氢能炼钢时代要来了？欧洲、日韩多地掀起氢能应用新风潮

减少碳排放是能源行业的热门话题。氢能作为一种清洁高效的可再生能源，是未来减碳的重要选择。

目前全球氢能源的应用场景主要集中在交通领域和分布式能源领域，而实际上，氢能可应用的场景十分广泛。

近日，氢能应用于钢铁冶炼的话题备受关注，起因是德国知名钢铁生产商开始尝试用氢气代替煤炭进行钢铁冶炼，正式拉开了“氢能冶金”时代。 

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欧洲市场新潮流：氢能炼钢

当地时间11月11日，德国钢铁生产商蒂森克虏伯启动氢能冶金测试，钢铁冶炼过程中用氢气代替煤炭，以减少二氧化碳的排放。据蒂森克虏伯表示，这是全球范围内钢铁公司首次在炼钢工艺中使用该技术，意味着钢铁产业进入一个新时代。

此次蒂森克虏伯公司仅将氢气注入高炉的一个风口进行测试，此后计划逐步将氢气的使用规范扩展到全部28个风口中。此外，蒂森克虏伯还表示从2022年起，该地区三个高炉将全部使用氢气代替煤炭，进行钢铁冶炼。这一举措将至少减少20%的二氧化碳排放。

实际上，在国际市场上，氢能炼钢已经成为一种“新潮流”。除蒂森克虏伯外，奥地利企业奥钢联也在近日宣布将投资10亿欧元（约合77亿人民币），启动电力和氢能炼钢厂，加快钢铁产业的低碳化进程。

据悉，该集团最终目标是利用氢能作为钢铁高温生产所需的能源，目前已经正式启动氢能开发试点项目。

此外，瑞典钢铁公司、德国萨尔茨吉特钢铁公司等均开展了氢能冶金领域的应用尝试，以减少甚至杜绝冶炼环节中的碳排放。

氢能冶钢工艺流程 图片来自网络

目前的氢能冶钢项目的其中一条基本思路是先利用风电、光伏等可再生能源发电进行电解水制氢，再将氢气作为还原性气体输送给冷轧工序，将氧气输送给高炉使用。

氢能冶钢项目构想 图片来自网络

此外，企业在炼钢过程中产生的余热资源生产水蒸气，水蒸气可与清洁能源发电进行电解制氢。

但这一项目构想目前受电解水制氢、氢能储运技术影响较大，有待进一步的技术突破。据预计，氢能炼钢进入工业化生产有望在2030年左右得以实现。 

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中国企业该行动了！

在全球“脱煤碳”潮流的背景下，欧洲各国都在积极开发氢能炼钢。作为减少碳排放的重要手段，“氢能炼钢”已经成为钢铁企业减碳的一条现实之路。

在国内，钢铁冶炼行业是转型升级的重点行业，占全球钢铁行业碳排放的60%以上。发展氢能与炼钢行业结合的新技术有利于我国钢铁工业降低二氧化碳排放。但目前，国内关注这一领域的企业只有寥寥数家。

今年3月，中国核工业集团（以下简称“中核集团”）提出利用氢气解决炼钢企业减排难的问题，利用核能制备氢气，为氢能冶钢提供低成本的氢气来源。

中核集团表示，公司已与清华大学、宝武集团等国内主要相关单位联合开展核能制氢与氢能冶金结合的前期合作。

尽管中核集团认为我国已经具备发展核能制氢与氢能冶金的基础条件，但公开资料中并未显示该项目何时落地。

实际上，在氢能冶金这一技术上仍存在着不少技术难题。其中氢气的来源和成本是最主要的障碍之一。目前工业制氢多以化石能源制氢或工业副产品制氢为主，制氢过程若不加以处理仍然会产生碳排放问题，违背了发展的初衷。

而中核集团提出利用核能制备氢气，以水为原料, 以废热为能源，将核反应堆与先进制氢工艺耦合，将有望实现低成本的规模化制氢，一定程度上解决氢的来源问题。

据相关人员表示，核能制氢技术研发成功后，制氢成本将比现在降低40%以上，是未来氢气大规模供应的重要解决方案。

据《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》要求，“十三五”期间能源消耗总量和污染物排放总量分别下降10%和15%以上，随着环保要求的不断提高，钢铁企业减排形势严峻。氢能产业的出现为钢铁企业减排节能提供了新的思路。

目前，全球不少国家已经将氢能炼钢列入重点工作计划，韩国表示将从2017年到2023年投入1500亿韩元（约合9.15亿人民币），以官民合作方式发展氢能炼钢技术；瑞典则更是表示要成为世界上第一个不使用化石燃料炼钢的国家。

无论对于氢能企业还是钢铁企业而言，这都将是一次双赢的机遇。尽管目前仍存在着一系列的技术难题，但提前布局、未雨绸缪将会助力企业在未来的市场竞争中更具优势。