鐘紹良：原料成本優(yōu)勢大的氫冶金工藝更有規(guī)?；瘧?yīng)用潛力

2023-09-19 10:19:00

中國冶金報中國鋼鐵新聞網(wǎng)

記者楊悅報道

記者顧學(xué)超攝影

　　“世界各國的鋼鐵企業(yè)對氫冶金的研究不斷取得階段性成果，無論是豎爐氫冶金，還是高爐富氫冶煉，亦或是基于流化床反應(yīng)器的氫還原鐵工藝，但哪一項將成為日后主流的氫冶金技術(shù)路線尚屬未知?？梢灶A(yù)見的是，更具原料成本優(yōu)勢的氫冶金工藝擁有較大的規(guī)?；瘧?yīng)用潛力，有望成為日后主流。”9月5日，在于河北崇禮召開的2023氫冶金國際研討會期間，世界鋼鐵協(xié)會副總干事、北京代表處首席代表鐘紹良圍繞氫冶金技術(shù)發(fā)展趨勢這一話題接受了《中國冶金報》記者的采訪，并就中國鋼鐵該如何進一步在氫冶金領(lǐng)域深耕細作談了他的看法。

圖為鐘紹良

　　氫冶金工藝日后也將面臨原料供需失衡

　　“目前，氫冶金主要有3個發(fā)展方向，一是傳統(tǒng)高爐的富氫冶煉工藝，二是河鋼集團張宣科技和中國寶武湛江鋼鐵基地正在做的氫基豎爐冶煉工藝，三是基于流化床反應(yīng)器的氫還原鐵工藝。對比來看，高爐煉鐵工藝技術(shù)成熟且產(chǎn)能大，高爐富氫冶煉工藝在中國鋼鐵行業(yè)內(nèi)比較容易實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，但是氫替代化石能源的潛力有限，減碳幅度相對而言不大；氫基豎爐工藝以天然氣為還原氣，是成熟的工藝，其規(guī)模化應(yīng)用實現(xiàn)起來也比較容易，但對于鐵礦石品位的要求更高些；基于流化床反應(yīng)器的氫還原鐵工藝雖然目前還處在初期探索階段，技術(shù)不夠成熟，但是對鐵礦石品位要求相對較低，更具原料成本優(yōu)勢?！辩娊B良表示，長遠來看，更具原料成本優(yōu)勢的氫冶金工藝更有希望成為日后主流發(fā)展方向，原因在于氫冶金工藝未來發(fā)展也將面臨原料供需失衡的問題。

　　“在‘雙碳’目標下，2050年中國的粗鋼生產(chǎn)將有相當大一部分來自廢鋼。如果其他基于鐵礦石的粗鋼生產(chǎn)全部以氫代煤，需要消耗至少4000萬噸/年的氫氣，比2022年中國的氫氣總產(chǎn)量還高很多，因此百分之百以氫代煤并不現(xiàn)實。另外，氫基豎爐的發(fā)展對于高品位球團礦（66%以上）的需求量也較大，目前全球可用于傳統(tǒng)氣基豎爐的高品位球團礦年產(chǎn)能在2億噸左右，并且進一步擴大產(chǎn)能的空間非常有限。中國國內(nèi)這類‘理想球團礦’的產(chǎn)能幾乎是零。如果所有企業(yè)都大規(guī)模發(fā)展現(xiàn)有的氫基豎爐工藝，那么其帶來的龐大的潛在球團礦需求，必將帶來新一輪原料供需結(jié)構(gòu)失衡的挑戰(zhàn)。如果一項工藝受限于多種原料供應(yīng)，那么其未來規(guī)?；瘧?yīng)用的路也會越走越窄?！辩娊B良說。

　　“因此，我認為，可能再過5年~10年，對于鐵礦石品位要求沒有那么高的氫冶金工藝將成為主流。例如，浦項制鐵的HyREX工藝可以將粉礦直接還原成海綿鐵，這種基于流化床反應(yīng)器的氫還原鐵工藝，可以為鐵礦石資源稟賦不高的地區(qū)提供長期有效的解決思路。當然，前提是穩(wěn)定的綠氫供應(yīng)?！辩娊B良補充道。

　　值得注意的是，基于流化床反應(yīng)器的氫還原鐵工藝尚不成熟，前期仍需大量的研發(fā)試驗投入?！敖柚鷶?shù)字化的模擬手段可以幫助企業(yè)降低研發(fā)及試驗成本?！辩娊B良表示，“例如，此次研討會上，澳大利亞蒙納士大學(xué)教授余艾冰在做報告時提及，先用計算機設(shè)備建立模型模擬高爐生產(chǎn)流程，再將其延伸到氫冶金領(lǐng)域，圍繞以流化床反應(yīng)器為基礎(chǔ)的氫還原鐵等工藝進行模擬試生產(chǎn)，成功后再投入實際生產(chǎn)，這樣做效率會高很多?！?/div>

　　氫冶金原創(chuàng)技術(shù)要有，資金血脈也要暢通

　　放眼全球鋼鐵業(yè)，中國鋼鐵企業(yè)能否在國際氫冶金領(lǐng)域占據(jù)一席之地？在鐘紹良看來，在已取得成績的基礎(chǔ)上，中國鋼鐵企業(yè)一方面需加強原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)，另一方面也需要暢通資金血脈。

　　“毫無疑問，以河鋼為代表的中國鋼鐵企業(yè)在氫冶金技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域是走在世界前列的。”鐘紹良表示，與海外企業(yè)采用天然氣不同，河鋼是第一個工業(yè)化大規(guī)模使用焦爐煤氣制氫還原球團礦的企業(yè)。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，與同等規(guī)模的高爐—轉(zhuǎn)爐長流程相比，河鋼氫冶金示范工程一期工程二氧化碳減排比例達到70%，每年可以減少碳排放80萬噸，產(chǎn)品金屬化率已達95%以上?！叭欢?，想要在世界氫冶金領(lǐng)域長期做出彩，只擁有較強的技術(shù)應(yīng)用能力是不夠的。能否在引進傳統(tǒng)技術(shù)并創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，自主開拓出一條適合本企業(yè)發(fā)展的新路？能否自主原創(chuàng)全新的氫冶金技術(shù)？這些問題還需要中國的鋼鐵企業(yè)多加思考。只有將關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在自己手里，未來的路才會越走越寬廣?！彼f。

　　“企業(yè)原創(chuàng)氫冶金技術(shù)、建設(shè)低碳項目需要大量資金支持。在這方面，歐洲和日韓的鋼鐵企業(yè)比我國鋼鐵企業(yè)更有優(yōu)勢?！辩娊B良認為，鋼鐵企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力以推動行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，需要政府部門幫助暢通資金血脈。“歐盟委員會于近期宣布，通過歐盟創(chuàng)新基金為一系列行業(yè)的大型清潔技術(shù)項目提供超過36億歐元的資助，瑞典SSAB鋼鐵公司和H2 Green Steel公司（凈零碳排放鋼鐵企業(yè)）主導(dǎo)的使用可再生能源制氫并生產(chǎn)直接還原鐵的項目便是獲得上述資金支持的鋼鐵項目之一。資金來源充足，企業(yè)對于原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)的意識也會隨之增強。當然，對于自主知識產(chǎn)權(quán)的保護、技術(shù)創(chuàng)新的獎勵機制建設(shè)等也需要隨之加強，才能為企業(yè)研發(fā)原創(chuàng)氫冶金技術(shù)創(chuàng)造更好的法治環(huán)境。”他講道，“‘從0到1’要比‘從1到10’難很多，中國鋼鐵企業(yè)雖擅長從‘1到10’，但目前在低碳冶金領(lǐng)域，我們最需要做的是從‘0到1’。企業(yè)要努力，相關(guān)部門更要支持?！?/div>

　　規(guī)?；瘍\是亟須突破的瓶頸

　　通過水電、光電、風電等可再生能源制取的氫氣被稱為“綠氫”。綠氫一般需要在風、電、光伏資源豐富的地區(qū)制備，而這些地區(qū)位置比較偏遠。此外，氫的密度只有水的萬分之一。因此，如何規(guī)模化、安全地把清潔的氫高效運輸?shù)叫枰牡胤讲⒓右源鎯Γ悄壳叭蜾撹F企業(yè)研究氫冶金亟須突破的瓶頸?！澳壳皟浞椒ㄖ饕譃榈蜏匾簯B(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫及儲氫材料儲氫3種，在經(jīng)濟價格、安全性等方面依舊需要尋求突破。世界鋼協(xié)正在積極推進相關(guān)工作，與包括能源行業(yè)在內(nèi)的上下游行業(yè)攜手共同解決這類問題?！辩娊B良表示。

　　“實際上，目前針對如何實現(xiàn)氫氣的安全高效儲存運輸，大家都在積極嘗試開展相關(guān)試驗項目。例如，在瑞典SSAB鋼鐵公司與瑞典大瀑布電力公司等合作開展的HYBRIT項目中，瑞典SSAB鋼鐵公司在其項目配套的直接還原廠旁大約3公里處建設(shè)了試點氫氣儲存設(shè)施，兩者由管道連接起來以運輸氫氣。該試點設(shè)施目前處于中試階段，很快將投入工業(yè)化運營。”他介紹道。

　　在鐘紹良看來，我國氫氣儲運環(huán)節(jié)目前相對薄弱，仍有許多痛點，以頭部鋼鐵企業(yè)為代表的氫冶金領(lǐng)域參與者正在積極尋求突破。與此同時，他認為，盈利情況較好的民營企業(yè)既有資金又有技術(shù)，也應(yīng)積極參與到這一過程中來?！爸挥信c能源行業(yè)等加強協(xié)同，推動實現(xiàn)規(guī)?；膬\氫，助力壯大氫能產(chǎn)業(yè)鏈，中國鋼鐵企業(yè)才能在世界氫冶金領(lǐng)域持續(xù)保持前進的活力?！辩娊B良說。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：張雨恬

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