全球首例！河钢集团120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通

河钢集团 2022-12-19

开启氢能冶金时代，助力低碳绿色转型。2022年12月16日，河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通，该工程（以下简称河钢氢冶金示范工程）是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐，将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革，全面开启绿色、低碳发展新纪元。

与传统碳冶金相比，氢冶金以氢气为燃料和还原剂，可以使炼铁摆脱对化石能源的依赖，从源头上解决碳排放问题。“可以预见，钢铁、能源等领域的核心竞争力，将由‘摄取化石能源的能力’，逐步转变为以氢冶金为代表的‘降碳捕碳，摆脱化石能源束缚的能力’。”河钢集团党委书记、董事长于勇表示。

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。传统冶金工艺，每生产一吨钢，约产生1.83吨二氧化碳；河钢氢冶金示范工程的实施，可减少二氧化碳排放70%，相当于吨钢碳排放可降至约0.5吨。

能源变革是达成双碳目标的重要路径。作为钢铁行业绿色转型的先行者，河钢深耕氢能与钢铁的融合创新、协同发展，超前跟踪世界氢冶金技术的研究与发展，与意大利特诺恩等知名企业合作，充分发挥丰富的焦炉煤气资源优势，创新采用零重整焦炉煤气作为还原气，并在未来逐渐过渡至风能制氢、太阳能制氢等100%绿氢为还原气的氢冶金技术。河钢氢冶金示范工程一期全线贯通，对突破氢冶金核心关键技术和推动我国钢铁行业转型升级具有重大引领作用，并通过持续丰富氢冶金理论和标准体系，为钢铁“摆脱”对煤炭等传统化石能源的深度依赖提供了全新路径、创造了全新场景。

有别于国际上采用天然气制备还原工艺气体的常规手段，全球首创的“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术，是河钢氢冶金示范工程的核心内容。河钢集团张宣科技党委书记、董事长王宏斌介绍，作为一种富氢气体，焦炉煤气本身含有55%—65%的氢气成分，可在氢基竖炉内催化裂解为一氧化碳和氢气，实现“自重整”。自重整后，工艺气体中的氢碳比可达到8:1以上，是目前工业化生产中含氢比例最高的气基竖炉直接还原工艺，最接近未来100%氢还原的工艺状态。同时，河钢氢冶金示范工程竖炉反应器针对高比例氢含量进行了优化设计，预留了绿氢切换功能，不需大规模改造即可直接开展切换为更高比例富氢还原气、纯氢作还原气的工业试验，为未来实现100%绿氢竖炉直接还原提供基础。

通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、碳捕集及再利用、EAF洁净钢冶炼等绿色短流程，形成“CO₂捕集+CO₂精制”全新工艺路线等一系列领先技术的创新应用，河钢正在打造出可推广、可复制的“零碳”制氢与氢能产业发展协同互补的创新发展模式。据测算，与同等生产规模的传统“高炉+转炉”长流程工艺相比，河钢氢冶金示范工程一期每年可减少CO₂排放80万吨，减排比例达到70%以上，同时SO₂、NOx、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上，且生产每吨直接还原铁可捕集二氧化碳约125千克。

据悉，河钢氢冶金示范工程配套建设的电炉短流程高端金属材料生产线，将充分发挥直接还原铁低碳排放高纯净度的优势，开展近零碳排短流程技术研发，探索工艺流程变革背景下的降碳极限，逐步释放全流程减碳潜力，打造行业首套“零碳”示范产线。

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