鋼鐵行業將有廣泛綠氫應用場景

發布日期：2021/6/17    Tag：鋼鐵行業綠氫推廣

近日，貴州、山東等多地發文要求“兩高”（高耗能、高排放）行業低碳綠色轉型。貴州省人民政府印發的《關于加強“兩高”項目管理的指導意見》提出，到2025年，重點“兩高”行業碳排放強度明顯下降，綠色低碳發展能力顯著增強；山東省《全省“兩高”行業能效改造升級實施方案》則明確，“兩高”行業要開展綠色低碳技術攻關，推廣綠色低碳技術成果。

根據生態環境部2021年6月發布的《關于加強高耗能、高排放建設項目生態環境源頭防控的指導意見》，“兩高”項目暫按煤電、石化、化工、鋼鐵、有色金屬冶煉和建材等6個行業類別統計，其中，鋼鐵行業作為國民經濟支柱產業，有著迫切的低碳轉型需求，而綠色氫能的應用，將是其轉型的重要路徑。冶金工業規劃研究院黨委書記李新創在接受媒體采訪時表示，在日益嚴峻的低碳轉型壓力下，中國鋼鐵行業將有廣泛綠氫應用場景。

“雙碳”關鍵領域 鋼鐵行業綠氫應用廣闊

當前，我國正在加快制定碳達峰碳中和“1+N”政策體系。通過綠色低碳轉型實現“雙碳”目標，已成為各行各業發展的使命，其中，鋼鐵行業是這一轉型進程中的重要領域。據李新創介紹，中國鋼鐵行業體量基數大，能源消費結構中煤炭和焦炭消費占主導，落實“雙碳”目標時間短、任務重，技術創新是鋼鐵低碳轉型的硬支撐，也是推進落實“雙碳”目標的關鍵。

在李新創看來，氫能在鋼鐵行業的應用，主要包括氫冶金、氫能交通和軋鋼生產3個領域。

在氫冶金領域，李新創表示，氫能用于鋼鐵冶煉，能夠從源頭上實現低碳煉鐵，在冶煉過程中具有多個應用方向。在燒結工序，氫氣可以作為燒結燃料，降低焦粉/煤粉等高碳能源消耗；在高爐工序，氫氣可以作為還原劑用于高爐噴吹。此外，氫能還可以應用于直接還原和熔融還原煉鐵等非高爐煉鐵工藝。

在氫能交通領域，鋼鐵行業屬于重物流行業，長流程鋼鐵企業噸鋼物流需求可達粗鋼產量的4倍～5倍，中國鋼鐵行業年對外運輸量可達40億噸～50億噸?！皻淠茏鳛閭鹘y能源的有效替代能源，能夠為鋼鐵行業綠色低碳發展提供交通物流環節的有效支撐?！崩钚聞摫硎?，除商用車領域氫能源對傳統能源的替代外，鋼鐵企業所運用的非道路移動機械、鐵路機車等消耗傳統能源環節均可作為氫能源的應用場景。

而在軋鋼生產領域，李新創指出，氫能主要用于冷軋產線，冷軋退火工序需要氫氣作為退火保護氣體。他表示，“例如，罩式退火爐一般會采用氫氣或氫氮混合氣體作為保護氣，全氫罩式退火爐氫氣消耗量約為3m3/t～4.5m3/t；連續退火機組或者鍍鋅機組等產線中退火爐爐內氣體通常也是由氮氣和氫氣組成的還原性保護氣體，且為了保證一定的爐壓需要持續注入，連續退火爐氫氣消耗量約為1m3/t～1.5m3/t?！?/p>

機遇挑戰并存  亟須推動關鍵技術示范

近年來，隨著氫能產業發展逐漸步入快軌，氫能在鋼鐵行業應用的探索也開始提上日程。李新創表示，在低碳轉型的背景下，綠氫已在鋼鐵行業中有諸多應用場景，但同時也面臨著諸多挑戰和困境。比如在氫冶金領域，由于綠氫生產、儲存和運輸成本高，與常規化石能源相比，綠氫在冶金利用方面經濟性差且競爭力弱。

“氫冶金屬于前沿性創新技術，仍需要進行大量科技攻關，部分核心裝備國產化水平低?！崩钚聞撜J為，當前，能夠用于冶金的綠氫資源少，國內工業含氫尾氣均已有相應利用途徑，若用于發展氫冶金，存在前期項目投資折損的潛在風險。

在氫能交通領域，李新創表示，交通物流作為鋼鐵的強相關行業，是氫能源替代傳統能源的重要環節，但現階段受制于技術、產業、成本、政策及標準等諸多環節的制約，造成氫能交通在鋼鐵行業應用面臨諸多掣肘。其中，技術方面，氫燃料電池作為氫能商用車的核心部件，其主要原材料碳紙、催化劑等均依靠進口；產業方面，氫能產業鏈供應鏈體系至今不夠健全，制氫、儲氫、輸氫和加氫沒有形成完備高效的供應鏈體系及成熟技術支撐；成本方面，氫燃料電池的燃料電池堆催化劑目前普遍采用貴金屬鉑和柔性石墨雙極板，技術難度高，產業化程度不足，導致電堆總體成本較高；政策和標準方面，系統性的氫能政策亟待落地，氫能交通環節的相關標準亟須完善補充。

推動綠氫實現大規模商業化應用

對于綠氫的獲取，李新創認為，綠氫是指利用核能與可再生能源等無碳能源通過電解水等手段制取的氫氣，制氫過程不產生碳排放?！熬G氫要在碳中和路徑中充分發揮作用，必須要實現大規模且商業化應用?！彼麖娬{，當前綠氫制取還存在三方面挑戰：一是電解水制氫經濟性差；二是氫能響應速度、安全性及電—氫—電能源轉化效率不高；三是氫能儲存、運輸難度大，成本高昂。

為推動綠氫在鋼鐵行業的推廣應用，李新創建議，開展“雙碳”目標下鋼鐵行業氫能制備、儲存、運輸和應用基礎研究，在風光水電資源豐富地區，重點推動低能耗長壽命可再生能源電解水制氫等關鍵技術示范，逐步擴大示范規模，提升低碳清潔氫能技術裝備水平。同時，還要探索在氫能應用規模較大的鋼鐵企業周邊設立新能源制氫基地。

此外，李新創表示，要加快推進先進適用儲氫材料產業化，著力推進核心零部件以及關鍵裝備自主研發制造，突破50MPa及以上運輸用高壓氫瓶關鍵技術。同時，探索天然氣管道摻氫、制氫和加氫一體站以及氫載體等多種形式輸運技術示范應用。