(ji)術(shu)路(lu)徑(jing)研(yan)究(jiu)，希(xi)望(wang)通(tong)過(guo)“以氫代碳”
，實現綠色低碳發展。截至目前
，鋼鐵行業針對氫冶金研究初步形成氫基豎爐直接還原煉鐵技術、氫基流化床直接還原煉鐵技術
、高爐富氫冶煉技術和富氫熔融還原煉鐵技術等四大技術路徑。

　　從國內外鋼鐵企業實踐來看

，采用氫基豎爐直接還原煉鐵技術的項目有瑞典HYBRIT項目、安賽樂米塔爾純氫冶煉技術、德國蒂森克虜伯氫煉鐵技術、日本COURSE50項目，以及我國的中晉太行直接還原鐵項目

、中國寶武湛江鋼鐵氫基豎爐項目和河鋼氫冶金項目。采用氫基流化床直接還原煉鐵技術的有魯奇公司Circored流化床直接還原項目和我國的鞍鋼氫冶金項目，采用高爐富氫冶煉技術的有德國蒂森克虜伯、迪林根—薩爾鋼兩家企業，以及我國的晉南鋼鐵和中國寶武寶鋼股份
，采用富氫熔融還原煉鐵技術的有建龍集團CISP富fu氫qing熔rong融rong還hai原yuan項xiang目mu。從cong以yi上shang國guo內nei外wai企qi業ye的de氫qing冶ye金jin項xiang目mu所suo采cai用yong的de技ji術shu路lu徑jing進jin行xing分fen析xi，氫qing冶ye金jin主zhu流liu技ji術shu路lu徑jing為wei高gao爐lu富fu氫qing冶ye煉lian和he氫qing基ji豎shu爐lu直zhi接jie還hai原yuan煉lian鐵tie技ji術shu，並bing且qie氫qing能neng來lai源yuan基ji本ben以yi焦jiao爐lu煤mei氣qi為wei主zhu。

　　對行業內研究較多的氫基直接還原煉鐵技術和高爐富氫冶煉技術減碳潛力進行分析。根據焦爐煤氣製直接還原鐵
、全綠電綠氫製直接還原鐵和常規高爐煉鐵3種工藝流程
，分別選擇3種工藝流程最接近實際情況的能源資源消耗進行分析，測算碳排放，得到以下結果：“即全綠電綠氫製直接還原鐵碳排放最低
，比常規高爐煉鐵碳排放低約78%，即每噸鐵可減排1.235噸二氧化碳；其次為焦爐煤氣製直接還原鐵，比常規高爐煉鐵碳排放低約44%

，即每噸鐵可減排0.696噸二氧化碳。

　　對(dui)於(yu)高(gao)爐(lu)富(fu)氫(qing)冶(ye)煉(lian)技(ji)術(shu)，在(zai)無(wu)爐(lu)頂(ding)氣(qi)循(xun)環(huan)利(li)用(yong)條(tiao)件(jian)下(xia)，高(gao)爐(lu)通(tong)過(guo)噴(pen)吹(chui)富(fu)氫(qing)還(hai)原(yuan)氣(qi)實(shi)現(xian)碳(tan)減(jian)排(pai)的(de)潛(qian)力(li)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)，一(yi)般(ban)認(ren)為(wei)高(gao)爐(lu)富(fu)氫(qing)還(hai)原(yuan)的(de)碳(tan)減(jian)排(pai)幅(fu)度(du)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)10%~20%。中國寶武開發的富氫碳循環高爐技術，通過富氫、富氧以及爐頂煤氣循環等措施，降碳目標為30%。

　　氫基直接還原要求鐵精粉品位達到68%以上
，脈石含量低於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，難以支撐我國大規模開展直接還原鐵生產。

　　我國製氫規模雖然較大

，但大部分均采用化石能源製氫，用於生產合成氨
、甲(jia)醇(chun)等(deng)產(chan)品(pin)，可(ke)用(yong)於(yu)氫(qing)冶(ye)金(jin)的(de)氫(qing)能(neng)資(zi)源(yuan)較(jiao)少(shao)。鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)隻(zhi)有(you)配(pei)套(tao)建(jian)設(she)焦(jiao)化(hua)項(xiang)目(mu)或(huo)周(zhou)邊(bian)地(di)區(qu)有(you)焦(jiao)化(hua)企(qi)業(ye)
，才(cai)具(ju)有(you)發(fa)展(zhan)氫(qing)冶(ye)金(jin)的(de)基(ji)礎(chu)。利(li)用(yong)綠(lv)電(dian)—電解水製氫工藝，氫氣成本是焦爐煤氣製氫和天然氣製氫的2倍~3倍

，用氫成本較高，難以和高爐—轉爐長流程在成本上進行競爭。

　　全氫直接還原煉鐵技術是對現有高爐—zhuanlugongyidegexin，zaijishuyanfashangjuyoujiaoduoguanjianwentixuyaojiejue。yishiqinghaiyuanweiqiangxirefanying，jiangyingxiangdaofanyingqineiwenduchangfenbu，erfanyingwendudebianhuajiangyingxiangqingqiliyongxiaolv。ershiyizhaoxianyouqijishulugongyihuoliuhuachuanggongyi

，qinghaiyuanfanyingqineireliangjunyikaogaowenhaiyuanqidewuliredairu，jiejuereliangbuzuwentijiangshiweilaiyanfazhongdian。sanshitongguotigaohaiyuanqiwenduhezengjiahaiyuanqiliulianglaibuchongreliang，jiangyingxiangdaoqingqizaishuluzhongdeliusu，jinyibuyingxiangqingqihaiyuanlvjiliyongxiaolv，tongshiduiqitijiareluzhuangbei、反應器的耐高溫
、耐高壓、防泄漏、耐氫蝕性等帶來巨大挑戰。四是全氫還原無滲碳條件，不含碳的直接還原鐵熔點高、極易再氧化

、自燃，難以安全儲存和運輸。

　　其四，可再生能源製綠氫與冶金流程耦合難度大。

　　冶金工業是一種流程製造係統，生產基地由多個不可拆分的化工
、冶金反應器組成，反應器內部高溫
、gaoya
，banyoulianxujinxingdeduoxiangwuzhixianghuzhuanhuadehuaxuefanying
，duixitongdekekaoxingyaoqiuhengao，bixuchangqilianxuwendingyunxing。erkezaishengnengyuanshouzhiyufenghuoguangdengwaibuzirantiaojianbianhua

，bodongxingjiaoda，ruhetongguoliyongdianwang、儲能、儲氫等多種方式實現綠氫的穩定供應，是氫能與鋼鐵產業間相互耦合要解決的難題。

　　其一，氫冶金是鋼鐵工業遠期實現碳中和的重要路徑。國家和行業應加快製訂鋼鐵行業氫能產業專項規劃和氫冶金發展規劃，明確氫冶金發展思路
、技術路線圖及配套鼓勵性政策，支持低碳冶金園區
、氫冶金示範項目建設。

　　其二，充分發揮綠色低碳類投資基金和全球低碳冶金創新聯盟作用。集行業之力開展氫冶金技術的研發與工程化示範
，避免技術研發的重複投入和資源浪費。加大高效、低成本選礦技術研發力度，突破發展直接還原煉鐵的原料端環節限製。

　　其三，以《氫能產業發展中長期規劃（2021年-2035年）》為引領，加強製氫、儲運技術研發和產業化，形成較為完備的氫能產業技術創新體係、清潔能源製氫及供應體係


，支撐氫能在冶金行業的應用。

　　其四，鋼鐵企業開展氫冶金示範項目建設，應組織專業技術人員深入總結國內外氫冶金工程示範經驗

，開展相關技術裝備調研、市場分析、技術經濟性評估、氫能資源評估等前期準備工作，規避投資風險和技術風險。（員曉 彭鋒 李曉 白永強 張麗娜）