從初中化學(xué)課開始，我們就知道，煉鋼，就是讓鐵礦石和焦炭在高溫下反應(yīng)生成生鐵，之后再將生鐵中的雜志除去變成鋼的過程。一座座高爐，在每年產(chǎn)出億噸級(jí)別鋼鐵的同時(shí)，也構(gòu)筑起了人類文明的大廈。
【圖】高爐，曾經(jīng)是現(xiàn)代文明的象征（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
但是眾所周知，煉鋼排放的大量二氧化碳，造成了嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，也使得鋼鐵行業(yè)成為“臭名昭著”的高碳行業(yè)，“碳中和”的大敵。
不過21世紀(jì)的煉鋼，可能要逐步和焦炭說再見了：就在2020年，國(guó)內(nèi)首座氫能煉鋼廠正式簽約，并將于2021年投產(chǎn)——這意味著，在全球已經(jīng)初見端倪的氫能煉鋼，終于要在全球最大的鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)落地生根了！
在去年的11月20日，卡斯特蘭薩—特諾恩與河鋼集團(tuán)正式簽訂合同，將建設(shè)高科技的氫能源開發(fā)和利用工程，其中包括一座年產(chǎn)60萬噸的ENERGIRON直接還原廠。據(jù)悉，這將是全球首座使用富氫氣體的直接還原煉鐵廠，加上全球領(lǐng)先的二氧化碳回收技術(shù)，生產(chǎn)一噸鋼將僅排放約125公斤二氧化碳，僅為傳統(tǒng)方法的1/12。
從焦炭煉鋼到氫能煉鋼，表面上只是還原方法的不同，背后是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的脫胎換骨。今天我們就來梳理一下氫能煉鋼那些事，以及這么綠色環(huán)保的煉鋼法，距離在祖國(guó)大地遍地開花還有多遠(yuǎn)。
氫能煉鋼，原理并無本質(zhì)差異
1.治標(biāo)還是治本？鋼鐵業(yè)的碳中和
眾所周知，傳統(tǒng)的高爐煉鐵選用焦炭作為原料之一，通過焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量，并產(chǎn)生還原劑一氧化碳（CO），在高溫下利用一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，將鐵礦石還原得到生鐵，并產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w（CO2）。之后再將生鐵進(jìn)一步冶煉成鋼。
【圖】焦炭，是傳統(tǒng)煉鐵中必不可少的原料（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
由于焦炭和鐵礦石是傳統(tǒng)煉鋼必不可少的原料，因此不但讓中國(guó)國(guó)內(nèi)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)被進(jìn)口鐵礦石“卡了脖子”。有關(guān)中國(guó)鐵礦石受制于國(guó)外的更多信息，可以看撲克投資家以前推送的文章《疫情下的鐵礦石迷思：何時(shí)不再成為鋼企之“利潤(rùn)黑洞”？》，而且使得鋼鐵行業(yè)承擔(dān)了”碳排放量大，污染嚴(yán)重”的惡名。
面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，中國(guó)要在2060年實(shí)現(xiàn)|“碳中和”的目標(biāo)不容動(dòng)搖，而鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排，無疑是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)。要想在鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)減碳，目前看來有兩種方法：
第一是改變煉鋼模式，由鐵礦石為原料的長(zhǎng)流程，改為以廢鋼為原料的短流程。和長(zhǎng)流程相比，短流程減排效果顯著，目前發(fā)達(dá)國(guó)家煉鋼已經(jīng)以廢鋼為主（70%以上），但在國(guó)內(nèi)多項(xiàng)政策利好加持下，推廣起來困難依舊重重，原因有三：
（1）廢鋼短流程需要用到電爐，而這需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，成本較高；
（2）和發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入“后工業(yè)化”時(shí)代，有大量的廢鋼原料不同，國(guó)內(nèi)的廢鋼供應(yīng)量尚不足以滿足煉鋼需求。
（3）廢鋼短流程需要耗費(fèi)大量電能，目前國(guó)內(nèi)火電為主的情況下，綜合減碳效果尚有疑問。
如果說使用廢鋼代替是“治標(biāo)”的話，那么用氫氣代替焦炭作為還原劑，則是徹徹底底的“治本”之道。氫能煉鋼則利用氫氣（H2）替代一氧化碳做還原劑，其還原產(chǎn)物為水，沒有二氧化碳排放，因此煉鐵過程100%綠色無污染。
目前氫氣煉鋼已經(jīng)被應(yīng)用到成熟的工業(yè)生產(chǎn)方案中，主要的方案設(shè)計(jì)有兩種：部分使用氫氣和完全使用氫氣。在完全使用氫氣的方案中，所有的鐵元素均由氫還原，不用碳元素參與，因而原理上碳排量應(yīng)該為0！
完全使用氫氣目前還面臨諸多挑戰(zhàn)，因此部分使用氫氣也是一種替代方案。在MIDREX的設(shè)計(jì)方案中，氫氣占到還原劑的80%，其余氣體原料為天然氣，因此該設(shè)計(jì)方案下依然會(huì)有部分二氧化碳排出。本文一開頭所言的河鋼裝置，采用的就是部分氫氣的路線。
【圖】部分使用氫氣的煉鐵流程（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
不管是全部還是部分，都能有效降低碳排放量。截至2020年，我國(guó)鋼鐵企業(yè)平均噸鋼碳排放量為1765公斤。采用基于天然氣的煉鐵工藝，可以將噸鋼碳排放降至940公斤；而使用80%的氫氣和20%的天然氣則可以降至437公斤，如果完全使用氫氣煉鋼，則可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的“零排放”。
【圖】氫氣煉鋼，原理上可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
按照常理，如果氫氣煉鐵真的這么綠色環(huán)保，應(yīng)該迅速在全世界大力推廣才對(duì)。然而迄今為止，氫能煉鐵雖然已經(jīng)有了一些工業(yè)化的項(xiàng)目，但是距離大規(guī)模應(yīng)用依然差得很遠(yuǎn)。無他，在于氫氣的制取、儲(chǔ)存和應(yīng)用依然面臨諸多難題！
氫能煉鋼，想說愛你不容易？
1.氫氣的制取和儲(chǔ)運(yùn)成本，太高！
目前市場(chǎng)上主流制氫方法有電解水制氫、水煤氣制氫以及由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫，由于全球第四代核電站的推廣，近年來核能制氫也逐漸進(jìn)入到人們的視野。這四種方法的特性，以及優(yōu)缺點(diǎn)。各自成本見下表所示：
【圖】不同制氫方法比較（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
世界各國(guó)由于在資源分布、技術(shù)基礎(chǔ)、環(huán)保要求等方面的差異，其制氫工業(yè)所選擇的工藝各有側(cè)重。在全球范圍內(nèi)，天然氣制氫占比最高，達(dá)到48%；其次是醇類裂解制氫，占比30%；焦?fàn)t煤氣第三，占比8%。日本由于化石燃料資源匱乏、環(huán)保要求高等原因，其制氫工業(yè)多數(shù)采用電解水（63%，見下圖）。而中國(guó)煤資源豐富，煤炭開采及加工工業(yè)發(fā)達(dá)，因此煤焦?fàn)t氣制氫工藝采用較多。
【圖】全球和日本（右側(cè)）氫能生產(chǎn)途徑比例（圖片來源：氫云鏈）
根據(jù)國(guó)際能源署匯總數(shù)據(jù)，在中國(guó)生產(chǎn)氫氣各種不同技術(shù)路徑的成本、碳強(qiáng)度如下
所示：電網(wǎng)電解水制氫成本最高（約5.5美元/公斤）；可再生能源發(fā)電制氫成本（約3美元/公斤）；天然氣加碳捕捉與貯存制氫（約2.5美元/公斤）；天然氣制氫（約1.8美元/公斤）；煤制氫（1美元/公斤）；煤加碳捕捉與貯存制氫（1.5美元/公斤）。
據(jù)國(guó)際能源署測(cè)算，中國(guó)目前氫能市場(chǎng)價(jià)格約為每噸6萬元人民幣或7800歐元，采用氫能煉鐵工藝成本比傳統(tǒng)高爐冶煉工藝至少高五倍以上。環(huán)保，也不能不恰飯！
【圖】國(guó)內(nèi)主要渠道制氫成本（圖片來源：IEA）
除了價(jià)格，碳排放強(qiáng)度是另一個(gè)必須考慮的問題：從目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電制氫高達(dá)32公斤二氧化碳/公斤氫；其他路徑碳強(qiáng)度為：煤制氫（20）、天然氣制氫（10）、煤制氫加碳捕捉與貯存（2）、天然氣制氫（1）。也就是說，煤和天然氣制氫是碳排放強(qiáng)度最低的路徑！
總之，如果氫能的大規(guī)模開發(fā)要依靠煤制氫、天然氣制氫，就解決不了“綠色”的問題，只有從可再生能源出發(fā)，進(jìn)行大規(guī)模的氫能制備，同時(shí)取得成本的優(yōu)勢(shì)，才可能讓氫能煉鋼得到大規(guī)模推廣。而這方面的技術(shù)尚待研發(fā)。
不僅制備上難以“脫碳”，由于氫氣特殊的物理化學(xué)性質(zhì)——密度不足空氣的1/15，且易燃易爆，因此儲(chǔ)運(yùn)需要極其特殊的條件。目前儲(chǔ)氫方法主要分為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫及儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫三種。，其大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)至今仍是工業(yè)上的難題。
液態(tài)氫的密度是氣體氫的845倍，體積能量密度比壓縮狀態(tài)下的氫氣高出數(shù)倍，要把氣態(tài)氫變成液態(tài)氫，每公斤需要耗電4-10kWh，對(duì)于儲(chǔ)氫容器的要求異常嚴(yán)格，需要耐超低溫、長(zhǎng)時(shí)間可保持超低溫、抗壓以及嚴(yán)格絕熱，對(duì)于材料的要求極高，因此這種方法極不經(jīng)濟(jì)，目前只有航空航天領(lǐng)域在使用。
【圖】液態(tài)氫的儲(chǔ)存裝置（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前最常用并且發(fā)展比較成熟的儲(chǔ)氫技術(shù)，其儲(chǔ)存方式是采用高壓
將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓容器里。但這種渠道存在一個(gè)較為致命的隱患既體積比容量低：DOE的目標(biāo)體積儲(chǔ)氫容量70g/L，而鋼瓶目前所能達(dá)到的最高的體積比容量也僅有25g/L。而且要能耐受高壓并保證安全性，現(xiàn)在國(guó)際上主要采用碳纖維鋼瓶，碳纖維價(jià)格非常昂貴，也并非是理想的選擇，至于用到煉鋼上更加難以想象。
【圖】固態(tài)氫的儲(chǔ)存裝置（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
此外還有近年來熱炒的儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫就是利用氫氣與儲(chǔ)氫材料之間發(fā)生物理或者化學(xué)變化從而轉(zhuǎn)化為固溶體或者氫化物的形式來進(jìn)行氫氣儲(chǔ)存的一種儲(chǔ)氫方式。
儲(chǔ)氫材料最大的優(yōu)勢(shì)就是儲(chǔ)氫體積密度大，相同質(zhì)量的氫氣用儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存占用空間最少，并且操作容易、運(yùn)輸方便，同時(shí)兼具成本低與安全性高的特點(diǎn)，恰好克服了高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的缺點(diǎn)，但它仍然存在一些技術(shù)問題亟待解決。
目前儲(chǔ)氫材料主要可以分為物理吸附儲(chǔ)氫和化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫兩種，其中物理吸附儲(chǔ)氫又可分為金屬有機(jī)框架（MOFs）和納米結(jié)構(gòu)碳材料，化學(xué)氫化物儲(chǔ)氫則分為金屬氫化物和非金屬氫化物兩種。不過總體而言，這些方案都還處于實(shí)驗(yàn)室階段，距離工業(yè)應(yīng)用還有很大距離。
【圖】一種MOFs的晶體結(jié)構(gòu)（圖片來源：ScienceDirect）
為什么在目前的條件下，上面方案幾乎沒有一種能大規(guī)模用于氫能煉鋼？
一家鋼鐵廠每天的產(chǎn)量少則幾百噸，多則上萬噸，對(duì)工業(yè)氣體在純度和穩(wěn)定供應(yīng)兩方面都提出了很高的要求，而這顯然是目前的氫氣制造和儲(chǔ)運(yùn)方案難以解決的。即便如此，由于“碳中和”關(guān)系著人類的命運(yùn)，因而再難啃的骨頭也非啃不可。
2. 不變革，就毀滅：碳排放大戶的帽子，鋼鐵非摘不可
鋼鐵行業(yè)是碳排放的重要領(lǐng)域，特別是對(duì)中國(guó)這個(gè)鋼鐵大國(guó)而言。中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放量占全國(guó)碳排放總量的15%左右，是全國(guó)碳排放量最高的制造業(yè)行業(yè)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1t鋼，采用高爐工藝將排放出2.5t的二氧化碳，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)噸鋼CO2排放為2.2噸左右，電爐工藝也要排放0.5t的二氧化碳。因此，中國(guó)迫切需要加速推進(jìn)鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能減排，鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排對(duì)策的制定與實(shí)施刻不容緩。
【圖】鋼鐵碳排量居全國(guó)各制造業(yè)之首（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
鋼鐵行業(yè)低碳減排對(duì)全國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)至關(guān)重要。目前我國(guó)鋼鐵行業(yè)低碳減排政策主要有兩種：
一是壓縮鋼鐵產(chǎn)量。決策層要求“進(jìn)一步促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)量的壓減，逐步建立以碳排放、污染物排放、能耗總量為依據(jù)的存量約束機(jī)制，研究制定相關(guān)工作方案，確保 2021年全面實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)量同比的下降”。因此，低排放、低能耗的企業(yè)將會(huì)獲得更寬松的鋼鐵產(chǎn)量限制。
二是實(shí)施碳排放權(quán)限額分配制度。決策層表示要將鋼鐵行業(yè)納入碳交易市場(chǎng)中，限額二氧化碳排放。根據(jù)鋼鐵行業(yè)適用的歷史強(qiáng)度限額分配法，在獲配限額一定的條件下，鋼鐵企業(yè)不斷降低產(chǎn)品能耗和碳排放量，將會(huì)為企業(yè)帶來更寬松的鋼鐵產(chǎn)量限制。
【圖】鋼鐵行業(yè)減碳相關(guān)政策梳理（圖片來源：東吳證券）
按照發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，隨著環(huán)保政策的不斷收緊，企業(yè)的環(huán)保成本將會(huì)不斷上升，以歐盟CER碳排放權(quán)交易價(jià)格為例，從2019年年中開始，隨著第三階段的限制逐步收緊，交易價(jià)格逐步走高，這標(biāo)志著企業(yè)在減少碳排放方面將會(huì)付出更多成本。鑒于中國(guó)的碳排放市場(chǎng)已經(jīng)開始建設(shè)，歐洲的經(jīng)驗(yàn)，勢(shì)必有著很大的參考價(jià)值。
【圖】削減配額，提升價(jià)格是碳排放的趨勢(shì)（Refinitiv Eikon, ICE洲際交易所）
綜上所述，可以預(yù)期的是，未來中國(guó)經(jīng)濟(jì)逐漸轉(zhuǎn)型的大背景，加上鋼鐵行業(yè)低碳減排政策不斷落地的嚴(yán)監(jiān)管環(huán)境，較低能耗和較低排放的環(huán)保型鋼鐵企業(yè)將會(huì)擁有長(zhǎng)足的成長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。而高能耗，并且難以轉(zhuǎn)型的企業(yè)，只能面臨被淘汰的命運(yùn)。
形勢(shì)逼人，在下定決心之前，我們不妨先看一看節(jié)能減排的“排頭兵”——?dú)W洲是怎么氫能煉鋼的。
他山之石，可以攻玉：歐洲和國(guó)內(nèi)氫能煉鋼對(duì)比
1. 歐洲，何以成為氫能煉鋼“優(yōu)等生”？
歐盟鋼鐵行業(yè)通過技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了很高的資源效率。但是值得注意的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)前高爐練鋼的流程已經(jīng)接近熱力學(xué)極限，其產(chǎn)生的二氧化碳已經(jīng)降低到了技術(shù)最小值。因此能源效率的進(jìn)一步提高和二氧化碳排放的減少，需要根本性的突破性技術(shù)。
【圖】傳統(tǒng)煉鋼的減排效率，在歐洲已經(jīng)達(dá)到極限（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
需要指出的是，節(jié)能減排是一個(gè)綜合工程，并不只有用氫替代碳一條途徑。
據(jù)2018年的一份報(bào)告，歐盟28國(guó)探討了鋼鐵行業(yè)減少碳排放的技術(shù)路線，其中包括循環(huán)經(jīng)濟(jì)，智能用碳SCU技術(shù)以及避免直接碳排放CDA技術(shù)。
智能用碳（SCU）技術(shù)包括：生產(chǎn)過程與碳捕集與封存（CCS）技術(shù)的結(jié)合，碳捕集與利用（CCU），這個(gè)留待以后討論；避免直接碳排放（CDA）技術(shù)則是在煉鋼中使用可再生能源電力生產(chǎn)氫氣代替高爐中的焦炭，即直接還原過程（DR），也就是下文我們要重點(diǎn)舉例的技術(shù)。
【圖】新技術(shù)有助于循環(huán)經(jīng)濟(jì)（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
直接還原技術(shù)（氫能煉鋼），在基礎(chǔ)煉鋼中使用氫代替碳，需要使用綠氫（由再生能源發(fā)電通過水電解產(chǎn)生的氫氣）。鑒于投入綠氫目前經(jīng)濟(jì)性較差，可選擇一個(gè)折中的方案：使用天然氣，直到有足夠的無碳電力可用，體現(xiàn)鋼鐵行業(yè)與電力行業(yè)和氫氣供應(yīng)商的良好共生關(guān)系。涉及項(xiàng)目包括：MACOR / SALCOS，HYBRIT，H2Steel（H2Future，SuSteel）。
【圖】直接還原技術(shù)的原理圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
最為典型的氫能煉鋼項(xiàng)目，目前還處于中試階段的瑞典鋼鐵HYBRIT項(xiàng)目——該項(xiàng)目使得瑞典成為氫能煉鋼的“優(yōu)等生”。
2016年，項(xiàng)目由瑞典鋼鐵公司、瑞典大瀑布電力公司和瑞典礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合成立。2016年~2017年為項(xiàng)目預(yù)研階段，主要工作內(nèi)容包括評(píng)估非化石能源冶煉的潛力，以及二氧化碳的捕集、存儲(chǔ)和利用等。該項(xiàng)目的中試研究階段為2018年~2024年，示范運(yùn)行階段為2025年~2035年。在為期10年的示范運(yùn)行階段主要進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，以確保到2035年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。
按照2018年初公布的研究結(jié)果表明，按照2017年底的電力、焦炭?jī)r(jià)格和二氧化碳排放交易價(jià)格，HYBRIT項(xiàng)目采用的氫冶金工藝成本比傳統(tǒng)高爐冶煉工藝高20%~30%。
根據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在公開場(chǎng)合的發(fā)言表示：假設(shè)電價(jià)保持在當(dāng)前水平，直接還原鐵工藝可能會(huì)讓粗鋼的價(jià)格上漲20%到30%。另外業(yè)內(nèi)專家表示，如果全面投產(chǎn)，HYBRIT每年將消耗約150億度電，占瑞典目前供電量的10%。
根據(jù)另外公開信息可知，瑞典克朗兌人民幣約1：1，瑞典2019年用電價(jià)格約0.5克朗/度，與河北省工業(yè)用電價(jià)格基本相同，假設(shè)粗鋼噸鋼成本為2700元（粗鋼成本中位數(shù)），可推導(dǎo)出包括制氫環(huán)節(jié)在內(nèi)的直接換原鐵工藝噸鋼耗電量約為3900kwh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電爐工藝的平均耗電的2300kwh及高爐工藝的350kwh，也可以判斷出HYBIRT項(xiàng)目的設(shè)計(jì)產(chǎn)能約為450萬噸。
根據(jù)世界鋼協(xié)2018年世界鋼鐵報(bào)告中顯示，2018年瑞典全國(guó)鋼鐵470萬噸，到2050年理想狀態(tài)鋼產(chǎn)能1000萬噸——還不到中國(guó)太鋼一年的產(chǎn)量，可見其更多起到的是“試驗(yàn)田”功能。
另外兩家典型的氫能煉鋼項(xiàng)目還有德國(guó)的SALCOS，以及奧地利的H2FUTURE，限于篇幅不一一介紹了，有興趣的讀者可以看下面的參考文章。
《中國(guó)冶金報(bào)》從這三家歐洲項(xiàng)目的推進(jìn)過程中，總結(jié)了氫能煉鋼產(chǎn)業(yè)在歐洲的一些發(fā)展特點(diǎn)：
這3家鋼企發(fā)起氫能利用項(xiàng)目研究的時(shí)間是2016年~2017年，項(xiàng)目預(yù)研與中試將在2021年前后完成，此后將進(jìn)行近10年的示范運(yùn)行測(cè)試，在2035年左右實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，確保到2050年實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。為此，這3家鋼企都確定了階段性目標(biāo)，確保項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)。這3個(gè)項(xiàng)目的示范運(yùn)行測(cè)試時(shí)間都在10年左右，體現(xiàn)了鋼企推進(jìn)氫能利用項(xiàng)目的難度。
示范運(yùn)行測(cè)試至少需要10年的時(shí)間，可見氫能取代傳統(tǒng)能源絕非一朝一夕之功。并且，歐洲的經(jīng)驗(yàn)如果照搬到中國(guó)，難免有些“水土不服”。
在電力來源結(jié)構(gòu)上，瑞典電力83%為水電與核電，傳統(tǒng)火電不足1%，而我國(guó)單火電占比就高達(dá)76%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)用電占整體10%，而我國(guó)目前仍以高爐煉鋼為主要生產(chǎn)手段，理想情況下全部采用氫能煉鋼技術(shù)，在不考慮生產(chǎn)成本的前提下，我國(guó)需要至少增加80%的電力供應(yīng)，這顯然是不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，
同時(shí)正如前文所言，以火電為主的中國(guó)，電力使用的增加勢(shì)必將引起二氧化碳更多的排放，綜合考量將大大增加整體二氧化碳的排放，本末倒置。因而中國(guó)鋼鐵行業(yè)要想引入氫能，必須考慮另辟蹊徑。
2. 國(guó)內(nèi)對(duì)氫能煉鋼的探索
除了本文一開頭提到的河鋼項(xiàng)目以外，還有一些企業(yè)在氫能煉鋼上展開了廣泛的研究。
首先是中國(guó)鋼鐵“一哥”寶武集團(tuán)：2019年，中國(guó)寶武就已與中核集團(tuán)、清華大學(xué)簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術(shù)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，三方將資源共享，共同打造世界領(lǐng)先的核冶金產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，寶武集團(tuán)的首座綠色冶金工程有望落戶江蘇。.
此處的核冶金是技術(shù)的亮點(diǎn)——就是利用核能制氫再用氫氣冶金。要實(shí)現(xiàn)核能到氫能的高效轉(zhuǎn)化，必須部分或全部利用以反應(yīng)堆提供的工藝熱，減少熱–電轉(zhuǎn)換過程中的效率損失。主流的核能制氫技術(shù)包括熱化學(xué)循環(huán)（碘硫循環(huán)、混合硫循環(huán)）和高溫蒸汽電解。
【圖】核能制氫直接還原煉鐵原理路線示意圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
發(fā)展核能制氫技術(shù)，有利于保持我國(guó)高溫氣冷堆技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，為未來氫能的大規(guī)模供應(yīng)提供了解決方案，還為高溫堆工藝熱應(yīng)用開辟新的用途，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)未來的能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變具有重大意義。
【圖】核能制氫煉鐵技術(shù)路線圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
再來到酒鋼：這里的煤基氫冶金中試基地?zé)嶝?fù)荷試車及部分中試試驗(yàn)正在順利進(jìn)行。酒鋼煤基氫冶金中試基地以高爐瓦斯灰為原料進(jìn)行了多次試驗(yàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分別以酒鋼自產(chǎn)冶金焦丁和褐煤為還原劑，進(jìn)行了碳冶金和氫冶金的對(duì)比試驗(yàn)，據(jù)公開報(bào)道，兩種工藝的金屬化率分別為40%左右和85%以上，體現(xiàn)出氫冶金技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)。
鋼鐵行業(yè)是去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、促轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)行業(yè)，而氫能行業(yè)是處于起步階段的行業(yè)，不僅需要努力發(fā)展技術(shù)，也需要向社會(huì)提供更多的想象力，才能引來更多的資金和人才，才能更好地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但沒有了扎實(shí)的科技基礎(chǔ)，想象力最終也會(huì)成為空中樓閣。因此“仰望天空”和“腳踏實(shí)地”兩者不可偏廢。
