日前，昌黎縣興國精密機件有限公司（以下簡稱興國鑄業(yè)）成功投運的“30萬m3/d綠電電解水制氫—儲氫—450m3高爐富氫冶煉”工業(yè)化示范項目（以下簡稱項目）已連續(xù)運行達一年，標志著“以氫代碳”高爐噴吹純氫低碳冶煉新工藝通過了工業(yè)化生產(chǎn)實踐檢驗。

制氫站控制室

項目經(jīng)過一年的“電解水制氫—儲氫—高爐富氫冶煉”全工序關(guān)鍵參數(shù)的匹配優(yōu)化提高，實現(xiàn)了進一步提高噸鐵噴氫量、優(yōu)化上下游的協(xié)同性、降低能耗和成本的目標。數(shù)據(jù)顯示，噸鐵噴吹純氫量達到136立方米，每小時的純氫噴入量達到11360立方米，固體燃料置換比達0.36~1.0kg/Nm3，實現(xiàn)高爐煉鐵減碳7%~16%。電解水制氫過程中同時制得的純氧用于高爐鼓風富氧。電解水生產(chǎn)的氫氣純度達到99.8%，氧氣純度為98.5%，電解水制氫直流電耗小于4.3 kWh/Nm3。通過綠電、自發(fā)電和谷電的協(xié)同優(yōu)化使用，制氫成本可以控制在14元/kg以內(nèi)。綜合考慮噴氫量、固體燃料比降低、副產(chǎn)氧氣量、煤氣發(fā)電量增加、碳排放減少和生產(chǎn)效率提高等參數(shù)指標變化，噸鐵成本可以降低6~14元。高爐噴吹純氫冶煉能夠顯著降低過程煤焦消耗和鐵水中雜質(zhì)元素含量，為形成系列清潔低碳生鐵等先進鋼鐵新材料生產(chǎn)與零部件制造奠定了基礎(chǔ)。

儲氫球罐

該項目“電解水制氫-儲氫-高爐富氫低碳冶煉”工業(yè)化生產(chǎn)實踐呈現(xiàn)以下幾個特征：

（1）通過在清潔氫能和低碳冶煉領(lǐng)域的大膽創(chuàng)新，成功打造了“經(jīng)濟規(guī)模制氫—氫氣儲輸—高爐富氫冶煉”技術(shù)路線；在現(xiàn)有高爐煉鐵工藝基礎(chǔ)上進行改造，（如：適合400至1500立方以下的小高爐，適合使用國內(nèi)鐵礦粉）這個新增供氫系統(tǒng)，不需要變動高爐主體結(jié)構(gòu)，技術(shù)升級成本和難度低，減排效果顯著，便于快速推廣和應(yīng)用，適合我國鋼鐵工業(yè)長流程為主的國情。

（2）氫冶金產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用的瓶頸是大規(guī)模經(jīng)濟清潔低碳氫的制備與儲輸。項目團隊提出結(jié)合局域資源特點，“就地制備、就地利用”是解決大規(guī)模氫氣制備和儲輸問題的有效途徑。通過利用多元電力、儲能、儲氫等多種方式實現(xiàn)清潔低碳氫的穩(wěn)定供應(yīng)，為解決氫能與鋼鐵產(chǎn)業(yè)間相互耦合的難題提供了實踐范例。

（3）在該工業(yè)化產(chǎn)線上，開展了綠電、谷電等多元化電力供給—電解水制氫—氫儲輸—高爐富氫冶煉等共性關(guān)鍵技術(shù)裝備與多界面銜接的創(chuàng)新攻關(guān)，開發(fā)采用了國內(nèi)單體產(chǎn)氫量最大的堿性電解水制氫裝備（單槽3000Nm3/h）和全工序鏈條安全風險預(yù)防管控系統(tǒng)，掌握了氫-煤-焦-氧協(xié)同調(diào)控冶煉操作技術(shù)。

（4）打通了工業(yè)規(guī)模的綠氫制-儲-用一體化工藝，形成綠電-電解水制氫-氫冶金的可再生清潔能源就地大規(guī)模儲能、消納和利用的示范典型。

高爐噴吹純氫系統(tǒng)

據(jù)悉，在2023年氫冶金國際研討會上，項目團隊開發(fā)的高爐噴吹純氫技術(shù)被著錄入由世界鋼鐵發(fā)展研究院、中國金屬學會共同撰寫的《氫冶金技術(shù)發(fā)展藍皮書》；2024年入選秦皇島新質(zhì)生產(chǎn)力入庫項目。高爐噴吹純氫技術(shù)工業(yè)應(yīng)用被評2024年世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞、中國金屬學會列入2024年低碳冶金技術(shù)重要進展，列入國家工業(yè)和信息化部《國家工業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)應(yīng)用指南與案例（2024年版）》。項目研發(fā)創(chuàng)新成果形成了系列中國和PCT國際發(fā)明專利22項，授權(quán)14項，登記軟件著作權(quán)2件。興國鑄業(yè)、上海大學聯(lián)合寶鋼股份、同濟大學、中國標準化研究院等單位在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用實踐基礎(chǔ)上，牽頭起草的高爐富氫冶煉技術(shù)的首個國家標準（《氫冶金 高爐冶煉富氫系統(tǒng)技術(shù)要求》）已到報批實施階段。

9月22日工業(yè)和信息化部會同自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部、市場監(jiān)管總局等五部門聯(lián)合印發(fā)《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025—2026年）》明確：支持鋼鐵企業(yè)實施能效提升改造，推進清潔能源替代。支持氫冶金等低碳共性技術(shù)攻關(guān)，加快推進綠電、綠氫、純氫冶金一體化工藝技術(shù)和裝備中試驗證和產(chǎn)業(yè)化。9月24日，習近平主席在聯(lián)合國氣候變化峰會鄭重宣布中國新一輪國家自主貢獻：“到2035年，中國全經(jīng)濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%-10%，力爭做得更好。非化石能源消費占能源消費總量的比重達到30%以上，風電和太陽能發(fā)電總裝機容量達到2020年的6倍以上、力爭達到36億千瓦，……?！迸d國鑄業(yè)和上海大學項目團隊率先在綠電制氫、氫冶金技術(shù)與裝備上的攻關(guān)突破、牽頭研制的標準規(guī)范，必將對于清潔氫能、氫冶金技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用起到引領(lǐng)和推動作用。