8月4日，河鋼集團張宣高科科技有限公司特材研究製造產線上，鍛壓機對鍛件進行錘打。河北日報客戶端記者魏雨攝

　　近兩個月來
，河鋼集團張宣高科科技有限公司的氫冶金示範項目迎來一批批參觀者。

　　該示範工程一期於去年12月全線貫通，這是全球首例采用“焦爐煤氣零重整豎爐直接還原”工藝技術的氫冶金示範工程。經過一段時間運行，今年5月，項目正式實現安全連續生產。

　　何為氫冶金
？它與傳統煉鐵工藝有何不同


？從“碳冶金”到“氫冶金”，意味著怎樣的轉變？它對鋼鐵產業實現高質量發展有著怎樣啟示？帶著這些問題，記者深入氫冶金項目一線進行實地采訪。

河鋼集團張宣高科科技有限公司氫冶金項目的關鍵裝置——氫基豎爐。圖片攝於8月3日。河北日報客戶端記者魏雨攝

　　8月3日下午，位於張家口市宣化區的河鋼集團張宣高科科技有限公司氫冶金項目現場
，一座118米高的氫基豎爐巍然聳立
，豎爐周圍簇擁著水處理、加熱爐、二氧化碳脫除等裝置，高低錯落的通廊

、密集架設的管道將各個裝置連接，整套設備平穩運行。

　　2022年12月
，張宣科技120萬噸氫冶金示範工程一期全線貫通，這是全球首例采用“焦爐煤氣零重整豎爐直接還原”工藝技術的氫冶金示範工程。經過一段時間運行

，今年5月，項目正式實現安全
、連續、順利生產。

　　置身現場
，氫冶金與傳統煉鐵工藝在觀感上差別很大。傳統高爐被氫基豎爐取代，一個個銀白色的反應罐，密布的管道和閥門、儀表，也是傳統高爐煉鐵所沒有的
，這裏更像一座化工廠。

　　“這些反應罐和管道內流通的是焦爐煤氣，焦爐煤氣經過深度淨化、脫除雜質，加壓進入氫基豎爐內，之後該氣體的主要成分氫將與鐵礦石進一步發生反應。”張宣科技氫冶金作業區作業長呂誌敏一邊說，一邊手指管線描述大致流程。

　　采用氫氣作為還原劑和過程燃料，是氫冶金與傳統高爐煉鐵本質的不同。“gaoluliantieshitiekuangshihejiaotanfanying，jiangtiekuangshizhongdeyanghuatiehaiyuanchengdanzhitie，bianchengtieshui。erqingyejinshiqingyutiekuangshifanying
，zhihuanchutiekuangshizhongdeyang，zhenggeguochengshiqitiyugutidefanying。”呂誌敏將兩種工藝進行對比。

　　與傳統工藝比，氫冶金在實現傳統化石能源替代的同時，也改變了整個冶金的生產流程。

　　當前，鋼鐵企業普遍的冶煉工藝是“高爐+轉爐”的模式，在高爐冶煉出鐵水，再經轉爐熔煉成鋼，這種模式被稱為長流程煉鋼。氫冶金技術省去高爐等流程，所產出的DRI（直接還原鐵）產品直接轉入電爐，工藝流程環節減少
，複雜度也大大降低。

 

河鋼集團張宣高科科技有限公司氫冶金項目生產的DRI（直接還原鐵）產品。圖片攝於8月4日。河北日報客戶端記者魏雨攝

　　nengyuandezhuanhuan，jiashangyelianliuchengdesuoduan，qingyejindailaizuizhijiedegaibianshitanpaifangliangdebianhua。duici
，quanchengcanyuqingyejinxiangmudezhangxuankejijishuzhongxinfuzhurenliyangganshouposhen。

　　“傳統的冶煉工藝
，以含碳量高的煤和焦炭作為燃料，每生產一噸鋼，約排放2噸二氧化碳，其中有1.6噸至1.7噸在高爐環節產生。而氫冶金使用的焦爐煤氣，本身含有55%至65%的氫氣，可直接利用，還有15%的甲烷可分解為氫氣和一氧化碳，最終，還原氣體中的氫碳比達到8∶1以上。”作為一名鋼鐵行業的老兵，李洋經曆過高爐煉鐵的鼎盛時代，他直言氫冶金是鋼鐵冶煉的重大技術革新。

　　一組數據可以說明氫冶金的減排效果。據測算
，與同等生產規模的“高爐+轉爐”長流程工藝相比，氫冶金示範工程一期每年可減少二氧化碳排放80萬噸
，減排比例達到70%以上
，同時二氧化硫、氮氧化合物、煙粉塵排放分別減少30%、70%和80%以上。

　　為了將減排效果做到極致，該氫冶金項目在規劃時
，還配套了二氧化碳捕集和精製係統。

　　在項目現場焦爐煤氣壓縮機東側區域，呂誌敏告訴筆者
，二氧化碳精製過程在這裏完成。“我們會將氫冶金過程中產生的部分二氧化碳捕集，進而脫水
、加壓，精製成工業級液體二氧化碳和食品級液體二氧化碳，預計生產一噸DRI產品可捕集二氧化碳約125千克
，項目可年產二氧化碳副產品約6萬噸。”

　　當天17時，呂誌敏趕回氫冶金項目辦公樓，循例參加項目部的會議。會議議題是對整個工藝流程進行再梳理、再優化，發現減碳潛力，探索當前工藝下的降碳極限。呂誌敏表示，自5月以來，這樣的會議至少是一天一開，目的是努力打造行業首條“零碳”示範產線。

　　在氫冶金項目辦公樓大廳內
，展示著一封5月31日中國鋼鐵工業協會發來的賀信。賀信中說，氫冶金項目一期工程的成功，是由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”轉變的重要裏程碑，引領鋼鐵行業邁入“以氫代煤”冶煉“綠鋼”的時代。

　　8月4日(ri)
，張(zhang)宣(xuan)科(ke)技(ji)特(te)材(cai)研(yan)究(jiu)製(zhi)造(zao)產(chan)線(xian)上(shang)，一(yi)塊(kuai)燒(shao)得(de)通(tong)體(ti)發(fa)紅(hong)的(de)鍛(duan)件(jian)被(bei)機(ji)器(qi)從(cong)高(gao)溫(wen)爐(lu)內(nei)取(qu)出(chu)，送(song)至(zhi)鍛(duan)壓(ya)機(ji)下(xia)，在(zai)工(gong)人(ren)們(men)的(de)輔(fu)助(zhu)下(xia)，鍛(duan)壓(ya)機(ji)開(kai)始(shi)對(dui)鍛(duan)件(jian)進(jin)行(xing)錘(chui)打(da)
，發(fa)出(chu)震(zhen)耳(er)欲(yu)聾(long)的(de)聲(sheng)響(xiang)。

　　這是一種用於製作高端模具的綠色鋼材，它配加的主要原料是氫冶金項目生產的DRI產品。

　　模具被稱為工業之母
，是製造業不可或缺的生產工具。模具對構型和尺寸精度要求極高，因此模具鋼要求鋼的品質要足夠高、足夠純淨
，否則極易引起磨損、裂紋，甚至破型。

　　DRI產品正好能滿足這一點。據測算，張宣科技DRI產品金屬化率達94%
，純度高、品質好，可作為生產高端產品的高品質潔淨原料。

　　“通過配加DRI產品，我們生產的高品質模具鋼，銅、鎳等殘餘元素含量低於全廢鋼冶煉工藝控製水平，磷
、硫等有害元素遠低於傳統工藝，無論是成分指標還是性能指標

，都達到行業領先水平。”張宣科技特材研製公司特冶區作業長柳金瑞說。

　　在zai特te材cai產chan品pin區qu域yu，整zheng齊qi堆dui疊die著zhe剛gang剛gang下xia線xian的de不bu同tong規gui格ge的de模mo具ju鋼gang。柳liu金jin瑞rui說shuo
，這zhe些xie模mo具ju材cai料liao已yi達da到dao北bei美mei壓ya鑄zhu協xie會hui模mo具ju鋼gang的de優you質zhi級ji別bie
，由you它ta製zhi作zuo的de模mo具ju
，應ying用yong於yu特te斯si拉la
、大眾新能源汽車等世界馳名企業。“由於質量過硬，該種鋼材今年以來訂單量持續攀升
，最高售價近4萬元/噸。”

　　模具鋼是張宣科技高端特材產品的一種。如今，以氫冶金提供的高品質DRI為基礎，張宣科技瞄準特種鋼材
，在內燃機用熱端材料、航空航天及軍工級特種合金、高端模具材料等方向發力，尋求產品轉型升級，競爭高端市場。

　　事實上
，在今天的市場環境下
，氫冶金不僅是張宣科技主動尋求轉型的基礎，更是需求端對產品的必然要求。

　　8月4日采訪當天，張宣科技的一位工作人員告訴筆者，近日
，我國首卷應用高品質高比例氫冶金潔淨原料，也就是張宣科技DRI產品生產的低碳汽車用鋼，在河鋼集團唐鋼公司下線並檢驗合格後
，已向德國寶馬集團提供數據包，正式開啟材料認證。

　　河鋼與寶馬的合作源自2022年8月雙方簽署的一份《打造綠色低碳鋼鐵供應鏈合作備忘錄》
，根gen據ju備bei忘wang錄lu，寶bao馬ma成cheng為wei河he鋼gang綠lv色se低di碳tan鋼gang鐵tie的de第di一yi家jia客ke戶hu，從cong今jin年nian中zhong期qi開kai始shi，寶bao馬ma沈shen陽yang生sheng產chan基ji地di量liang產chan車che型xing將jiang逐zhu步bu使shi用yong河he鋼gang的de低di碳tan汽qi車che用yong鋼gang。

　　“在(zai)碳(tan)達(da)峰(feng)碳(tan)中(zhong)和(he)背(bei)景(jing)下(xia)，鋼(gang)鐵(tie)下(xia)遊(you)行(xing)業(ye)越(yue)來(lai)越(yue)關(guan)注(zhu)鋼(gang)材(cai)產(chan)品(pin)的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)，未(wei)來(lai)，產(chan)品(pin)能(neng)不(bu)能(neng)被(bei)廣(guang)大(da)客(ke)戶(hu)接(jie)納(na)
，要(yao)看(kan)製(zhi)造(zao)流(liu)程(cheng)是(shi)否(fou)綠(lv)色(se)，生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)是(shi)否(fou)有(you)減(jian)碳(tan)措(cuo)施(shi)。”李洋說
，如奔馳、寶馬等汽車企業，已經要求鋼鐵供應商提供鋼材產品的生命周期評價報告
，明確提出“綠鋼”要求。

　　對眾多鋼鐵企業而言，如果不能轉變生產工藝，生產低碳“綠鋼”，很可能損失大量客戶，影響企業未來的發展。而對張宣科技來說，“綠鋼”需求無疑是一個好消息，它將氫冶金在綠色低碳方麵的優勢，最終轉化成產品上的競爭力。

　　“下一步，我們將研究生產多種原料結構條件下的DRI產品，提供排放更低、純淨度更高的氫冶金產品，讓綠色高端製造的含金量更高。”李洋說。

　　8月3日，一家山東的鋼鐵企業前來張宣科技參觀氫冶金項目
，參觀者們圍繞工藝流程能不能打通，在實踐當中遇到哪些卡阻，生產出的DRI產品質量如何等問題進行了詳細谘詢。

　　5月以來，張宣科技氫冶金項目實現連續生產後，到此參觀學習的人越來越多
，參觀者中不乏政府部門
、科研院所，更多還是鋼鐵業的同行。

　　“我們的氫冶金項目在行業內引起了不小震動，許多同行到此參觀交流

，研究複製該項目的可行性。”李洋說。

　　在李洋看來，氫冶金之所以受到關注
，源於鋼鐵行業減排的大背景。數據資料顯示，中國鋼鐵工業碳排放量占全球鋼鐵碳排放量的60%以上
，占全國碳排放總量的15%左右，是我國製造業中碳排放量最多的行業。毫無疑問，降低碳排放量，實現碳達峰碳中和目標
，鋼鐵行業是主戰場。

　　外部環境也在促使鋼鐵行業加快降碳步伐。5月17日
，歐盟碳邊境調節機製（CBAM）正式生效，這意味著
，鋼鐵、水泥等多個行業將被征收“碳稅”。對我國鋼鐵企業來說，如果不能盡快完成降碳目標，未來在國際市場上將麵臨很大競爭壓力。

　　多年來，傳統的冶煉工藝節能降碳空間幾乎觸碰到了天花板，要實現大規模降碳
，必須摒棄原有思路
，尋找新路徑。“采用綠色能源的冶煉工藝將成為鋼鐵業低碳發展的方向，就當前的技術路線來看，氫冶金是未來的方向，至少是方向之一。”李洋說。

　　張宣科技氫冶金公司副總經理李曉兵同樣看好氫冶金未來的前景，他認為，氫冶金技術已經具備了在我國生存的土壤。

　　事shi實shi上shang，氫qing冶ye金jin並bing不bu是shi一yi門men新xin技ji術shu，該gai技ji術shu在zai歐ou洲zhou等deng國guo家jia已yi經jing發fa展zhan得de相xiang對dui成cheng熟shu。氫qing冶ye金jin技ji術shu在zai我wo國guo遲chi遲chi沒mei有you推tui開kai，一yi個ge深shen層ceng次ci的de原yuan因yin是shi
，過guo去qu二er十shi年nian間jian
，鋼gang鐵tie企qi業ye更geng注zhu重zhong提ti高gao生sheng產chan效xiao率lv和he增zeng加jia產chan能neng，而er氫qing冶ye金jin是shi一yi個ge小xiao而er精jing的de產chan線xian，並bing不bu適shi應ying彼bi時shi我wo國guo的de發fa展zhan需xu求qiu。

　　“當前
，我國鋼鐵行業進入新發展階段
，總產能達到峰值並逐步開始回落，鋼鐵業開始由量向質的轉變過程，所以氫冶金這種更綠色、更注重質量的技術路線有了生存空間。”李曉兵說。

　　談(tan)及(ji)鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)對(dui)氫(qing)冶(ye)金(jin)的(de)接(jie)受(shou)度(du)，李(li)曉(xiao)兵(bing)表(biao)示(shi)
，當(dang)前(qian)階(jie)段(duan)，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)對(dui)氫(qing)冶(ye)金(jin)技(ji)術(shu)還(hai)處(chu)在(zai)觀(guan)望(wang)期(qi)，但(dan)對(dui)這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)接(jie)納(na)度(du)要(yao)比(bi)原(yuan)來(lai)高(gao)很(hen)多(duo)，未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)，一(yi)些(xie)規(gui)模(mo)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)會(hui)逐(zhu)步(bu)嚐(chang)試(shi)氫(qing)冶(ye)金(jin)技(ji)術(shu)。

　　在我國，對氫冶金的探索已經開始起步，除了張宣科技的氫冶金項目，寶武集團八一鋼鐵富氫碳循環氧氣高爐實驗已經成功，正啟動2500立方米高爐富氫碳循環商業示範項目。此外
，山西中晉冶金科技有限公司也對氫冶金項目進行了成功嚐試。

　　在河北省，根據河鋼集團規劃
，預計到2025年，河鋼氫冶金冶煉流程占比將提升到7%左右，2030年進一步提升到10%左右，2050年努力達到30%。

　　從政策角度，對於發展氫冶金，國家層麵已經有了頂層設計。2022年，工信部等幾部委聯合發布《關於促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》，提出將製定氫冶金行動方案
，加快推進低碳冶煉技術研發應用。而在國家發改委發布的《氫能產業發展中長期規劃》中則進一步明確，開展以氫作為還原劑的氫冶金技術研發應用
，探索氫能冶金示範應用。

　　河北日報、河北日報客戶端記者魏雨 通訊員李巍

　　河鋼集團從“碳冶金”到“氫冶金”
，不僅是工藝流程上的改變
，更被看作鋼鐵行業能源結構調整的標誌性事件。

　　長遠來看，氫能被視為21世紀最具發展潛力的能源之一
，在碳達峰碳中和大背景下，未來鋼鐵行業無論是能源結構調整還是工藝創新
，氫能都是重要方向。

　　隨(sui)著(zhe)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)進(jin)入(ru)新(xin)舊(jiu)能(neng)源(yuan)混(hun)用(yong)階(jie)段(duan)，氫(qing)能(neng)逐(zhu)漸(jian)應(ying)用(yong)於(yu)冶(ye)金(jin)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)部(bu)分(fen)環(huan)節(jie)。對(dui)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)而(er)言(yan)
，當(dang)前(qian)階(jie)段(duan)可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)各(ge)類(lei)工(gong)業(ye)副(fu)產(chan)氫(qing)，就(jiu)近(jin)消(xiao)納(na)
，降(jiang)低(di)氫(qing)能(neng)供(gong)給(gei)成(cheng)本(ben)。在(zai)中(zhong)長(chang)期(qi)，則(ze)需(xu)要(yao)依(yi)賴(lai)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)布(bu)局(ju)，以(yi)此(ci)支(zhi)撐(cheng)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)低(di)碳(tan)轉(zhuan)型(xing)。

　　根據河北省新型能源強省建設相關方案


，河北將加快構建形成“風、光、水
、火、核、儲
、氫”多能互補的能源格局，氫能被列為其中重要一極。河北省在全國率先印發實施省級氫能產業發展“十四五”規劃，提出要推動高純氫製備技術
、氫燃料電池發動機和整車技術研發，並布局推進第一
、二批氫能產業重點項目128個。

　　在國家層麵
，近日
，國家六部委聯合印發《氫能產業標準體係建設指南（2023版）》。指南係統構建了氫能製、儲、輸、用全產業鏈標準體係，涵蓋基礎與安全、氫製備

、氫儲存和輸運
、氫加注
、氫能應用五個子體係，旨在充分發揮標準對氫能產業發展的規範和引領作用。

　　政策引領下

，河北氫能產業發展呈現出良好勢頭。在唐山，目前國內單體產能最大的電池燃料用氫氣生產項目已投產；在保定

，全國首條百輛級別氫能重卡運輸線實現市場化運營。全省正在形成一條完整的氫產業鏈。

　　在氫產業體係中，可再生能源製氫的前景被廣泛看好。無論是河北在建設新型能源強省中提出“提高清潔高效能源比重”，還是我國氫能產業發展中長期規劃中要求“重點發展可再生能源製氫，嚴格控製化石能源製氫”，都意味著綠氫將迎來蓬勃發展的機遇。

　　河北省在可再生能源領域已具備一定規模，張家口可再生能源示範區、承德國家可持續發展議程創新示範區、風電製氫綜合利用示範項目、海興光伏“領跑者”基地等一批國家級可再生能源示範項目及配套工程正加快建設，將為綠電製氫產業提供基礎能源。

　　張家口作為國家級可再生能源示範區
，風能、太陽能資源十分豐富。坐擁地利之便，目前張宣科技已經開始綠電領域的探索
，其中，張宣科技首個新能源項目——4MWp屋頂分布式光伏發電工程已建成投運，龍煙新能源生態園區正在建設總裝機規模100MW的風光互補發電項目。

　　有(you)關(guan)專(zhuan)家(jia)表(biao)示(shi)，在(zai)未(wei)來(lai)以(yi)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)為(wei)主(zhu)體(ti)的(de)大(da)背(bei)景(jing)下(xia)
，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)應(ying)以(yi)氫(qing)能(neng)替(ti)代(dai)為(wei)主(zhu)線(xian)，綠(lv)電(dian)和(he)綠(lv)氫(qing)的(de)組(zu)合(he)可(ke)以(yi)通(tong)用(yong)在(zai)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)的(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)。因(yin)此(ci)，構(gou)建(jian)以(yi)“綠電+綠氫”為核心的能源係統，使鋼鐵擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決碳排放問題，是實現低碳甚至“零碳”排放的一條途徑。