鋼鐵行業(yè)將有廣泛綠氫應(yīng)用場景

發(fā)布日期：2021/6/17    Tag：鋼鐵行業(yè)綠氫推廣

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

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部2021年6月發(fā)布的《關(guān)于加強高耗能、高排放建設(shè)項目生態(tài)環(huán)境源頭防控的指導(dǎo)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(yè)類別統(tǒng)計，其中，鋼鐵行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，有著迫切的低碳轉(zhuǎn)型需求，而綠色氫能的應(yīng)用，將是其轉(zhuǎn)型的重要路徑。冶金工業(yè)規(guī)劃研究院黨委書記李新創(chuàng)在接受媒體采訪時表示，在日益嚴(yán)峻的低碳轉(zhuǎn)型壓力下，中國鋼鐵行業(yè)將有廣泛綠氫應(yīng)用場景。

“雙碳”關(guān)鍵領(lǐng)域 鋼鐵行業(yè)綠氫應(yīng)用廣闊

當(dāng)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(zhuǎn)型實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，已成為各行各業(yè)發(fā)展的使命，其中，鋼鐵行業(yè)是這一轉(zhuǎn)型進程中的重要領(lǐng)域。據(jù)李新創(chuàng)介紹，中國鋼鐵行業(yè)體量基數(shù)大，能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭和焦炭消費占主導(dǎo)，落實“雙碳”目標(biāo)時間短、任務(wù)重，技術(shù)創(chuàng)新是鋼鐵低碳轉(zhuǎn)型的硬支撐，也是推進落實“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。

在李新創(chuàng)看來，氫能在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用，主要包括氫冶金、氫能交通和軋鋼生產(chǎn)3個領(lǐng)域。

在氫冶金領(lǐng)域，李新創(chuàng)表示，氫能用于鋼鐵冶煉，能夠從源頭上實現(xiàn)低碳煉鐵，在冶煉過程中具有多個應(yīng)用方向。在燒結(jié)工序，氫氣可以作為燒結(jié)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(yīng)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(lǐng)域，鋼鐵行業(yè)屬于重物流行業(yè)，長流程鋼鐵企業(yè)噸鋼物流需求可達粗鋼產(chǎn)量的4倍～5倍，中國鋼鐵行業(yè)年對外運輸量可達40億噸～50億噸?！皻淠茏鳛閭鹘y(tǒng)能源的有效替代能源，能夠為鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供交通物流環(huán)節(jié)的有效支撐?！崩钚聞?chuàng)表示，除商用車領(lǐng)域氫能源對傳統(tǒng)能源的替代外，鋼鐵企業(yè)所運用的非道路移動機械、鐵路機車等消耗傳統(tǒng)能源環(huán)節(jié)均可作為氫能源的應(yīng)用場景。

而在軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，李新創(chuàng)指出，氫能主要用于冷軋產(chǎn)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(xù)退火機組或者鍍鋅機組等產(chǎn)線中退火爐爐內(nèi)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(xù)注入，連續(xù)退火爐氫氣消耗量約為1m3/t～1.5m3/t。”

機遇挑戰(zhàn)并存  亟須推動關(guān)鍵技術(shù)示范

近年來，隨著氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸步入快軌，氫能在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的探索也開始提上日程。李新創(chuàng)表示，在低碳轉(zhuǎn)型的背景下，綠氫已在鋼鐵行業(yè)中有諸多應(yīng)用場景，但同時也面臨著諸多挑戰(zhàn)和困境。比如在氫冶金領(lǐng)域，由于綠氫生產(chǎn)、儲存和運輸成本高，與常規(guī)化石能源相比，綠氫在冶金利用方面經(jīng)濟性差且競爭力弱。

“氫冶金屬于前沿性創(chuàng)新技術(shù)，仍需要進行大量科技攻關(guān)，部分核心裝備國產(chǎn)化水平低?！崩钚聞?chuàng)認為，當(dāng)前，能夠用于冶金的綠氫資源少，國內(nèi)工業(yè)含氫尾氣均已有相應(yīng)利用途徑，若用于發(fā)展氫冶金，存在前期項目投資折損的潛在風(fēng)險。

在氫能交通領(lǐng)域，李新創(chuàng)表示，交通物流作為鋼鐵的強相關(guān)行業(yè)，是氫能源替代傳統(tǒng)能源的重要環(huán)節(jié)，但現(xiàn)階段受制于技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、成本、政策及標(biāo)準(zhǔn)等諸多環(huán)節(jié)的制約，造成氫能交通在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用面臨諸多掣肘。其中，技術(shù)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(chǎn)業(yè)方面，氫能產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)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(yīng)鏈體系及成熟技術(shù)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(shù)難度高，產(chǎn)業(yè)化程度不足，導(dǎo)致電堆總體成本較高；政策和標(biāo)準(zhǔn)方面，系統(tǒng)性的氫能政策亟待落地，氫能交通環(huán)節(jié)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)亟須完善補充。

推動綠氫實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用

對于綠氫的獲取，李新創(chuàng)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(chǎn)生碳排放?！熬G氫要在碳中和路徑中充分發(fā)揮作用，必須要實現(xiàn)大規(guī)模且商業(yè)化應(yīng)用?！彼麖娬{(diào)，當(dāng)前綠氫制取還存在三方面挑戰(zhàn)：一是電解水制氫經(jīng)濟性差；二是氫能響應(yīng)速度、安全性及電—氫—電能源轉(zhuǎn)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(yè)的推廣應(yīng)用，李新創(chuàng)建議，開展“雙碳”目標(biāo)下鋼鐵行業(yè)氫能制備、儲存、運輸和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在風(fēng)光水電資源豐富地區(qū)，重點推動低能耗長壽命可再生能源電解水制氫等關(guān)鍵技術(shù)示范，逐步擴大示范規(guī)模，提升低碳清潔氫能技術(shù)裝備水平。同時，還要探索在氫能應(yīng)用規(guī)模較大的鋼鐵企業(yè)周邊設(shè)立新能源制氫基地。

此外，李新創(chuàng)表示，要加快推進先進適用儲氫材料產(chǎn)業(yè)化，著力推進核心零部件以及關(guān)鍵裝備自主研發(fā)制造，突破50MPa及以上運輸用高壓氫瓶關(guān)鍵技術(shù)。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(shù)示范應(yīng)用。