在蒂森克虜伯（thyssenkrupp）實現(xiàn)了在高爐中使用氫氣、奧瓦科（Ovako）成功實驗氫氣作為高溫熱源加熱鋼材后，氫能煉鋼再獲重大進展。

8月31日，瑞典鋼鐵（SSAB），瑞典大瀑布電力（Vattenfall）和瑞典國有鐵礦石生產(chǎn)商LKAB通過HYBRIT的無化石海綿鐵生產(chǎn)工廠的正式啟動，朝著無化石煉鋼邁出了決定性的一步。HYBRIT項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的目標是，到2026年將第一種無化石鋼商業(yè)化，到2045年實現(xiàn)無化石鋼的運營。

圖1 開工現(xiàn)場

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

HYBRIT的技術路線與常規(guī)的技術路線有所區(qū)別。在蒂森克虜伯、奧瓦科的工作之后，HYBRIT項目為氫能煉鋼在新的技術方向上進行了嘗試，展現(xiàn)了綠色鋼鐵多樣化的未來。在氫能煉鋼的新時代中，鋼鐵這個傳統(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一無二的工廠?！?

圖2 技術路線對比

綠色鋼鐵似乎只是瑞典零排放目標中的一步。

“現(xiàn)在，我們面臨著一個歷史性的機遇，而且還可以促進所有人都意識到的氣候轉變的必要性。今天，我們正在奠定使瑞典的鋼鐵行業(yè)在20年內完全不含化石和二氧化碳的基礎。我們將共同努力，將瑞典重建為世界上第一個零化石能源的國家?！比鸬涫紫嗨固胤病ぢ宸以陂_工儀式上（StefanL?fven）說。

圖3 瑞典首相斯特凡·洛芬（StefanL?fven）

1、HYBRIT項目介紹

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

這項名為“突破性氫能煉鐵技術”的項目(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生成水，實現(xiàn)煉鐵過程的零排放。

圖4 HYBRIT項目

在工廠正式落成后，測試將在2020年至2024年之間進行，首先使用天然氣，然后使用氫氣以比較生產(chǎn)結果。在此期間，HYBRIT的框架還包括在測試期間內用生物油替代化石油品，也正在準備建立儲氫設施并進行測試。

2025年~2035年，HYBRIT項目將進入實證階段，進行小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；到2045年，SSAB將達成實現(xiàn)非化石能源煉鋼的目標。而據(jù)國際氫能委員會預計，2050年氫能達到全球能源總需求的18%——HYBRIT項目正好趕在氫能大規(guī)模應用時完成。

“對于我們在全球范圍內獨有的試驗工廠現(xiàn)已建成，我感到無比自豪。這是向無化石鋼過渡的里程碑。我們的目標是早在2026年就率先使用不含化石燃料的鋼材。HYBRIT技術將使我們能夠消除煉鋼中的二氧化碳排放，同時幫助我們自己的客戶減少其氣候足跡。我們有機會徹底改變整個鋼鐵行業(yè)，并表明可能實現(xiàn)凈零排放” SSAB總裁兼首席執(zhí)行官Martin Lindqvist說。

2、國內“氫能煉鋼”業(yè)務進展情況

與國外同行一樣，國內鋼鐵產(chǎn)業(yè)正為鋼鐵產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展付出持續(xù)的努力。

我國鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放量約占全國二氧化碳排放量的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鋼鐵企業(yè)的重大任務。根據(jù)《鋼鐵工業(yè)調整升級規(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)內一位專家表示：“除了通過基于氫氣的直接還原技術和碳捕獲與封存技術實現(xiàn)減排以外，關于減少鋼鐵生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放，當前沒有更多的方式。而碳捕獲與封存技術屬于末端解決方案，并沒有從根源上解決問題。”可以認為，“氫氣煉鋼”是鋼鐵工業(yè)當前已知的最佳減排技術。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策上，《產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術發(fā)展指南（2017年）》將氫氣豎爐直接還原清潔冶煉技術列為了重點，主要技術內容包括：直接還原工藝與先進節(jié)能的煤炭制氣技術；焦爐煤氣制氣技術；蓄熱式管式加熱爐技術；蓄熱式燃氣熔融冶煉技術等。

在政策的推動下，國內寶武、河鋼、酒鋼等鋼鐵企業(yè)正在探討氫能煉鋼，東北大學也成立了國內第一個面向氫冶金方向的研究院，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)零排放進程中給出“中國方案”，實現(xiàn)中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的轉型升級，并且已經(jīng)取得了階段性的進展。

圖5 酒鋼氫冶金研究院揭幕

酒鋼煤基氫冶金中試基地熱負荷試車及部分中試試驗正在順利進行。據(jù)酒鋼中試基地建設項目執(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日進行了第一次、第二次試車工作，均以高爐瓦斯灰為原料。項目團隊分別以酒鋼自產(chǎn)冶金焦丁和褐煤為還原劑，進行了碳冶金和氫冶金的對比試驗，兩種工藝的金屬化率分別為40%左右和85%以上，體現(xiàn)出氫冶金技術的巨大優(yōu)勢。

針對氫氣來源問題，中核集團則提出了“核能制氫、氫能煉鋼”的思路，以水為原料, 以廢熱為能源，將核反應堆與先進制氫工藝耦合，進行大規(guī)模、低成本的氫氣制取。

“核能制氫與氫能冶金結合將成為劃時代的技術革命?！敝泻思瘓F董事長余劍鋒說，經(jīng)初步計算，一臺60萬千瓦高溫氣冷堆機組可滿足180萬噸鋼對氫氣、電力及部分氧氣的能量需求，每年可減排約300萬噸二氧化碳，減少能源消費約100萬噸標準煤，將有效緩解我國碳排放壓力，助力解決能源消費引起的環(huán)境問題。

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，鋼廠制備氫氣的成本非常低；對鋼廠來說，不僅可以發(fā)展氫能，還可以同時發(fā)展低碳冶金技術，降低碳排放。

氫能與鋼鐵產(chǎn)業(yè)的合作是雙贏的結果：氫能幫助鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、延伸業(yè)務、完成轉型，鋼鐵企業(yè)為氫能提供了更多的落地應用，促進發(fā)展。氫能和鋼鐵是一個互相促進的產(chǎn)業(yè)組合。

圖6 高爐煉鋼現(xiàn)場

鋼鐵行業(yè)是去產(chǎn)能、調結構、促轉型的重點行業(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，有著良好的示范效應，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，也需要向社會提供更多的想象力，才能引來更多的資金和人才，才能更好地促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

來源：氫云鏈