为了贯彻《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,推进氢能的广泛应用,6月5日,昌黎县兴国精密机件有限公司分别与中国船舶集团有限公司第七一八研究所、隆基氢能科技公司、河南豫氢装备有限公司签署了绿色制氢、储氢项目电解水制氢装置战略合作协议,共同建设“30万m³/d可再生能源电解水制氢-450m³高炉富氢冶炼”工业化应用示范项目。同日,兴国铸业还与中国冶金报社签署了战略合作协议。
狄莎县长表示,该项目贯彻落实了河北省委颁布的《关于全面、准确地贯彻新发展理念,认真推进碳达峰、碳中和工作实施意见》,对于构建新发展格局、全力推动高质量发展具有重要示范意义。这是坚持创新驱动发展、推进政产学研用深度融合的生动实践。昌黎县将充分发挥产业、资源和政策优势,全力配合并提供服务于项目建设和技术开发,抓住时机,促进昌黎县钢铁、铸造等产业质量和水平的发展,并推动昌黎县的钢铁冶金铸造工业实现绿色低碳转型发展并走在全省甚至全国的前列。
2021年,兴国铸业公司与上海大学联合完成了我国首个以纯氢为喷吹气源的高炉富氢炼铁技术开发中试。通过“以氢代碳”技术,焦比降低了10%以上,CO₂排放量减少了10%以上,铁产量增加了13%以上,节能降碳成效显著。同时,该项目沉淀了在钢铁生产中使用氢气的大规模安全技术经验。中试试验中进一步完善了关键技术,并完成了单元技术的转化应用和集成创新,从而构建了完整的高炉富氢低碳冶炼技术理论和工艺。
据推测,若继续保持目前的钢铁产量,预计2050年氢能还原路线的粗钢产量约3亿吨,相应的绿氢需求量则约为2300万吨。钢铁行业是碳排放最高、面临脱碳压力最大的行业之一。2022年,中国钢铁年产量预计为10.18亿吨,碳排放总量预计约为18.32亿吨,占全国碳排放总量的15%左右。中国钢铁生产中燃料燃烧造成的排放和以焦炭为主要还原剂的反应过程排放难以通过电气化方式实现完全脱碳,因此,利用绿氢替代碳作为还原剂,并采用电炉炼钢的模式,将是钢铁行业实现碳中和最具前景的解决方案之一。
氢冶金技术的主要研发应用方向是高炉富氢冶炼和非高炉氢基还原冶炼。高炉富氢冶炼通过向高炉喷吹富氢介质,以氢还原部分取代碳还原,可实现一定程度的氢冶金,但减排能力有限。非高炉氢基还原冶炼包括氢基直接还原冶炼、氢基熔融还原冶炼等工艺,理论减排潜力很大,但是目前的还处于发展初期。在碳减排政策的推动下,国内的领先钢铁企业正在加速投入新型氢冶金项目的建设。氢冶金工艺的研究和商业化正迈向快速发展的阶段。
目前,推广高炉富氢冶炼技术的主要难点在于如何大规模、低成本地生产绿氢并安全地储运。兴国铸业联合七一八所、隆基氢能和豫氢装备,一起提供了全球领先的电解水制氢技术解决方案。三方合作,协同创新攻关解决冶金绿色氢能应用领域所面临的共性关键问题,携手解决绿电大规模本地消纳制氢及可控负荷波动难题。三方共同推进相关成套技术、设备的开发和应用推广,开发全球单体产氢量最大的碱性电解水制氢装备,突破可再生能源发电-电解水制氢-大规模储氢与高炉富氢冶炼关键界面的链接。
氢能被普遍看作是世界上最好的清洁能源之一,并且是能源结构转型和实现“双碳”目标的重要方式。而钢铁行业是一个高能耗、高污染的重要行业,将氢能源与钢铁行业相结合,无疑将为实现“绿色钢铁”目标提供强大支持。