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當(dāng)今世界，資源能源利用效率已經(jīng)成為衡量國家制造業(yè)競爭力的重要因素，綠色發(fā)展已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)轉(zhuǎn)型升級的大趨勢。
2020年9月我國首次提出“碳達(dá)峰”和“碳中和”國家戰(zhàn)略目標(biāo)，在此背景下，鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行，其中“以氫代煤”煉鐵被認(rèn)為是行業(yè)發(fā)展的一大趨勢，我國的氫冶金目前發(fā)展到哪一步，距離真正到來還要多久？
從能源結(jié)構(gòu)來看，中國富煤、貧油、少氣，90%的碳排放來自煤炭，多年來煤炭一直是最為重要的能源來源。中國從碳達(dá)峰到碳中和的期限只有30年，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家40—60年的時間期限，可謂時間短任務(wù)重，而“以氫代煤”正是雙碳目標(biāo)實現(xiàn)的重要途徑和發(fā)展方向。
2020年，中國碳排放量達(dá)99億噸，位居全球第一。從碳排放占比看，電力行業(yè)、建筑建材及制造業(yè)、交通運輸行業(yè)占全國碳排放量近90%。
工信部資料顯示，2020年中國全國生產(chǎn)生鐵、粗鋼和鋼材產(chǎn)量分別為8.88億噸、10.53億噸和13.25億噸，同比分別增長4.3%、5.2%和7.7%，粗鋼產(chǎn)量首次超過10億噸，一直穩(wěn)居全球第一。
鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟重要的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，屬于能源、水資源、礦石資源消耗大的資源密集型產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳等污染物。
世界鋼鐵協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球平均每生產(chǎn)1噸鋼會排放1.8噸CO2，鋼鐵行業(yè)CO2排放量約占全球CO2總排放量的6.7%，而我國作為鋼鐵大國，鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量約15%，低碳轉(zhuǎn)型壓力可想而知。
國家控制產(chǎn)能的措施雖然在段時間內(nèi)可以起到一定的減排效果，但綠色轉(zhuǎn)型是鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。鋼鐵工業(yè)必須通過持續(xù)優(yōu)化鋼鐵制造流程、全面實施綠色低碳工程、適度降低粗鋼產(chǎn)量等一系列措施，實現(xiàn)碳排放目標(biāo)。
在傳統(tǒng)的工藝流程中，需要在高爐中消耗300千克的焦炭和200千克的煤粉作為還原劑，才能生產(chǎn)出1噸生鐵。而以氫代煤的鋼鐵冶金能大大減少污染物的排放。
在鋼鐵生產(chǎn)中，氫氣可用作為鐵礦石的無排放還原劑，對氣候保護十分有益。氫氣燃燒的副產(chǎn)物只有水，并不產(chǎn)生有害氣體。它能以高能量密度的液體或氣體形式儲存和運輸，且用途廣泛。由于其多功能性，氫氣在向清潔、低碳能源系統(tǒng)的過渡過程中起著關(guān)鍵作用。
在冶金行業(yè)，將氫氣代替煤炭作為高爐的還原劑，能夠減少乃至完全避免鋼鐵生產(chǎn)中的二氧化碳排放。其原理是，將氫氣代替煤炭作為高爐的還原劑，以減少乃至完全避免鋼鐵生產(chǎn)中的二氧化碳排放。
2019年，位于德國杜伊斯堡的蒂森克虜伯鋼廠就首次進(jìn)行了以氫代煤的嘗試，他們將氫氣通過一個風(fēng)口被注入高爐中，并視情況逐漸擴展至該高爐的全部28個風(fēng)口。預(yù)計到2022年，鋼廠的另外三個高爐也將實現(xiàn)“以氫代煤”的技術(shù)應(yīng)用。此外，日本、韓國、瑞典等國家也都在積極進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研發(fā)和探索。
我國對氫能的發(fā)展也相當(dāng)重視，“十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要（草案）”中明確，在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。而氫冶金已經(jīng)成為鋼鐵龍頭企業(yè)的制高點。
近年來，中國鋼鐵業(yè)尋求低碳轉(zhuǎn)型，加快研發(fā)和儲備重大技術(shù)的態(tài)勢明顯加快。今年5月，河鋼集團在河北張家口啟動了“世界首個富氫氣體直接還原示范工程”建設(shè)，今年第三季度，中國寶武將在湛江鋼鐵有限公司開工建設(shè)(一期)百萬噸級氫基豎爐直接還原示范項目及配套設(shè)施。此外，首鋼、建龍、酒鋼、日照鋼鐵等一批鋼鐵企業(yè)也建立了低碳冶金示范項目。
世界鋼協(xié)主席、河鋼集團董事長于勇曾表示，氫能是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。未來，氫能的?yīng)用要實現(xiàn)完全的低碳和零排放，就必須在能源結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)方面創(chuàng)新。氫冶金技術(shù)的應(yīng)用，將會帶領(lǐng)傳統(tǒng)的鋼鐵冶金技術(shù)走上新的道路。
