4月10日，從工業(yè)和信息化部獲悉，由河鋼集團牽頭、張宣科技起草制定，與冶金工業(yè)信息標準研究院等單位合作申報的《煉鋼用氫基豎爐直接還原鐵》和《氫基豎爐直接還原用球團》兩項行業(yè)標準獲批立項。此次兩項行業(yè)標準獲工信部批準立項，將進一步推動我國氫基直接還原豎爐冶煉技術的發(fā)展，提高氫冶金產品質量和應用水平，助力鋼鐵工業(yè)綠色低碳高質量發(fā)展。

綠色發(fā)展是高質量發(fā)展的底色，新質生產力本身就是綠色生產力。當前，綠色化已成為新一輪科技革命和產業(yè)變革中最富前景的發(fā)展領域之一。鋼鐵行業(yè)降碳也緊緊抓牢科技創(chuàng)新這一關鍵。以氫冶金為代表，中國鋼鐵工業(yè)在“雙碳”技術路徑上不斷突破，打造我國鋼鐵工業(yè)低碳競爭優(yōu)勢。

河鋼集團張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示范工程(張宣科技供圖)

鋼鐵工業(yè)由碳冶金向氫冶金轉變的又一重要里程碑

我國鋼鐵行業(yè)碳排放量約占全國碳排放總量的15%，碳達峰碳中和已成為鋼鐵行業(yè)高質量發(fā)展的硬約束與目標。

2022年，鋼鐵行業(yè)低碳工作推進委員會發(fā)布了《鋼鐵行業(yè)碳中和愿景和低碳技術路線圖》，《路線圖》提出了“雙碳”愿景，明確了中國鋼鐵工業(yè)“雙碳”技術路徑——系統能效提升、資源循環(huán)利用、流程優(yōu)化創(chuàng)新、冶煉工藝突破、產品迭代升級、捕集封存利用。

以清潔能源氫氣為燃料和還原劑，“氫冶金”使煉鐵擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決了碳排放問題。2023年5月15日，河鋼集團張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示范工程一期實現安全順利連續(xù)生產直接還原鐵(DRI)，標志著示范工程一期取得圓滿成功。據介紹，與同等生產規(guī)模的傳統長流程工藝相比，氫冶金示范工程一期可實現二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵排放分別減少約70%、30%、70%、80%以上，每年可減少80萬噸二氧化碳排放。

中國鋼鐵工業(yè)協會專門發(fā)來賀信，稱贊“這是氫冶金核心關鍵技術創(chuàng)新的重大突破，是中國鋼鐵史乃至世界鋼鐵史上由傳統‘碳冶金’向新型‘氫冶金’轉變的重要里程碑，引領鋼鐵行業(yè)邁入‘以氫代煤’冶煉‘綠鋼’的時代。”以氫冶金示范工程一期達產達效為契機，河鋼集團出臺實施《張宣科技建設鋼鐵工業(yè)綠色轉型示范區(qū)規(guī)劃綱要》，將張宣科技建設成為中國首個鋼鐵工業(yè)綠色轉型示范區(qū)。

“氫基豎爐—近零碳排電弧爐”新型短流程作為中國鋼鐵工業(yè)協會確定的世界前沿八大低碳共性技術方向之一。3月29日，全球首例“氫基豎爐—近零碳排電弧爐”新型短流程項目在河鋼集團張宣科技正式啟動實施。項目依托全球首例120萬噸氫冶金示范工程，由河鋼聯合北京科技大學，以冶煉過程碳近零、能量來源碳近零、原料生產碳近零為指導，聚焦氫基直接還原鐵高品質低碳制備、電弧爐煉鋼綠電高效供能、電弧爐配加直接還原鐵冶煉等核心技術，系統開展氫基豎爐—近零碳排放電弧爐煉鋼關鍵技術研發(fā)和工程應用研究，最終實現粗鋼近零碳排放目標，助力綠色高品質鋼鐵材料的研發(fā)推廣。該項目的實施對于推動鋼鐵行業(yè)工藝流程創(chuàng)新、能源結構變革、低碳產品產業(yè)鏈協同具有重要意義，將有效填補我國鋼鐵工業(yè)面向碳中和目標的工藝路徑空白。

河鋼擁有豐富的焦爐煤氣副產氫，每年提純可達20余億立方米。中國工程院院士、鋼鐵行業(yè)低碳工作推進委員會專家委員會主任毛新平介紹，此前的氫冶金主要是依賴于天然氣，而我國天然氣資源不豐富，且天然氣的氫含量并不高。河鋼張宣科技用焦爐煤氣副產氫，不需重整，焦爐煤氣的氫含量可達到60%左右。“我們要走出具有中國特色的，與我國能源資源稟賦相適應的鋼鐵工業(yè)路線。”

“綠鋼”將低碳轉化成產品全球競爭力

作為高耗能、高碳排放的行業(yè)，鋼鐵行業(yè)推進綠色低碳轉型是解決環(huán)境、能源和資源制約瓶頸，推動高質量發(fā)展的核心命題和必由之路。

每年約有19億噸鋼鐵材料投入全球的建筑、汽車、機械等各應用領域。在能源轉型和碳達峰、碳中和成為全球共識和趨勢的背景下，以汽車行業(yè)為代表的下游行業(yè)對低碳鋼鐵材料也提出了迫切需求。如奔馳、寶馬等汽車企業(yè)，已經要求鋼鐵供應商提供鋼材產品的生命周期評價報告，明確提出“綠鋼”要求。歐盟碳邊境調節(jié)機制(CBAM)是全球的首個“碳關稅”也向鋼鐵企業(yè)釋放出強烈的降碳信號。這讓氫冶金煉就的“綠鋼”將在綠色低碳方面的優(yōu)勢，最終轉化成產品上的競爭力。

2022年8月，河鋼集團與寶馬公司簽署了《打造綠色低碳鋼鐵供應鏈合作備忘錄》，從2023年中期開始，寶馬沈陽生產基地量產車型將逐步使用河鋼的低碳汽車用鋼;從2026年起，寶馬沈陽生產基地開始在整車量產過程中使用河鋼生產的綠色汽車用鋼(綠鋼)。

張宣科技特材研制產線(張宣科技供圖)

張宣科技借力DRI產品低碳排放、高純凈度優(yōu)勢，在歐盟征收鋼鐵產品碳關稅的背景下，進一步延伸氫冶金下游產業(yè)鏈，加快釋放綠色品牌效益。截至目前，張宣科技累計開發(fā)新型高強殷鋼、哈氏合金、耐蝕合金、精密合金等60多種高端綠色新材料，廣泛應用于航空航天、核電、軍工等領域，穩(wěn)定供應特斯拉、寶馬、中國兵器集團、國家電網、中國石化等知名客戶。目前正在加快建設大規(guī)格合金材料、綠色高強汽車材料項目，最終形成產年300萬噸高端、綠色低碳新材料的生產能力。

“下一步，我們將研究生產多種原料結構條件下的DRI產品，提供排放更低、純凈度更高的氫冶金產品，讓綠色高端制造的含金量更高。”張宣科技技術中心相關負責人說。

“綠能”煉“綠鋼” 打造綠色低碳產業(yè)鏈

在“雙碳”目標下，加快推進“氫冶金”低碳技術變革是河鋼集團發(fā)布“6+2”低碳技術路線圖核心路徑之一。按照路線圖規(guī)劃，2025年河鋼“氫冶金”流程占比將提升到7%左右，2030年進一步提升到10%左右，2050年努力達到30%。

以氫能為抓手，河鋼集團設立河鋼工業(yè)專業(yè)化氫能建設及運營平臺，通過開展氫冶金、制氫儲氫加氫、氫能物流、低碳鋼材等項目示范及裝備制造進行氫能全產業(yè)鏈布局，2020年8月，河鋼首座加氫示范站在邯鄲投運。目前，河鋼5條氫能重卡運輸專線已經用于河鋼內部及京津冀地區(qū)物料運輸。

讓鋼鐵更低碳的不只綠氫，還有綠電。張家口作為全國首個、也是唯一一個國家級可再生能源示范區(qū)，風能、太陽能資源十分豐富。河鋼集團張宣科技做好“風光”文章，利用資源枯竭礦山，與北京京能集團合作建設60MW分布式光伏發(fā)電項目。項目建成后，預計每年可生產清潔綠電約9000萬千瓦時，減少二氧化碳排放約7.82萬噸。一期35MW綠電直供項目于年內投入運行，屆時通過河北首條、中國鋼鐵企業(yè)首條殷鋼芯倍容量輸電導線示范線，供高端綠色材料制造使用，形成“光伏綠電—殷鋼芯輸電導絲—氫冶金”綠色產業(yè)體系，成為綠色發(fā)展新引擎。

“鋼鐵行業(yè)實現碳中和的過程，不是某一個單項技術突破就能解決整個鋼鐵行業(yè)的問題，而是技術創(chuàng)新能力全面提升的過程。”毛新平院士表示。

“我們將加快布局氫冶金上下游產業(yè)鏈，在上游開展氫氣制、儲、用建設，在中游圍繞高品質球團制備、氫氣直接還原工藝、標準制定等，加快關鍵技術研發(fā)，在下游延伸綠色低碳產業(yè)鏈，建成全球領先的氫冶金生產與科研基地。”張宣科技技術中心相關負責人說。