氢能炼钢：技术、经验与前景
发布时间：2021-03-19
氢气冶金：或将实现二氧化碳“零排放”。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还原剂一氧化碳(CO)，将铁矿石还原得到铁，并产生大量的二氧化碳气体(CO2)。而氢能炼钢则利用氢气(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。
国外应用案例：应用较早，在氢气制备方面基本全部采用电解水的方法，因此大多与上游电力公司展开合作，以控制耗电成本。目前较为成功的项目有：瑞典钢铁HYBRIT项目、萨尔茨吉特SALCOS项目和奥钢联H2FUTURE项目。其中HYBRIT项目工艺成本比传统工艺高20%~30%。
国内应用案例。2020年，河钢集团与卡斯特兰萨共同建设120w吨氢冶金示范性工程项目，该项目将使吨钢碳排放降至125公斤，预计于2021年底投产。2019年，中国宝武与中核集团、清华大学签订合作协议，开发“核能制氢”技术。同时，酒钢也成立了氢冶金研究院，积极探索“煤基氢冶金理论”。
困境：制氢成本高昂，储氢技术难以突破。目前市场上主流制氢方法有电解水、水煤气等方法，按照中国目前氢能市场价格(约每吨6万元人民币或7800欧元)，采用氢能炼铁工艺成本比传统高炉冶炼工艺至少高五倍以上。同时氢的高密度储存一直是一个世界级的难题。
碳中和背景下，氢气炼钢前景广阔。我国政府承诺，将在2030年前碳达峰，2060年前碳中和，因此低碳减排将会是长期经济发展的大背景。随着未来环保成本的不断上升，我们认为氢能炼钢的环保效益将会覆盖其较高的成本，从而使企业从中获益；在碳中和的大背景下，较早布局这一领域的钢铁企业将有望从中得到可观的经济价值。
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