绿氢还原冶炼工艺技术的赛道竞争

近年世界各大钢铁巨头纷纷加入氢还原冶炼工艺技术的炼钢赛道，特别是在一些风能、太阳能相对丰富的地区，利用其风能与太阳能先获得绿氢，现利绿氢还原炼钢，几乎可以做到炼钢、炼铁的零碳排放，为绿色环保的低碳经济作出巨大贡献。

传统的高炉炼铁通过焦炭燃烧提供还原反应所需要的热量，并产生一氧化碳还原剂将铁矿石还原得到铁，其过程会产生大量的二氧化碳气体。而氢能炼钢则利用氢气替代一氧化碳做还原剂，其还原产物为水，没有二氧化碳排放，整个炼铁过程绿色无污染，是目前实现钢铁生产过程节能减排的最佳方案之一，由于氢能炼钢利用氢气(H2)替代一氧化碳做还原剂，其还原产物为水(H2O)，没有二氧化碳排放，因此炼铁过程绿色无污染。

2020年我国钢铁企业平均吨钢碳排放量为1765公斤。如采用基于天然气的炼铁工艺，可以将吨钢碳排放降至940公斤；而使用80%的氢气和20%的天然气则可以降至437公斤；如果完全使用氢气炼钢，几乎可以实现二氧化碳的“零排放”

在国内相关研究试验项目：

2019年宝武钢铁集团与中核集团合作开发“核能制氢”技术，

中国宝武就已与中核集团、清华大学签订《核能-制氢-冶金耦合技术战略合作框架协议》，三方将资源共享，共同打造世界领先的核冶金产业联盟，此处的核冶金就是利用核能制氢再用氢气冶金。

将核能制氢用于冶金和煤化工，是取代传统化石能源大量消耗、缓和世界能源危机的一种经济有效的措施。

2019年酒钢成立氢冶金研究院，探索“煤基氢冶金理论”

项目包括一座年产60万吨的ENERGIRON直接还原厂。河钢集团的直接还原厂将使用含氢量约70%的补充气源。由于高含量的氢气，河钢集团的工厂将以一吨直接还原铁仅产生250公斤二氧化碳的指标，构建全球最绿色的直接还原厂之一。同时，产生的二氧化碳还将进行选择性回收，并可以在下游工艺进行再利用。因此，一吨产品产生的最终净排放仅约125公斤二氧化碳。

2020年河钢与卡斯特兰萨—特诺恩签订120w吨氢冶金示范性工程项目

酒钢煤基氢冶金中试基地热负荷试车及部分中试试验正在顺利进行。酒钢煤基氢冶金中试基地以高炉瓦斯灰为原料进行了多次试验。项目团队分别以酒钢自产冶金焦丁和褐煤为还原剂，进行了碳冶金和氢冶金的对比试验，两种工艺的金属化率分别为40%左右和85%以上，体现出氢冶金技术的优势

在国外相关研究试验项目：

2016年，项目由瑞典钢铁公司、瑞典大瀑布电力公司和瑞典矿业集团联合成立瑞典钢铁HYBRIT。

根据计划2016年~2017年为项目预研阶段，主要工作内容包括评估非化石能源冶炼的潜力，以及二氧化碳的捕集、存储和利用等。该项目的中试研究阶段为2018年~2024年，示范运行阶段为2025 年~2035年。在为期10年的示范运行阶段主要进行运行测试，以确保到2035年实现商业化运行

2017年由奥钢联发起奥钢联H2FUTURE项目，联合了西门子公司（质子交换膜电解槽的技术提供方，主要负责电解水产氢）、奥地利电网公司（为电解水提供电力支持）和奥地利K1-MET中心组（负责研发钢铁生产过程中氢气可替代碳或碳基能源的工序）

2019年4月由德国萨尔茨吉特钢铁公司启动萨尔茨吉特SALCOS项目

萨尔茨吉特先期策划实施了萨尔茨吉特风电制氢项目(Wind H2)，项目思路是采用风力发电，电解水制氢和氧，再将氢气输送给冷轧工序作为还原性气体，将氧气输送给高炉使用。

6月24日，浦项控股集团官方公布氢还原HyREX设施计划

浦项控股集团计划在2025年第1季度动工建设一个每小时产能为36吨直接还原铁的氢还原HyREX设施，计划于2027年完工，并到2030年实现商业化生产。该集团计划增加研究人员和工程师，其目标是到2040年将直接还原铁产量增加至250万吨/年。到2050年，其HyREX中试厂所有产品将完全使用氢还原炼铁技术生产。浦项控股集团高级副总裁、HyREX项目负责人表示，HyREX有望成为韩国钢铁业新的“技术法宝”。

制约氢冶金工艺发展的因素有什么？

氢还原冶炼工艺技术的氢成本问题

钢铁工业生产规模巨大，规模化实施氢冶金需要大量的、低成本、环境友好型且环保效能和能源转换效率高的氢源。目前氢气是比较昂贵的二次能源，价格高，因此氢冶金工艺的未来发展很大程度上取决于氢气大规模、经济、绿色制取与经济储运。

氢还原冶炼工艺技术壁垒

氢冶金技术仍有许多关键技术需要解决突破，比如氢气直接还原铁氧化物的过程为强烈的吸热反应，需要解决还原过程炉内热量平衡问题。

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