氢冶金技术有望帮助钢铁行业实现深度脱碳

“减污降碳”是钢铁行业高质量发展、落实生态文明理念的必然选择。近日，自然资源保护协会发布的《面向碳中和的氢冶金发展战略研究》报告提出，当前主流的长流程钢铁冶炼工艺是以煤炭作为主要能源和还原剂，生产过程中必然产生大量的二氧化碳。基于当前传统工艺技术的创新改进难以实现深度脱碳。而氢冶金是替代碳还原最为可行的途径，将对钢铁行业深度脱碳乃至“净零碳”起到决定性作用。

据了解，氢冶金技术主要包括高炉富氢冶炼技术和氢基直接还原技术。其中，高炉富氢冶炼由于改造成本较低、富氢气体易获取，可操作性强，被认为是从现阶段的“碳冶金”过渡到“氢冶金”的桥梁，其潜在碳减排幅度为10%~30%。从中长期来看，氢基直接还原工艺是最具发展潜力的低碳冶金技术之一。报告预计，氢基直接还原技术有望在2040年后大规模推广，先决条件是绿氢产业链的发展，包括绿色、经济、大规模氢源的获取，氢气长距离的安全储运，以及氢源供需的合理配置等。

报告指出，经济性是制约钢铁行业氢冶金发展的关键因素之一，其中主要涉及氢气成本和碳排放成本。随着技术进步，制氢成本逐渐降低，当企业需要为碳排放支付费用时，氢冶金就可以显示出成本优势。碳排放的成本越高，氢冶金的成本优势越大。因此，合理利用碳市场将对氢冶金技术推广应用起到积极推动作用。

报告在综合考虑中远期钢产量变化趋势和钢铁工业“双碳”愿景的基础上，提出我国氢冶金发展四步走建议。

第一阶段是目前至2030年，目标是吨钢碳排放强度较2020年下降15%。钢铁企业集中攻关高炉富氢冶炼技术和纯氢基直接还原技术，以及相应的软硬件；争取高炉富氢技术取得突破性成果，同时开展高炉富氢冶炼技术的示范项目；有条件的钢铁企业应率先开展高炉喷氢改造，富氢高炉产能占比达到15%；新建改造焦炉增加氢制备装置，为下一步高炉富氢冶炼技术应用打下基础；有条件的氢冶金示范项目应尽量使用绿氢。

第二阶段是2030~2040年，目标是创新驱动实现深度脱碳，吨钢碳排放强度较2020年下降55%。在此期间，钢铁企业集中攻关纯氢基直接还原技术及氢基直接还原装备国产化、大型化；纯氢直接还原技术取得突破性成果，同时开展纯氢直接还原技术示范项目；随着国家氢能产业体系初步形成，氢源供应增长，用氢成本显著下降，大力推广高炉富氢冶炼技术，加快富氢高炉技术改造，实现自产氢应用尽用，富氢高炉产能占比超过60%；全面完成自有焦炉的氢制备装置改造，有条件的钢铁企业适度发展可再生能源发电及绿氢制备项目，尽可能增加自有氢供应量，力争绿氢在钢铁行业需氢总量占比达到30%以上。

第三阶段是2040~2050年，目标是重大突破冲刺极限降碳，吨钢碳排放强度较2020年下降85%。钢铁企业大力推广纯氢基直接还原技术，加快“高炉-转炉”长流程制钢向“纯氢基竖炉+电炉”短流程制钢转型，“纯氢基竖炉+电炉”短流程制钢产能占比达到25%；绿氢供应量占钢铁产业需氢总量达到85%。钢铁企业与绿电、绿氢供应商紧密结合，共建产业链生态圈，耦合发展。

    第四阶段是2050~2060年，目标是融合发展助力碳中和，吨钢碳排放强度较2020年下降95%。到2060年，钢铁行业年碳排放量降低至约1亿吨，通过推进CCUS和碳汇，可实现“碳中和”目标。

对于未来氢冶金技术的推广应用，报告提出以下建议：一是加强氢冶金技术研发和示范的财政和税收支持，给予氢冶金研发和试点项目在信贷总量、支持方式和利率上更多支持；二是在钢铁行业纳入全国统一碳市场后，结合行业低碳发展目标及氢冶金等战略路径，科学合理地减少免费配额占比，使率先推进氢冶金技术的企业能够从碳交易中先获益、多获益；三是强化顶层设计、系统谋划，构建氢能产业链和钢铁行业在内的产业生态圈。