4月10日，從工業(yè)和信息化部獲悉，由河鋼集團牽頭、張宣科技起草制定，與冶金工業(yè)信息標準研究院等單位合作申報的《煉鋼用氫基豎爐直接還原鐵》和《氫基豎爐直接還原用球團》兩項行業(yè)標準獲批立項。此次兩項行業(yè)標準獲工信部批準立項，將進一步推動我國氫基直接還原豎爐冶煉技術的發(fā)展，提高氫冶金產(chǎn)品質量和應用水平，助力鋼鐵工業(yè)綠色低碳高質量發(fā)展。

綠色發(fā)展是高質量發(fā)展的底色，新質生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。當前，綠色化已成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中最富前景的發(fā)展領域之一。鋼鐵行業(yè)降碳也緊緊抓牢科技創(chuàng)新這一關鍵。以氫冶金為代表，中國鋼鐵工業(yè)在“雙碳”技術路徑上不斷突破，打造我國鋼鐵工業(yè)低碳競爭優(yōu)勢。

河鋼集團張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示范工程(張宣科技供圖)

鋼鐵工業(yè)由碳冶金向氫冶金轉變的又一重要里程碑

我國鋼鐵行業(yè)碳排放量約占全國碳排放總量的15%，碳達峰碳中和已成為鋼鐵行業(yè)高質量發(fā)展的硬約束與目標。

2022年，鋼鐵行業(yè)低碳工作推進委員會發(fā)布了《鋼鐵行業(yè)碳中和愿景和低碳技術路線圖》，《路線圖》提出了“雙碳”愿景，明確了中國鋼鐵工業(yè)“雙碳”技術路徑——系統(tǒng)能效提升、資源循環(huán)利用、流程優(yōu)化創(chuàng)新、冶煉工藝突破、產(chǎn)品迭代升級、捕集封存利用。

以清潔能源氫氣為燃料和還原劑，“氫冶金”使煉鐵擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決了碳排放問題。2023年5月15日，河鋼集團張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示范工程一期實現(xiàn)安全順利連續(xù)生產(chǎn)直接還原鐵(DRI)，標志著示范工程一期取得圓滿成功。據(jù)介紹，與同等生產(chǎn)規(guī)模的傳統(tǒng)長流程工藝相比，氫冶金示范工程一期可實現(xiàn)二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵排放分別減少約70%、30%、70%、80%以上，每年可減少80萬噸二氧化碳排放。

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會專門發(fā)來賀信，稱贊“這是氫冶金核心關鍵技術創(chuàng)新的重大突破，是中國鋼鐵史乃至世界鋼鐵史上由傳統(tǒng)‘碳冶金’向新型‘氫冶金’轉變的重要里程碑，引領鋼鐵行業(yè)邁入‘以氫代煤’冶煉‘綠鋼’的時代。”以氫冶金示范工程一期達產(chǎn)達效為契機，河鋼集團出臺實施《張宣科技建設鋼鐵工業(yè)綠色轉型示范區(qū)規(guī)劃綱要》，將張宣科技建設成為中國首個鋼鐵工業(yè)綠色轉型示范區(qū)。

“氫基豎爐—近零碳排電弧爐”新型短流程作為中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會確定的世界前沿八大低碳共性技術方向之一。3月29日，全球首例“氫基豎爐—近零碳排電弧爐”新型短流程項目在河鋼集團張宣科技正式啟動實施。項目依托全球首例120萬噸氫冶金示范工程，由河鋼聯(lián)合北京科技大學，以冶煉過程碳近零、能量來源碳近零、原料生產(chǎn)碳近零為指導，聚焦氫基直接還原鐵高品質低碳制備、電弧爐煉鋼綠電高效供能、電弧爐配加直接還原鐵冶煉等核心技術，系統(tǒng)開展氫基豎爐—近零碳排放電弧爐煉鋼關鍵技術研發(fā)和工程應用研究，最終實現(xiàn)粗鋼近零碳排放目標，助力綠色高品質鋼鐵材料的研發(fā)推廣。該項目的實施對于推動鋼鐵行業(yè)工藝流程創(chuàng)新、能源結構變革、低碳產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同具有重要意義，將有效填補我國鋼鐵工業(yè)面向碳中和目標的工藝路徑空白。

河鋼擁有豐富的焦爐煤氣副產(chǎn)氫，每年提純可達20余億立方米。中國工程院院士、鋼鐵行業(yè)低碳工作推進委員會專家委員會主任毛新平介紹，此前的氫冶金主要是依賴于天然氣，而我國天然氣資源不豐富，且天然氣的氫含量并不高。河鋼張宣科技用焦爐煤氣副產(chǎn)氫，不需重整，焦爐煤氣的氫含量可達到60%左右。“我們要走出具有中國特色的，與我國能源資源稟賦相適應的鋼鐵工業(yè)路線。”

“綠鋼”將低碳轉化成產(chǎn)品全球競爭力

作為高耗能、高碳排放的行業(yè)，鋼鐵行業(yè)推進綠色低碳轉型是解決環(huán)境、能源和資源制約瓶頸，推動高質量發(fā)展的核心命題和必由之路。

每年約有19億噸鋼鐵材料投入全球的建筑、汽車、機械等各應用領域。在能源轉型和碳達峰、碳中和成為全球共識和趨勢的背景下，以汽車行業(yè)為代表的下游行業(yè)對低碳鋼鐵材料也提出了迫切需求。如奔馳、寶馬等汽車企業(yè)，已經(jīng)要求鋼鐵供應商提供鋼材產(chǎn)品的生命周期評價報告，明確提出“綠鋼”要求。歐盟碳邊境調節(jié)機制(CBAM)是全球的首個“碳關稅”也向鋼鐵企業(yè)釋放出強烈的降碳信號。這讓氫冶金煉就的“綠鋼”將在綠色低碳方面的優(yōu)勢，最終轉化成產(chǎn)品上的競爭力。

2022年8月，河鋼集團與寶馬公司簽署了《打造綠色低碳鋼鐵供應鏈合作備忘錄》，從2023年中期開始，寶馬沈陽生產(chǎn)基地量產(chǎn)車型將逐步使用河鋼的低碳汽車用鋼;從2026年起，寶馬沈陽生產(chǎn)基地開始在整車量產(chǎn)過程中使用河鋼生產(chǎn)的綠色汽車用鋼(綠鋼)。

張宣科技特材研制產(chǎn)線(張宣科技供圖)

張宣科技借力DRI產(chǎn)品低碳排放、高純凈度優(yōu)勢，在歐盟征收鋼鐵產(chǎn)品碳關稅的背景下，進一步延伸氫冶金下游產(chǎn)業(yè)鏈，加快釋放綠色品牌效益。截至目前，張宣科技累計開發(fā)新型高強殷鋼、哈氏合金、耐蝕合金、精密合金等60多種高端綠色新材料，廣泛應用于航空航天、核電、軍工等領域，穩(wěn)定供應特斯拉、寶馬、中國兵器集團、國家電網(wǎng)、中國石化等知名客戶。目前正在加快建設大規(guī)格合金材料、綠色高強汽車材料項目，最終形成產(chǎn)年300萬噸高端、綠色低碳新材料的生產(chǎn)能力。

“下一步，我們將研究生產(chǎn)多種原料結構條件下的DRI產(chǎn)品，提供排放更低、純凈度更高的氫冶金產(chǎn)品，讓綠色高端制造的含金量更高。”張宣科技技術中心相關負責人說。

“綠能”煉“綠鋼” 打造綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈

在“雙碳”目標下，加快推進“氫冶金”低碳技術變革是河鋼集團發(fā)布“6+2”低碳技術路線圖核心路徑之一。按照路線圖規(guī)劃，2025年河鋼“氫冶金”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%。

以氫能為抓手，河鋼集團設立河鋼工業(yè)專業(yè)化氫能建設及運營平臺，通過開展氫冶金、制氫儲氫加氫、氫能物流、低碳鋼材等項目示范及裝備制造進行氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局，2020年8月，河鋼首座加氫示范站在邯鄲投運。目前，河鋼5條氫能重卡運輸專線已經(jīng)用于河鋼內部及京津冀地區(qū)物料運輸。

讓鋼鐵更低碳的不只綠氫，還有綠電。張家口作為全國首個、也是唯一一個國家級可再生能源示范區(qū)，風能、太陽能資源十分豐富。河鋼集團張宣科技做好“風光”文章，利用資源枯竭礦山，與北京京能集團合作建設60MW分布式光伏發(fā)電項目。項目建成后，預計每年可生產(chǎn)清潔綠電約9000萬千瓦時，減少二氧化碳排放約7.82萬噸。一期35MW綠電直供項目于年內投入運行，屆時通過河北首條、中國鋼鐵企業(yè)首條殷鋼芯倍容量輸電導線示范線，供高端綠色材料制造使用，形成“光伏綠電—殷鋼芯輸電導絲—氫冶金”綠色產(chǎn)業(yè)體系，成為綠色發(fā)展新引擎。

“鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)碳中和的過程，不是某一個單項技術突破就能解決整個鋼鐵行業(yè)的問題，而是技術創(chuàng)新能力全面提升的過程。”毛新平院士表示。

“我們將加快布局氫冶金上下游產(chǎn)業(yè)鏈，在上游開展氫氣制、儲、用建設，在中游圍繞高品質球團制備、氫氣直接還原工藝、標準制定等，加快關鍵技術研發(fā)，在下游延伸綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈，建成全球領先的氫冶金生產(chǎn)與科研基地。”張宣科技技術中心相關負責人說。