【原】誰是“氫冶金”第一家？氫能煉鋼讓鋼鐵企業(yè)蝶變?yōu)椤靶愿小备呖萍寂瘛绷?/span>

大頭說干貨 2021-12-22

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從改革開放到加入WTO，國內經濟建設高速發(fā)展的背后是快速攀升的碳排放量。我國重點工業(yè)碳排放量，包括火電、鋼鐵、水泥、有色、石化、化工等行業(yè)，占全國總排放量約80%。其中，電力（火電）約占50%，鋼鐵行業(yè)約占15%，水泥約占12~14%?？梢?，若想10年實現(xiàn)碳達峰、30年實現(xiàn)碳中和的目標，火電、鋼鐵行業(yè)必須率先行動！想想看，為啥全國統(tǒng)一的碳排放權交易市場第一批試點就是電力企業(yè)，說明很重要！

經過上一輪“供給側改革”治理，留存下來的鋼鐵企業(yè)剛剛喘口氣，煥發(fā)生機，可好日子太短，2021年針對鋼鐵、電力行業(yè)的碳達峰行動已開始。在“雙碳”政策目標下，鋼鐵行業(yè)再次面臨減排升級的“大考”。按照領導講話，“有條件要上，沒條件創(chuàng)造條件也要上”。

令人欣慰的是，作為歷來的“老大難”，部分鋼鐵企業(yè)這次體現(xiàn)了高度的創(chuàng)新精神。近期，氫能煉鋼火熱，“氫冶金”竟然走在氫能應用的第一前沿！鋼鐵企業(yè)從粗放式增長進入高質量發(fā)展階段，似乎印象中的“傻大粗黑”的“黃臉婆”，這次要蝶變?yōu)椤靶愿小钡摹案呖萍寂瘛绷耍?/span>

圖表1 中美歐“雙碳”時間序列圖

來源：聯(lián)合國氫云鏈制圖

國內鋼鐵企業(yè)減排任務艱巨！

中石油徐春明院士說道：“這么多年來，我們煉鋼還是用比較傳統(tǒng)的長流程。但現(xiàn)在的趨勢是以電弧爐和輕機關聯(lián)體為主的短流程，這個工藝在歐盟和美國已經超過了50%以上，所以我們又落后了一大步。如果把長流程變成短流程，我們可以減排二氧化碳70%以上。”

2020年中國粗鋼產量10.65億噸約占世界總產量57%，令人尷尬的是，粗鋼生產的二氧化碳排放量全球占比高達60%以上，高于產能占比！有研究表明，我國噸鋼碳排放高于全球平均水平主要由粗鋼的生產工藝結構不均衡，主要是使用焦炭為原料高爐-轉爐工藝，而電爐鋼比例過低所致。

我國鋼鐵行業(yè)高爐—轉爐工藝占比約90%，而電爐工藝僅占10%。這意味著，生產一噸高爐鋼排放2噸CO2，明顯高于電爐鋼0.6噸。但受限于電爐原料廢鋼使用比例較低的限制條件，電爐工藝占比提高困難，在2019年粗鋼產量排名前10的國家中，中國是電爐鋼占比最低的國家，行業(yè)碳排放總量很難降低。工信部在2020年12月31日發(fā)布《關于推動鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見（征求意見稿）》提出要求，到2025年電爐鋼產量比例提升至15%以上，力爭達到20%。但氫云鏈測算發(fā)現(xiàn)，但即使達到了工信部20%的目標，也僅降低了7%的排放，距離凈零排放差距甚遠，此路不通，需要另尋出路。

從根源解決——國內鋼企探索氫冶金

條件不到位，但形式不等人?！半p碳”目標之下，鋼鐵企業(yè)減排只能是“有條件要上，沒條件創(chuàng)造條件也要上”。除了改變工藝、技改減排等方式之外，國內鋼鐵企業(yè)開始探索從根源上解決碳排放問題——從“炭冶金”走向“氫冶金”。

在2019年后，國內鋼鐵企業(yè)關于氫冶金的消息開始明顯增加。步伐較快的鋼企，如寶武、河鋼、酒鋼、建龍等，已經開始進入執(zhí)行階段。其中動作最快的建龍，已經實現(xiàn)了氫冶金的正式投產：2021年4月13日凌晨4點20分，內蒙古賽思普科技有限公司年產30萬噸氫基熔融還原高純鑄造生鐵項目成功出鐵。這標志著氫基熔融還原冶煉技術成功落地轉化，國內傳統(tǒng)的“碳冶金”向新型的“氫冶金”轉變的關鍵技術被成功突破。

圖表2 內蒙古賽思普科技有限公司鳥瞰

來源：賽思普

目前內蒙古賽思普正在加緊生產。據(jù)了解，今年5月項目投產以來，企業(yè)日產高純生鐵1500噸至1800噸。該項目主導產品為高純鑄造生鐵和超高純鑄造生鐵，產品與常規(guī)高爐鐵水比，它有低磷、低硫，低硅、低碳、低有害元素的優(yōu)點。主要應用于風電、核電、高鐵等高端鑄件領域。

圖表3 內蒙古賽思普科技有限公司冶煉作業(yè)區(qū)

來源：賽思普

“氫冶金”產品受到了市場的歡迎。賽思普副總經理周海川說說道：“目前，我們預銷售訂單主要集中在江浙一帶的鑄造和高端制造加工比較發(fā)達的地區(qū)，已經簽訂了60萬噸預銷售合同。同時，還向西南地區(qū)如成都、德陽和綿陽等國家重型設備、核電及水電還有精密機床及汽車生產基地簽訂了30萬噸預銷售合同?！?/span>

“氫冶金”產品為賽思普實現(xiàn)了降低碳排放、節(jié)能、環(huán)保等諸多國家要求目標，成為氫能煉鋼行業(yè)案例。在社會印象中，“氫冶金”技術屬于前沿科技，用氫能煉鋼實現(xiàn)“凈零排放”走在氫能應用最前沿，鋼鐵企業(yè)似乎從“傻大粗黑”的“黃臉婆”，蝶變?yōu)椤靶愿小钡摹案呖萍寂瘛绷耍?/span>

圖表4 國內鋼鐵企業(yè)氫冶金項目情況

來源：氫云鏈

賽普思項目介紹

賽普思項目技術為氫基熔融還原冶煉技術。這是建龍集團聯(lián)合北科大、東北大學、遼科大、唐鋼國際和中鋼熱能院等科研院所成立的“氫冶金聯(lián)合研發(fā)實驗室”研發(fā)成果，該技術是世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的前沿技術之一，是世界首創(chuàng)，該工藝同傳統(tǒng)高爐相比具有大幅度降低碳排放、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢。

“與傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝不同，氫基熔融還原CISP新工藝將'氫冶金’與'熔融還原’相結合，是推動傳統(tǒng)'碳冶金’向新型'氫冶金’轉變的關鍵前沿技術?！眱让晒刨愃计湛萍加邢薰究偨浝硇鞚榻B，一方面，CISP工藝直接使用礦粉和煤粉冶煉鐵水，取消了傳統(tǒng)高爐必不可少的燒結工藝和焦化等工序，具有工藝簡單、技術先進、能耗低、污染小、投資少、成本低等優(yōu)點；另一方面，CISP工藝對原料的適應性很強，無論是高磷礦還是釩鈦礦都可以使用，可以有效解決國內鋼鐵行業(yè)普遍面臨的優(yōu)質礦、煤資源日益短缺，生產成本提高的問題。此外，這套工藝在冶煉過程中可產生大量的高溫可燃氣體，可燃氣體經過換熱和燃燒二次利用，能夠自發(fā)電，除了滿足自身用電以外，還可以向外網輸送每小時4萬度電。

圖表5 賽普思項目發(fā)展歷程