上篇文章介紹了由瑞典鋼鐵公司發起的HYBRIT（突破性氫能煉鐵技術）項目、由德國薩爾茨吉特鋼鐵公司發起的SALCOS（薩爾茨吉特低碳煉鋼）項目和由奧鋼聯發起的H2FUTURE項目（詳見《中國冶金報》7月19日02版），本文將對以這3個項目為代表的歐洲氫能利用項目的技術路徑與特點進行分析，並介紹日本和中國相關項目的發展情況。

　　歐洲鋼企氫能利用項目技術路徑與特點

　　技術路徑——電解水製氫 從源頭降低碳排放

　　製氫
、儲氫是利用氫能的關鍵所在。瑞典鋼鐵公司
、薩爾茨吉特鋼鐵公司和奧鋼聯這3家(jia)鋼(gang)企(qi)采(cai)用(yong)的(de)都(dou)是(shi)電(dian)解(jie)水(shui)製(zhi)氫(qing)工(gong)藝(yi)。該(gai)工(gong)藝(yi)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)是(shi)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)技(ji)術(shu)

，關(guan)鍵(jian)材(cai)料(liao)是(shi)鉑(bo)金(jin)。薩(sa)爾(er)茨(ci)吉(ji)特(te)鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)項(xiang)目(mu)的(de)獨(du)特(te)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)利(li)用(yong)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)餘(yu)熱(re)電(dian)解(jie)水(shui)製(zhi)氫(qing)，更(geng)好(hao)地(di)降(jiang)低(di)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)。

　　從製氫能源來源來看
，這3家鋼企都聯合了電力生產企業，發揮電力生產企業在發電方麵的優勢，采用水電、風電、太陽能等清潔能源發電
，從源頭上降低了碳排放。從電力利用效率來看，這3家鋼企電解水製氫工藝的電力利用效率目標都在80%以上。

　　chuqingxuyaojianshexiangyingdechuqingsheshi。yizhongtujingshizaigangqineibujianlichuqingguan，lingyizhongtujingshijiezhuzhuanyeqitishengchanshangjinxingchucunheyunshu。erjingguozhijiehaiyuantiegongxuzhihoufuyudeqingqi，jikeyigonggangtiehouxugongxuhuoqitaxingyeshiyong
，youkeyiliyongzhizijiaohuanmojishushixianqingqifadian，yongyipinghengdianwangzhongkezaishengnengyuanbuzuduidianwangzaochengdebodong。

　　這3jiagangqiqingnengliyongxiangmudoushicaiyongqingqitidaitandeditanhuowutanqingyejinjishu，dafujianshaoleeryanghuatandechanshengyupaifang
，tongshipeitaocaiyongdianhululiangang，xiaonashehuifeigang。

　　從(cong)技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)度(du)來(lai)看(kan)
，奧(ao)鋼(gang)聯(lian)利(li)用(yong)天(tian)然(ran)氣(qi)直(zhi)接(jie)還(hai)原(yuan)鐵(tie)的(de)生(sheng)產(chan)經(jing)驗(yan)，采(cai)用(yong)氫(qing)氣(qi)取(qu)代(dai)天(tian)然(ran)氣(qi)直(zhi)接(jie)還(hai)原(yuan)鐵(tie)
，工(gong)藝(yi)可(ke)實(shi)現(xian)性(xing)較(jiao)強(qiang)。而(er)瑞(rui)典(dian)鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)和(he)薩(sa)爾(er)茨(ci)吉(ji)特(te)鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)在(zai)中(zhong)試(shi)研(yan)究(jiu)方(fang)麵(mian)所(suo)需(xu)的(de)投(tou)入(ru)更(geng)多(duo)。

　　這3jiagangqiqingnengliyonggeyoucezhong。ruidiangangtiegongsizhongdianzailiantieheqiutuanshengchangongxushiyongqingqitidaihuashinengyuan。saercijitegangtiegongsizejiangqingqiyingyongyuzhijiehaiyuantiehegangtieshengchandexiayougongxu——冷軋等。奧鋼聯不僅僅將氫氣用於鋼鐵生產
，還試圖將富餘氫氣應用於汽車等行業
，拓展產業鏈。

　　特點——超前謀劃 注重可行性研究

　　從特點來看
，這3家鋼企都注重利用社會資源；注重提前謀劃
，意在實現2050年的減排目標；重視技術經濟可行性研究。

　　首先，這3家鋼企啟動的氫能利用項目參與方眾多，包括電力企業、電網公司
、電解水製氫核心設備供應商、研究機構等。他們充分發揮了這些企業在氫能生產
、應用

、推廣、原材料供應等方麵的優勢，如電力企業主要負責可再生能源發電方麵的工作等。

　　這3家鋼企的氫能利用項目得到了政府部門的資金支持，降低了企業負擔，如瑞典鋼鐵公司的HYDRIT項目得到了瑞典能源署大量的資金支持。政府部門的參與有利於項目成果的推廣應用。

　　其次，這3家鋼企發起氫能利用項目研究的時間是2016年~2017年，項目預研與中試將在2021年前後完成，此後將進行近10年的示範運行測試，在2035年左右實現商業化運行

，確保到2050年實現減排目標。為此


，這3家鋼企都確定了階段性目標，確保項目穩步推進。這3個項目的示範運行測試時間都在10年左右，體現了鋼企推進氫能利用項目的難度。

　　再其次，瑞典鋼鐵公司、薩爾茨吉特鋼鐵公司的研究重點都包括技術經濟可行性。他們從發電成本、製氫成本、焦炭成本和碳排放的交易成本等方麵綜合評價了氫能在鋼鐵企業利用的可行性。

　　日本鋼鐵行業氫能利用

　　2014年11月份
，日本鋼鐵協會根據《巴黎協定》確定了到2030年實現鋼鐵工業零碳排放的目標。擬通過生態化工藝
、生態化產品、生態化解決方案來實現這一目標。

　　目前，日本鋼鐵協會正在推進COURSE50（創新煉鐵工藝技術）國家項目，以及鐵焦煉鐵，氫還原煉鐵

，碳捕集、存儲與利用等技術。為此，日本鋼鐵協會研究了全球噸鋼二氧化碳排放強度和鋼鐵行業二氧化碳排放總量情況，見表。

　　當前
，日本鋼鐵協會推動的低碳工藝技術以COURSE50為基礎
，以氫氣替代部分焦炭的氫還原煉鐵技術為主
，配合使用碳捕集、存儲與利用技術。其中，最關鍵的工藝技術是氫還原煉鐵技術。日本鋼鐵協會根據以下公式計算氫還原煉鐵技術的成本：

　　Fe2O3+3/2H2+48kJ→Fe+3/2H2O

　　日本鋼鐵協會估算生產1噸生鐵需要601標準立方米氫氣，補償吸熱反應需要67標準立方米氫氣，加熱融化到1600攝氏度需要85標準立方米氫氣
，共計需要753標準立方米氫氣，按照75%的熱效率計算，產生1噸生鐵需要的氫氣量為1000標準立方米。到2100年，全球氫氣需求量為1.2萬億標準立方米/年。

　　日本鋼鐵協會還按照當前的煉焦成本估算出鋼鐵行業可以接受的氫氣成本為7.7美分/標準立方米。

　　在推動COURSE50項目的同時，日本鋼鐵協會還將推動一些基礎性研究，到2100年實現這些技術的全部應用，實現全社會低碳排放。這其中的核心技術包括零排放發電技術，核電、可再生能源發電技術，無碳製氫技術，利用核電和可再生能源低成本、大批量製氫技術等。

　　我國鋼企在氫能利用方麵的動作

　　2019年4月28日
，生態環境部等5部委聯合發布《關於推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，意(yi)在(zai)進(jin)一(yi)步(bu)降(jiang)低(di)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)各(ge)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)的(de)汙(wu)染(ran)物(wu)排(pai)放(fang)。鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)尤(you)其(qi)是(shi)特(te)大(da)型(xing)鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)為(wei)了(le)適(shi)應(ying)國(guo)內(nei)國(guo)際(ji)形(xing)勢(shi)，也(ye)開(kai)始(shi)積(ji)極(ji)參(can)與(yu)氫(qing)能(neng)利(li)用(yong)項(xiang)目(mu)。

　　2019年1月份，寶武集團與中核集團、清華大學簽訂《核能—製氫—冶金耦合技術戰略合作框架協議》，三方將強強聯合
，資源共享，共同打造核冶金產業聯盟。

　　2019年3月份
，河鋼與中國工程院戰略谘詢中心、中國鋼研

、東北大學聯合組建氫能技術與產業創新中心，共同推進氫能技術創新與產業發展。河鋼將重點在氫氣存儲與運輸
、燃料電池汽車、富氫冶金技術等領域開展研究。

　　兩liang家jia中zhong國guo鋼gang鐵tie企qi業ye涉she足zu氫qing能neng利li用yong，思si路lu各ge異yi。寶bao武wu集ji團tuan主zhu要yao采cai用yong核he能neng電dian解jie製zhi氫qing工gong藝yi
，但dan也ye不bu排pai除chu其qi他ta方fang麵mian的de應ying用yong擴kuo展zhan。河he鋼gang當dang前qian主zhu要yao依yi托tuo鋼gang鐵tie企qi業ye自zi身shen副fu產chan品pin製zhi氫qing，製zhi氫qing工gong藝yi成cheng熟shu


、成本相對較低。在應用方麵
，河鋼前期將主要在氫燃料電池產業鏈進行布局，後期才會發展到富氫冶金技術領域。

　　因(yin)為(wei)擬(ni)采(cai)用(yong)的(de)製(zhi)氫(qing)工(gong)藝(yi)不(bu)同(tong)，兩(liang)家(jia)中(zhong)國(guo)鋼(gang)企(qi)所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)重(zhong)點(dian)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)也(ye)有(you)所(suo)差(cha)異(yi)。目(mu)前(qian)這(zhe)兩(liang)家(jia)中(zhong)國(guo)鋼(gang)企(qi)的(de)前(qian)期(qi)項(xiang)目(mu)研(yan)究(jiu)尚(shang)未(wei)得(de)到(dao)政(zheng)府(fu)基(ji)金(jin)或(huo)專(zhuan)項(xiang)科(ke)研(yan)基(ji)金(jin)的(de)支(zhi)持(chi)。與(yu)國(guo)外(wai)企(qi)業(ye)相(xiang)比(bi)，在(zai)氫(qing)能(neng)製(zhi)取(qu)的(de)電(dian)解(jie)槽(cao)
、燃料電池電極等方麵，國內還有差距，有必要吸引電解槽設備供應商、燃料電池供應商或相關研究機構加入。

　　相信在國內企業、高等院校及科研院所、材料供應商、電力企業等的廣泛參與和政府的大力支持下
，經過長時間的不斷努力，中國鋼企的氫能利用之路，終能順應時代的要求。

        《中國冶金報》（2019年08月02日 02版二版）