“碳冶金”向“氢冶金”转变 河钢集团120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通

12月16日，河北省河钢集团有限责任公司河北张宣高科科技有限公司（以下简称河钢集团张宣科技）120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通。这项工程（以下简称河钢氢冶金示范工程）是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐。

据了解，与传统碳冶金相比，氢冶金以氢气为燃料和还原剂，可以使炼铁摆脱对化石能源的依赖，从源头上解决碳排放问题。“可以预见，钢铁、能源等领域的核心竞争力，将由‘摄取化石能源的能力’，逐步转变为以氢冶金为代表的‘降碳捕碳，摆脱化石能源束缚的能力’。”河钢集团党委书记、董事长于勇表示。

世界首套，氢能冶金可减少70%的碳排放

能源变革是达成双碳目标的重要路径，传统冶金工艺，每生产一吨钢，约产生1.83吨二氧化碳；河钢氢冶金示范工程的实施，可减少二氧化碳排放70%，相当于吨钢碳排放可降至约0.5吨。

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，作为钢铁行业绿色转型的先行者，河钢集团深耕氢能与钢铁的融合创新、协同发展，超前跟踪世界氢冶金技术的研究与发展，与意大利特诺恩等知名企业合作，充分发挥丰富的焦炉煤气资源优势，创新采用零重整焦炉煤气作为还原气，并在未来逐渐过渡至风能制氢、太阳能制氢等100%绿氢为还原气的氢冶金技术。

河钢氢冶金示范工程一期全线贯通，对突破氢冶金核心关键技术和推动我国钢铁行业转型升级具有重大引领作用，并通过持续丰富氢冶金理论和标准体系，为钢铁“摆脱”对煤炭等传统化石能源的深度依赖提供了全新路径、创造了全新场景。

有别于国际上采用天然气制备还原工艺气体的常规手段，全球首创的“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术，是河钢氢冶金示范工程的核心内容。

河钢集团张宣科技党委书记、董事长王宏斌介绍，作为一种富氢气体，焦炉煤气本身含有55—65%的氢气成分，可在氢基竖炉内催化裂解为一氧化碳和氢气，实现“自重整”。自重整后，工艺气体中的氢碳比可达到8:1以上，是目前工业化生产中含氢比例最高的气基竖炉直接还原工艺，最接近未来100%氢还原的工艺状态。同时，河钢氢冶金示范工程竖炉反应器针对高比例氢含量进行了优化设计，预留了绿氢切换功能，不需大规模改造即可直接开展切换为更高比例富氢还原气、纯氢作还原气的工业试验，为未来实现100%绿氢竖炉直接还原提供基础。

通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、碳捕集及再利用、EAF洁净钢冶炼等绿色短流程，形成“CO₂捕集+CO₂精制”全新工艺路线等一系列领先技术的创新应用，河钢正在打造出可推广、可复制的“零碳”制氢与氢能产业发展协同互补的创新发展模式。

据测算，与同等生产规模的传统“高炉+转炉”长流程工艺相比，河钢氢冶金示范工程一期每年可减少二氧化碳排放80万吨，减排比例达到70%以上，同时二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上，且生产每吨直接还原铁可捕集二氧化碳约125千克。

据悉，河钢氢冶金示范工程配套建设的电炉短流程高端金属材料生产线，将充分发挥直接还原铁低碳排放高纯净度的优势，开展近零碳排短流程技术研发，探索工艺流程变革背景下的降碳极限，逐步释放全流程减碳潜力，打造行业首套“零碳”示范产线。

河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程外景。（河钢集团供图）

开发氢能，加快实施氢能全产业链布局

我国是世界上最大的制氢国，“钢铁+氢能”的创新融合发展，特别是钢铁工业丰富的场景资源和广泛的链接优势，让氢能产业拥有了更大发展空间和更多发展机遇。

据中国氢能联盟测算，预计到2030年钢铁领域氢能消费量将超过5000万吨标准煤，到2050年进一步增加到7600万吨标准煤，将占钢铁领域能源消费总量的34%，到2050年含钢铁、化工的工业领域氢能消费总量超过1.6 亿吨标准煤。

河钢集团新闻发言人、副总经理李毅仁表示，氢能将对我国能源结构和消费体系产生革命性影响。在全球能源向清洁化、低碳化、智能化发展的趋势下，钢铁行业无论是能源结构创新还是工艺结构创新，氢能应用都是实现低碳、甚至“零碳”排放的最佳途径。河钢坚定与国家“双碳”战略同向同行，已经成为氢冶金技术的先行者、践行者和探索者。通过持续提升氢冶金、制氢储氢加氢、氢技术输出及氢相关装备制造的全产业链科研开发与工程应用能力，构建起氢能源开发和利用的低碳、绿色生态圈，让钢铁工业领域的氢能产业具有了“源于钢铁、超越钢铁”的全新特质和溢出价值。

加快氢能开发利用，近年来，河钢进行了一系列有益的探索——

2019年3月，河钢携手中国工程院战略咨询中心、中国钢研和东北大学，共建“氢能技术与产业创新中心”，开创了我国氢能产业“产学研用”合作的新平台。

2020年8月，河钢建设的钢铁行业首座固定式加氢示范站在邯郸投入运行，标志着河钢快步迈入氢能时代。

2021年7月，我国首条氢能重卡运输线在河钢唐钢新区实现市场化运营，为京津冀地区以“柴改氢”实现物流减碳作出了示范。

……

河钢氢能产业的良好发展态势，促成了与世界顶级车企宝马集团的全新战略合作。2022年8月，河钢与宝马签署《打造绿色低碳钢铁供应链合作备忘录》。从2023年中期开始，宝马将逐步使用河钢的低碳汽车用钢。2026年起，宝马沈阳生产基地开始在整车量产过程中使用河钢生产的“绿钢”。“绿钢”的一大重要技术支撑就是河钢的氢能源开发与利用示范技术。

2022年9月，首届世界氢冶金技术交流大会在“冬奥之城”崇礼举行，于勇向世界钢铁同业者阐释河钢氢能产业发展愿景时表示：“河钢把氢能开发利用作为重点发展方向，加快推进低碳冶金技术的革命性创新与突破，将积极引领钢铁行业氢能综合利用与发展，积极为全球钢铁行业绿色低碳发展提供‘河钢方案’。”

以120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通为新起点，河钢进入打造“近零碳排”全产业链示范工厂快车道，也步入低碳钢铁产品研发及低碳产业链建设新阶段。河钢将以氢气制备、氢气储运、氢能物流、氢冶金等全流程项目建设为突破口，加快实施氢能全产业链布局，打造全国最具代表性和示范性的氢能利用产业体系，建设最具竞争力和影响力的氢能应用示范企业。

河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程现场。（河钢集团供图）