在蒂森克虜伯（thyssenkrupp）實(shí)現(xiàn)了在高爐中使用氫氣、奧瓦科（Ovako）成功實(shí)驗(yàn)氫氣作為高溫?zé)嵩醇訜徜摬暮螅瑲淠軣掍撛佾@重大進(jìn)展。

8月31日，瑞典鋼鐵（SSAB），瑞典大瀑布電力（Vattenfall）和瑞典國(guó)有鐵礦石生產(chǎn)商LKAB通過(guò)HYBRIT的無(wú)化石海綿鐵生產(chǎn)工廠的正式啟動(dòng)，朝著無(wú)化石煉鋼邁出了決定性的一步。HYBRIT項(xiàng)目旨在用不含化石的電力和氫氣替代傳統(tǒng)上用于礦石制鋼的煉焦煤。SSAB的目標(biāo)是，到2026年將第一種無(wú)化石鋼商業(yè)化，到2045年實(shí)現(xiàn)無(wú)化石鋼的運(yùn)營(yíng)。

圖1 開(kāi)工現(xiàn)場(chǎng)

瑞典首相斯特凡·洛芬（StefanL?fven）與環(huán)境和氣候部長(zhǎng)兼副首相伊莎貝拉·洛文（IsabellaL?vin），SSAB總裁兼首席執(zhí)行官M(fèi)artin Lindqvist，LKAB總裁兼首席執(zhí)行官JanMostr?m以及Vattenfall總裁兼Magnus Hall一起啟動(dòng)了該工廠。

HYBRIT的技術(shù)路線與常規(guī)的技術(shù)路線有所區(qū)別。在蒂森克虜伯、奧瓦科的工作之后，HYBRIT項(xiàng)目為氫能煉鋼在新的技術(shù)方向上進(jìn)行了嘗試，展現(xiàn)了綠色鋼鐵多樣化的未來(lái)。在氫能煉鋼的新時(shí)代中，鋼鐵這個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)有望煥發(fā)出不一樣生命力。

正如SSAB首席執(zhí)行官馬丁·林德克維斯特（Martin Lindqvist）表示：“還有很多工作要做，還有挑戰(zhàn)，但我敢宣稱這是一家全球獨(dú)一無(wú)二的工廠?！?

圖2 技術(shù)路線對(duì)比

綠色鋼鐵似乎只是瑞典零排放目標(biāo)中的一步。

“現(xiàn)在，我們面臨著一個(gè)歷史性的機(jī)遇，而且還可以促進(jìn)所有人都意識(shí)到的氣候轉(zhuǎn)變的必要性。今天，我們正在奠定使瑞典的鋼鐵行業(yè)在20年內(nèi)完全不含化石和二氧化碳的基礎(chǔ)。我們將共同努力，將瑞典重建為世界上第一個(gè)零化石能源的國(guó)家?！比鸬涫紫嗨固胤病ぢ宸以陂_(kāi)工儀式上（StefanL?fven）說(shuō)。

圖3 瑞典首相斯特凡·洛芬（StefanL?fven）

1、HYBRIT項(xiàng)目介紹

2016年HYBRIT項(xiàng)目成立，并于2018年6月在瑞典能源署的資金支持下正式破土動(dòng)工，2020年8月建成投產(chǎn)。

這項(xiàng)名為“突破性氫能煉鐵技術(shù)”的項(xiàng)目(HYBRIT, HYdrogen BReakthrough Ironmaking Technology)，旨在用可再生電力生產(chǎn)的氫替代傳統(tǒng)煉鐵使用的焦炭。在傳統(tǒng)煉鐵工藝中，焦炭中的碳與鐵礦石中的氧反應(yīng)生成二氧化碳作為還原劑，如果使用氫氣替代焦炭，氫氣將與鐵礦石中的氧氣反應(yīng)生成水，實(shí)現(xiàn)煉鐵過(guò)程的零排放。

圖4 HYBRIT項(xiàng)目

在工廠正式落成后，測(cè)試將在2020年至2024年之間進(jìn)行，首先使用天然氣，然后使用氫氣以比較生產(chǎn)結(jié)果。在此期間，HYBRIT的框架還包括在測(cè)試期間內(nèi)用生物油替代化石油品，也正在準(zhǔn)備建立儲(chǔ)氫設(shè)施并進(jìn)行測(cè)試。

2025年~2035年，HYBRIT項(xiàng)目將進(jìn)入實(shí)證階段，進(jìn)行小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；到2045年，SSAB將達(dá)成實(shí)現(xiàn)非化石能源煉鋼的目標(biāo)。而據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)，2050年氫能達(dá)到全球能源總需求的18%——HYBRIT項(xiàng)目正好趕在氫能大規(guī)模應(yīng)用時(shí)完成。

“對(duì)于我們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)獨(dú)有的試驗(yàn)工廠現(xiàn)已建成，我感到無(wú)比自豪。這是向無(wú)化石鋼過(guò)渡的里程碑。我們的目標(biāo)是早在2026年就率先使用不含化石燃料的鋼材。HYBRIT技術(shù)將使我們能夠消除煉鋼中的二氧化碳排放，同時(shí)幫助我們自己的客戶減少其氣候足跡。我們有機(jī)會(huì)徹底改變整個(gè)鋼鐵行業(yè)，并表明可能實(shí)現(xiàn)凈零排放” SSAB總裁兼首席執(zhí)行官M(fèi)artin Lindqvist說(shuō)。

2、國(guó)內(nèi)“氫能煉鋼”業(yè)務(wù)進(jìn)展情況

與國(guó)外同行一樣，國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)正為鋼鐵產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展付出持續(xù)的努力。

我國(guó)鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放量約占全國(guó)二氧化碳排放量的15%，占全球鋼鐵行業(yè)碳排放量的60%以上！降低二氧化碳排放一直是我國(guó)鋼鐵企業(yè)的重大任務(wù)。根據(jù)《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級(jí)規(guī)劃(2016-2020年)》，要求在“十三五”期間能源消耗總量和污染物排放總量分別下降10%和15%以上。

業(yè)內(nèi)一位專家表示：“除了通過(guò)基于氫氣的直接還原技術(shù)和碳捕獲與封存技術(shù)實(shí)現(xiàn)減排以外，關(guān)于減少鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放，當(dāng)前沒(méi)有更多的方式。而碳捕獲與封存技術(shù)屬于末端解決方案，并沒(méi)有從根源上解決問(wèn)題?！笨梢哉J(rèn)為，“氫氣煉鋼”是鋼鐵工業(yè)當(dāng)前已知的最佳減排技術(shù)。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策上，《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017年）》將氫氣豎爐直接還原清潔冶煉技術(shù)列為了重點(diǎn)，主要技術(shù)內(nèi)容包括：直接還原工藝與先進(jìn)節(jié)能的煤炭制氣技術(shù)；焦?fàn)t煤氣制氣技術(shù)；蓄熱式管式加熱爐技術(shù)；蓄熱式燃?xì)馊廴谝睙捈夹g(shù)等。

在政策的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)寶武、河鋼、酒鋼等鋼鐵企業(yè)正在探討氫能煉鋼，東北大學(xué)也成立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)面向氫冶金方向的研究院，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)零排放進(jìn)程中給出“中國(guó)方案”，實(shí)現(xiàn)中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，并且已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展。

圖5 酒鋼氫冶金研究院揭幕

酒鋼煤基氫冶金中試基地?zé)嶝?fù)荷試車及部分中試試驗(yàn)正在順利進(jìn)行。據(jù)酒鋼中試基地建設(shè)項(xiàng)目執(zhí)行經(jīng)理雷鵬飛介紹，酒鋼煤基氫冶金中試基地分別在5月5日、6月10日進(jìn)行了第一次、第二次試車工作，均以高爐瓦斯灰為原料。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分別以酒鋼自產(chǎn)冶金焦丁和褐煤為還原劑，進(jìn)行了碳冶金和氫冶金的對(duì)比試驗(yàn)，兩種工藝的金屬化率分別為40%左右和85%以上，體現(xiàn)出氫冶金技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)氫氣來(lái)源問(wèn)題，中核集團(tuán)則提出了“核能制氫、氫能煉鋼”的思路，以水為原料, 以廢熱為能源，將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，進(jìn)行大規(guī)模、低成本的氫氣制取。

“核能制氫與氫能冶金結(jié)合將成為劃時(shí)代的技術(shù)革命。”中核集團(tuán)董事長(zhǎng)余劍鋒說(shuō)，經(jīng)初步計(jì)算，一臺(tái)60萬(wàn)千瓦高溫氣冷堆機(jī)組可滿足180萬(wàn)噸鋼對(duì)氫氣、電力及部分氧氣的能量需求，每年可減排約300萬(wàn)噸二氧化碳，減少能源消費(fèi)約100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，將有效緩解我國(guó)碳排放壓力，助力解決能源消費(fèi)引起的環(huán)境問(wèn)題。

3、氫能與鋼鐵的合作是雙贏

鋼鐵與氫能有天然聯(lián)系。鋼鐵企業(yè)即是產(chǎn)氫企業(yè)，也是用氫單位。正如鞍鋼副總經(jīng)理王義棟說(shuō)，鋼廠制備氫氣的成本非常低；對(duì)鋼廠來(lái)說(shuō)，不僅可以發(fā)展氫能，還可以同時(shí)發(fā)展低碳冶金技術(shù)，降低碳排放。

氫能與鋼鐵產(chǎn)業(yè)的合作是雙贏的結(jié)果：氫能幫助鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、延伸業(yè)務(wù)、完成轉(zhuǎn)型，鋼鐵企業(yè)為氫能提供了更多的落地應(yīng)用，促進(jìn)發(fā)展。氫能和鋼鐵是一個(gè)互相促進(jìn)的產(chǎn)業(yè)組合。

圖6 高爐煉鋼現(xiàn)場(chǎng)

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)，而氫能行業(yè)是處于起步階段的行業(yè)，氫能和鋼鐵的合作形成了互補(bǔ)，有著良好的示范效應(yīng)，能夠吸引更多行業(yè)涉足氫能。氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展的早期，不僅需要努力發(fā)展技術(shù)，也需要向社會(huì)提供更多的想象力，才能引來(lái)更多的資金和人才，才能更好地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

來(lái)源：氫云鏈