中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 楊?lèi)?報道
記者 顧學(xué)超 攝影
“世界各國的鋼鐵企業(yè)對氫冶金的研究不斷取得階段性成果，無(wú)論是豎爐氫冶金，還是高爐富氫冶煉，亦或是基于流化床反應器的氫還原鐵工藝，但哪一項將成為日后主流的氫冶金技術(shù)路線(xiàn)尚屬未知?？梢灶A見(jiàn)的是，更具原料成本優(yōu)勢的氫冶金工藝擁有較大的規?；瘧脻摿?，有望成為日后主流?！?月5日，在于河北崇禮召開(kāi)的2023氫冶金國際研討會(huì )期間，世界鋼鐵協(xié)會(huì )副總干事、北京代表處首席代表鐘紹良圍繞氫冶金技術(shù)發(fā)展趨勢這一話(huà)題接受了《中國冶金報》記者的采訪(fǎng)，并就中國鋼鐵該如何進(jìn)一步在氫冶金領(lǐng)域深耕細作談了他的看法。
圖為鐘紹良
氫冶金工藝日后也將面臨原料供需失衡
“目前，氫冶金主要有3個(gè)發(fā)展方向，一是傳統高爐的富氫冶煉工藝，二是河鋼集團張宣科技和中國寶武湛江鋼鐵基地正在做的氫基豎爐冶煉工藝，三是基于流化床反應器的氫還原鐵工藝。對比來(lái)看，高爐煉鐵工藝技術(shù)成熟且產(chǎn)能大，高爐富氫冶煉工藝在中國鋼鐵行業(yè)內比較容易實(shí)現規?；瘧?，但是氫替代化石能源的潛力有限，減碳幅度相對而言不大；氫基豎爐工藝以天然氣為還原氣，是成熟的工藝，其規?；瘧脤?shí)現起來(lái)也比較容易，但對于鐵礦石品位的要求更高些；基于流化床反應器的氫還原鐵工藝雖然目前還處在初期探索階段，技術(shù)不夠成熟，但是對鐵礦石品位要求相對較低，更具原料成本優(yōu)勢?！辩娊B良表示，長(cháng)遠來(lái)看，更具原料成本優(yōu)勢的氫冶金工藝更有希望成為日后主流發(fā)展方向，原因在于氫冶金工藝未來(lái)發(fā)展也將面臨原料供需失衡的問(wèn)題。
“在‘雙碳’目標下，2050年中國的粗鋼生產(chǎn)將有相當大一部分來(lái)自廢鋼。如果其他基于鐵礦石的粗鋼生產(chǎn)全部以氫代煤，需要消耗至少4000萬(wàn)噸/年的氫氣，比2022年中國的氫氣總產(chǎn)量還高很多，因此百分之百以氫代煤并不現實(shí)。另外，氫基豎爐的發(fā)展對于高品位球團礦（66%以上）的需求量也較大，目前全球可用于傳統氣基豎爐的高品位球團礦年產(chǎn)能在2億噸左右，并且進(jìn)一步擴大產(chǎn)能的空間非常有限。中國國內這類(lèi)‘理想球團礦’的產(chǎn)能幾乎是零。如果所有企業(yè)都大規模發(fā)展現有的氫基豎爐工藝，那么其帶來(lái)的龐大的潛在球團礦需求，必將帶來(lái)新一輪原料供需結構失衡的挑戰。如果一項工藝受限于多種原料供應，那么其未來(lái)規?；瘧玫穆芬矔?huì )越走越窄?！辩娊B良說(shuō)。
“因此，我認為，可能再過(guò)5年~10年，對于鐵礦石品位要求沒(méi)有那么高的氫冶金工藝將成為主流。例如，浦項制鐵的HyREX工藝可以將粉礦直接還原成海綿鐵，這種基于流化床反應器的氫還原鐵工藝，可以為鐵礦石資源稟賦不高的地區提供長(cháng)期有效的解決思路。當然，前提是穩定的綠氫供應?！辩娊B良補充道。
值得注意的是，基于流化床反應器的氫還原鐵工藝尚不成熟，前期仍需大量的研發(fā)試驗投入?！敖柚鷶底只哪M手段可以幫助企業(yè)降低研發(fā)及試驗成本?！辩娊B良表示，“例如，此次研討會(huì )上，澳大利亞蒙納士大學(xué)教授余艾冰在做報告時(shí)提及，先用計算機設備建立模型模擬高爐生產(chǎn)流程，再將其延伸到氫冶金領(lǐng)域，圍繞以流化床反應器為基礎的氫還原鐵等工藝進(jìn)行模擬試生產(chǎn)，成功后再投入實(shí)際生產(chǎn)，這樣做效率會(huì )高很多?！?/div>
氫冶金原創(chuàng )技術(shù)要有，資金血脈也要暢通
放眼全球鋼鐵業(yè)，中國鋼鐵企業(yè)能否在國際氫冶金領(lǐng)域占據一席之地？在鐘紹良看來(lái)，在已取得成績(jì)的基礎上，中國鋼鐵企業(yè)一方面需加強原創(chuàng )技術(shù)研發(fā)，另一方面也需要暢通資金血脈。
“毫無(wú)疑問(wèn)，以河鋼為代表的中國鋼鐵企業(yè)在氫冶金技術(shù)應用領(lǐng)域是走在世界前列的?！辩娊B良表示，與海外企業(yè)采用天然氣不同，河鋼是第一個(gè)工業(yè)化大規模使用焦爐煤氣制氫還原球團礦的企業(yè)。相關(guān)數據統計顯示，與同等規模的高爐—轉爐長(cháng)流程相比，河鋼氫冶金示范工程一期工程二氧化碳減排比例達到70%，每年可以減少碳排放80萬(wàn)噸，產(chǎn)品金屬化率已達95%以上?！叭欢?，想要在世界氫冶金領(lǐng)域長(cháng)期做出彩，只擁有較強的技術(shù)應用能力是不夠的。能否在引進(jìn)傳統技術(shù)并創(chuàng )新的基礎上，自主開(kāi)拓出一條適合本企業(yè)發(fā)展的新路？能否自主原創(chuàng )全新的氫冶金技術(shù)？這些問(wèn)題還需要中國的鋼鐵企業(yè)多加思考。只有將關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在自己手里，未來(lái)的路才會(huì )越走越寬廣?！彼f(shuō)。
“企業(yè)原創(chuàng )氫冶金技術(shù)、建設低碳項目需要大量資金支持。在這方面，歐洲和日韓的鋼鐵企業(yè)比我國鋼鐵企業(yè)更有優(yōu)勢?！辩娊B良認為，鋼鐵企業(yè)提高自主創(chuàng )新能力以推動(dòng)行業(yè)綠色轉型，需要政府部門(mén)幫助暢通資金血脈?！皻W盟委員會(huì )于近期宣布，通過(guò)歐盟創(chuàng )新基金為一系列行業(yè)的大型清潔技術(shù)項目提供超過(guò)36億歐元的資助，瑞典SSAB鋼鐵公司和H2 Green Steel公司（凈零碳排放鋼鐵企業(yè)）主導的使用可再生能源制氫并生產(chǎn)直接還原鐵的項目便是獲得上述資金支持的鋼鐵項目之一。資金來(lái)源充足，企業(yè)對于原創(chuàng )技術(shù)研發(fā)的意識也會(huì )隨之增強。當然，對于自主知識產(chǎn)權的保護、技術(shù)創(chuàng )新的獎勵機制建設等也需要隨之加強，才能為企業(yè)研發(fā)原創(chuàng )氫冶金技術(shù)創(chuàng )造更好的法治環(huán)境?！彼v道，“‘從0到1’要比‘從1到10’難很多，中國鋼鐵企業(yè)雖擅長(cháng)從‘1到10’，但目前在低碳冶金領(lǐng)域，我們最需要做的是從‘0到1’。企業(yè)要努力，相關(guān)部門(mén)更要支持?！?/div>
規?；瘍\是亟須突破的瓶頸
通過(guò)水電、光電、風(fēng)電等可再生能源制取的氫氣被稱(chēng)為“綠氫”。綠氫一般需要在風(fēng)、電、光伏資源豐富的地區制備，而這些地區位置比較偏遠。此外，氫的密度只有水的萬(wàn)分之一。因此，如何規?；?、安全地把清潔的氫高效運輸到需要的地方并加以存儲，是目前全球鋼鐵企業(yè)研究氫冶金亟須突破的瓶頸?！澳壳皟浞椒ㄖ饕譃榈蜏匾簯B(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫及儲氫材料儲氫3種，在經(jīng)濟價(jià)格、安全性等方面依舊需要尋求突破。世界鋼協(xié)正在積極推進(jìn)相關(guān)工作，與包括能源行業(yè)在內的上下游行業(yè)攜手共同解決這類(lèi)問(wèn)題?！辩娊B良表示。
“實(shí)際上，目前針對如何實(shí)現氫氣的安全高效儲存運輸，大家都在積極嘗試開(kāi)展相關(guān)試驗項目。例如，在瑞典SSAB鋼鐵公司與瑞典大瀑布電力公司等合作開(kāi)展的HYBRIT項目中，瑞典SSAB鋼鐵公司在其項目配套的直接還原廠(chǎng)旁大約3公里處建設了試點(diǎn)氫氣儲存設施，兩者由管道連接起來(lái)以運輸氫氣。該試點(diǎn)設施目前處于中試階段，很快將投入工業(yè)化運營(yíng)?！彼榻B道。
在鐘紹良看來(lái)，我國氫氣儲運環(huán)節目前相對薄弱，仍有許多痛點(diǎn)，以頭部鋼鐵企業(yè)為代表的氫冶金領(lǐng)域參與者正在積極尋求突破。與此同時(shí)，他認為，盈利情況較好的民營(yíng)企業(yè)既有資金又有技術(shù)，也應積極參與到這一過(guò)程中來(lái)?！爸挥信c能源行業(yè)等加強協(xié)同，推動(dòng)實(shí)現規?；膬\氫，助力壯大氫能產(chǎn)業(yè)鏈，中國鋼鐵企業(yè)才能在世界氫冶金領(lǐng)域持續保持前進(jìn)的活力?！辩娊B良說(shuō)。
來(lái)源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯：張雨恬
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