氢能在中国钢铁工业蓄势待发

钟绍良

北京代表处,首席代表 / 经济、原料与市场开发顾问

2020年9月16日

经常有国外的朋友问我,为减少钢铁行业对环境的影响,中国的钢铁企业做了哪些工作。

借此机会,我想概括介绍一下自2019年以来,中国钢铁企业围绕“以氢代煤”技术启动的颇具前景的研发项目。

中国国有和民营企业开展的研发项目

2019年底,中国第二大钢铁企业河钢集团宣布,计划建造一座年产能约120万吨规模的氢冶金示范性工程。对于粗钢产量和二氧化碳排放量占全球一半以上的中国,这是钢铁行业在脱碳减排路上迈出的历史性一步。

尽管目前我们并不确定这处年产能120万吨的氢冶金示范工程何时投入运行,但河钢集团已开始与意大利钢铁制造商特诺恩公司(Tenova)展开合作,为2020年破土动工做好技术准备。该项目据称是中国首个真正意义上的、最大规模的工业级氢冶金技术项目。

另外,宝武集团也开始积极布局。2019年初,宝武集团与中核集团和清华大学携手合作,共同开发“核能制氢”技术,用以代替炼钢工艺中使用的化石燃料。

2019年9月,另一家位于中国西北地区的中型企业酒泉钢铁集团,成立了氢冶金研究院,探索“煤基氢冶金理论”。经过实验室验证后,酒钢将全面建成示范基地。

以上三家企业均为国有企业,不过,作为中国第五大钢铁企业的民营钢铁企业建龙集团,也在开发氢冶金技术方面迈出了关键的第一步。 2019年9月,建龙集团启动建设年产30万吨的氢、煤混合熔融还原法生产高纯铸造生铁项目,氢将通过焦炉煤气分离获得,该项目计划在2020年10月进行首次试生产。

最新的氢冶金项目由另一家民营企业日照钢铁集团于2020年5月初启动。该项目计划将利用氢气年产50万吨直接还原铁,氢气是从以天然气为原料生产醋酸乙烯的共生产品中提取出来的。

广泛使用氢能源面临的挑战

根据一些分析师的报告显示,目前全球制氢产能约为每年7000万吨,中国占全球三分之一。

目前,中国的氢供应主要面向化工行业,少部分用于交通运输行业,例如:河钢集团首座重卡加氢示范站于2020年8月28日投入运行。

因此,中国现有的制氢产能远不能支撑钢铁行业的需求。

河钢集团首座重卡加氢示范站

除了制氢产能有限,制氢成本高也是一个挑战。按照中国目前氢能市场价格(约每吨6万元人民币或7800欧元),采用氢能炼铁工艺成本比传统高炉冶炼工艺至少高五倍以上。

因此,推进氢能源发展成为可行的解决方案,首先要解决制氢工艺水平和成本问题。这意味需要各方共同参与和资金支持。

中国碳排放交易试点系统

碳减排是中国钢铁行业目前面临的一项核心挑战。2019年,中国粗钢产量达9.96亿吨,其中大约7.8亿吨是以煤炭为主要能源从铁矿石中生产出来的,占78%,其余22%由废钢生产而来。

2011年以来,部分中国钢铁企业参与了中国政府建立的碳排放交易试点系统。 2017年12月,中国政府正式启动全国碳排放权交易体系,电力行业成为首批被纳入的行业。据报道,钢铁行业也将很快被覆盖。这将推动钢铁企业把更多资源投入到氢等低碳能源的开发上。

长期来看,前景光明

无论如何,“以氢代煤”这项技术都充满希望,也充分证明世界钢铁协会的信念:在全球范围内,通过全体钢铁人的共同努力,新的“碳中和”技术必将出现,只是具体时间尚未可知。 

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    H2 as the source of energy - could be one of the most eco-friendly alternate to fossil fuels with extensive usage across various sectors. Trade agreements should focus on such valuable objectives i.e. sustainability with cost economics. In India, institutes like SRTMI - Steel Research and Technology Mission of India should jointly drive this mandate along with ISA and inturn, ISA should closely co-ordinate with CISA. My friend, Mr Frank Zhong - really a great input. Keep it up !!!

    avatarashutosh kumar2020年9月20日 上午3:44:13Reply

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    An interesting sum of perspectives and updates from Chinese steel Companies and their outlook for CO2 emissions control from the industry. The existing economics of large scale steel production in terms of volume and value-chain has been the forte of Chinese mills and Corporates. Will this continue to happen with the projected CAPEX of Hydrogen and Hybrid Steel Making Technological interface? How Emission Reversal Technology, Carbon Capturing Gadgets - to convert atmospheric carbon emitted from steel mills - with the current tune of US$500-600/Tonne, will be viable for mills across the Chinese industrial landscape? The future is yet for the transformation of hydrogen-powered furnaces, and carbon capturing processes. I am firmly convinced that research bodies, Government agencies, steel corporates would collaborate and find ways to reduce costs of those new technological interfaces and come to economically viable solutions for the industry and save resources and Mother Planet for future generations ahead.

    avatarIqbal AZIM2020年11月19日 上午6:02:37Reply