作為世界粗鋼產(chǎn)量第一大國，我國鋼鐵行業(yè)的碳排放量約占全國排放總量的15%。我國主流的鋼鐵生產(chǎn)工藝是用焦炭和鐵礦石在高爐冶煉出鐵水，再經(jīng)轉(zhuǎn)爐熔煉成鋼。這種名為長流程的制造過程碳排放強度較高。氫冶金技術(shù)是用氫替代焦炭來還原鐵礦石中的氧化鐵，減少長流程煉鋼的碳排放，是鋼鐵行業(yè)的重要減碳途徑之一。
6月26日，自然資源保護協(xié)會（NRDC）發(fā)布最新研究成果：《面向碳中和的氫冶金發(fā)展戰(zhàn)略研究》（以下簡稱“報告”），提出了從現(xiàn)階段到2060年我國氫冶金發(fā)展的路線圖和政策建議。
據(jù)了解，國家層面已就此做了相應(yīng)的部署。2022年2月7日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出將制定氫冶金行動方案，加快推進低碳冶煉技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。到2025年，鋼鐵行業(yè)研發(fā)投入強度力爭達到1.5%，氫冶金、低碳冶金等先進工藝技術(shù)取得突破進展。2022年3月23日，國家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》提出，開展以氫作為還原劑的氫冶金技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，探索氫能冶金示范應(yīng)用。
氫冶金技術(shù)主要包括高爐富氫冶煉技術(shù)和氫基直接還原技術(shù)。其中，高爐富氫冶煉由于改造成本較低、富氫氣體易獲取，可操作性強，被認(rèn)為是從現(xiàn)階段的“碳冶金”過渡到“氫冶金”的橋梁，其潛在碳減排幅度為10%-30%。從中長期來看，氫基直接還原工藝是最具發(fā)展?jié)摿Φ牡吞家苯鸺夹g(shù)之一。報告預(yù)計，氫基直接還原技術(shù)有望在2040年后大規(guī)模推廣，先決條件是綠氫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，包括綠色、經(jīng)濟、大規(guī)模氫源的獲取，氫氣長距離的安全儲運，氫源供需的合理配置等。
報告指出，經(jīng)濟性是制約鋼鐵行業(yè)氫冶金發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，其中主要涉及氫氣成本及碳排放成本。隨著技術(shù)進步，制氫成本逐漸降低，當(dāng)企業(yè)需要為碳排放支付費用時，氫冶金就可以顯示出成本優(yōu)勢。碳排放的成本越高，氫冶金的成本優(yōu)勢越大。因此，合理利用碳市場將對氫冶金技術(shù)推廣應(yīng)用起到積極推動作用。
報告在綜合考慮中遠期鋼產(chǎn)量變化趨勢和鋼鐵工業(yè)“雙碳”愿景的基礎(chǔ)上，提出我國氫冶金發(fā)展按四步走的建議：
一是到2030年，噸鋼碳排放強度較2020年下降15%。集中攻關(guān)高爐富氫冶煉技術(shù)和純氫基直接還原技術(shù)，以及相應(yīng)的軟硬件；開展高爐富氫冶煉技術(shù)的示范項目，有條件的鋼鐵企業(yè)應(yīng)率先開展高爐噴氫改造，爭取富氫高爐產(chǎn)能占比達到15%。
二是2030年到2040年，噸鋼碳排放強度較2020年下降55%。在此期間，鋼鐵行業(yè)應(yīng)集中攻關(guān)純氫基直接還原技術(shù)及氫基直接還原裝備的國產(chǎn)化、大型化；純氫直接還原技術(shù)取得突破性成果，開展純氫直接還原技術(shù)示范項目；國家氫能產(chǎn)業(yè)體系初步形成，氫源供應(yīng)增長，成本下降，富氫高爐產(chǎn)能占比超過60%。力爭綠氫用量占比達到30%以上。
三是2040年到2050年，噸鋼碳排放強度較2020年下降85%。大力推廣純氫基直接還原技術(shù)，加快“高爐-轉(zhuǎn)爐”長流程制鋼向“純氫基豎爐 電爐”短流程制鋼轉(zhuǎn)型，“純氫基豎爐 電爐”短流程制鋼產(chǎn)能占比達到25%；綠氫供應(yīng)量占鋼鐵產(chǎn)業(yè)需氫總量達到85%。鋼鐵企業(yè)與綠電、綠氫供應(yīng)商緊密結(jié)合，共建產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，耦合發(fā)展。
四是2050年到2060年，噸鋼碳排放強度較2020年下降95%。進一步提升豎爐 綠電電爐短流程鋼產(chǎn)量占比；“純氫基豎爐 綠電電爐”短流程鋼產(chǎn)量占比達到35%。至2060年，鋼鐵行業(yè)年碳排放量降低至約1億噸，通過推進CCUS和碳匯，可實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。
報告建議，加強氫冶金技術(shù)研發(fā)和示范的財政和稅收支持，給予氫冶金研發(fā)和試點項目在信貸總量、支持方式和利率上更多支持；在鋼鐵行業(yè)納入全國統(tǒng)一碳市場后，結(jié)合行業(yè)低碳發(fā)展目標(biāo)及氫冶金等戰(zhàn)略路徑，科學(xué)合理地減少免費配額占比，使率先推進氫冶金技術(shù)的企業(yè)能夠從碳交易中先獲益、多獲益；強化頂層設(shè)計、系統(tǒng)謀劃，構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)鏈和鋼鐵行業(yè)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。
自然資源保護協(xié)會（NRDC）北京代表處首席代表張潔清表示，高質(zhì)量發(fā)展對鋼鐵行業(yè)提出了新要求，不僅需要為國民經(jīng)濟發(fā)展提供基礎(chǔ)原材料保障，還需要在行業(yè)運行中體現(xiàn)經(jīng)濟性、生態(tài)性和安全性。作為促進鋼鐵工業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要技術(shù)，氫冶金能夠有效推動“減污降碳”，是鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、落實生態(tài)文明理念的重要手段。
