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“氢”装上阵：氢冶金技术助力钢铁行业迈向近零排放

绿色低碳技术在传统产业的创新应用可以促进新质生产力的培育和发展。首先，绿色低碳技术的突破和广泛应用，可以为传统产业转型升级提供关键动力，并推动新质生产力的形成。此外，这些技术能促进产业的能效提升和碳排放减少，被视为产业绿色低碳转型的关键战略途径。

我国政府近年来颁布的一系列政策文件，为传统产业的节能减碳技术发展提供方向指导。绿色创新发展研究院（iGDP）联合业内专家与合作伙伴推出“绿色新质生产力评述专栏”，旨在系统梳理与国家战略紧密联系的低碳技术，对其进行简述并介绍其在传统产业的应用进展，以期促进绿色低碳技术的更广泛应用，也欢迎业内专业人士踊跃投稿。

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今天发布本系列的第五篇：

“氢”装上阵：

氢冶金技术助力钢铁行业迈向近零排放

钢铁行业是我国节能降碳的重点行业之一。2023年，我国“高炉-转炉”长流程的粗钢产量约占全国粗钢产量的90%，这一比例比全球平均水平高约19%[1]。我国“高炉-转炉”长流程生产工艺是以煤炭为主要原料及燃料，其中，炼铁工序环节的碳排放量约占整个流程碳排放总量的63%[2]。在双碳背景下，针对钢铁行业技术工艺特点，为大幅度降低炼铁环节的碳排放，我国鼓励企业积极探索氢冶金技术的研发创新和试点示范，以改良或者替代现有的高炉焦炭炼铁工艺[3]。

2022年以来，我国已经出台了一系列政策文件明确氢冶金技术方向和发展目标。氢冶金主要围绕副产焦炉煤气或天然气直接还原炼铁、高炉大富氧或富氧冶炼、熔融还原、氢冶炼等技术方向开展[3]。我国提出2025年，氢冶金先进工艺技术将取得突破性进展[4]，到2030年，富氢碳循环高炉冶炼、氢基竖炉直接还原铁等技术将取得突破应用[5]。我国鼓励企业积极开展产业化试点示范，越来越多的氢冶金技术被列入了国家技术支持目录和应用推广政策文件中，例如：

2024年6月，工业和信息化部发布的《国家工业节能降碳技术应用指南与案例（2024年版）》纳入了两项氢冶金技术，分别是富氢碳循环氧气高炉低碳冶金技术和富氢低碳冶炼技术[6]。

2024年9月，工业和信息化部及国家发展改革委印发的《新材料中试平台建设指南（2024—2027年）》将低碳冶金技术等关键共性技术纳入我国新材料中试平台建设重点领域[7]。

2024年11月，生态环境部公布的第五批《国家重点推广的低碳技术目录》（征求意见稿）纳入了三项氢冶金技术，分别是高效还原“3R”碳氢高炉技术、纯氢竖炉还原技术和氢冶金直接还原炼铁工艺技术[8]。

此外，碳市场也为推动氢冶金技术发展提供积极市场信号。目前，上海、广东、天津、湖北、重庆、福建6个地方碳市场已经全部纳入钢铁企业[11]。全国碳市场也自2024年起将钢铁行业的二氧化碳排放纳入管控范围，并计划2025年底前完成第一次履约[29]。

当前，我国的氢冶金技术处于研发试验和示范应用的战略布局阶段[9]。企业主要开展高炉富氢冶金、氢基竖炉直接还原铁、氢基流化床直接还原铁、富氢熔融还原铁等技术试验和示范[10][11][12]。这些项目中，绝大多数还原气采用焦炉煤气、天然气、煤层气等富氢气体，也有少数开始纯氢（灰氢和绿氢）的研发试验。项目落地区域分布在河北、山西、广东、山东、新疆、内蒙古和辽宁等省份（如表1所示）。

表1?我国开展的部分氢冶金项目

来源：根据国家工节能降碳技术应用指南与案例（2024年版）》；2024年11月公布的第五批《国家重点推广的低碳技术目录》（征求意见稿）以及网上公开材料整理[24]；注：减排潜力相对于传统高炉-转炉流程；“-”代表未查到相关信息

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在地方实践上，河北省是氢冶金技术研发和项目布局表现较为突出的省份。河北省是我国第一大钢铁生产大省，并以长流程为主。同时，河北省也是焦炭和化工大省，副产氢资源丰富。河北省鼓励钢铁企业在技术改造过程中采取氢能炼铁和熔融炼铁等新型工艺，并在全国率先出台鼓励支持性政策。

例如，2023年，河北省发布《河北省氢基竖炉生产直接还原铁碳减排量核算方法学》，为钢铁行业碳减排量资产化机制提供方法学及工具[10]。同年，河北省率先出台了《河北省钢铁行业转型金融工作指引（2023—2024年版）》，为企业布局氢冶金项目以及钢铁行业下游企业采购低碳钢铁产品提供转型金融支持[25]。

图1湛江钢铁百万吨氢基竖炉外景

图源：广东生态环境厅[18]

氢冶金作为我国重大战略性变革技术，其规模化应用面临着如何实现低成本、连续稳定和安全高效的氢气供应，如何实现稳定和低成本的铁矿石资源供应，以及如何提供成熟的先进技术、关键材料、工艺及产品装备等诸多方面的挑战[26][27]。这些问题导致氢冶金目前还不具有显著的技术性和市场竞争力。

相关研究认为，碳