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记者 杨悦 报道
9月的崇礼，“氢”风习习。9月5日—7日，2023年氢冶金国际研讨会在冬奥之城河北张家口崇礼召开。研讨会上，与会专家学者将各自在氢冶金技术研究领域已取得的成效进行盘点梳理，并围绕未来氢冶金进一步发展面临的问题进行了交流探讨。
交流——
不仅是我国，氢冶金是推动全球钢铁低碳转型的重要选项
“从世界钢协统计的数据来看，目前我们正关注的81个低碳钢铁项目中，有58个项目与氢有关。虽然这些项目位于世界不同的地方，探索的技术方向也不尽相同，但归根结底大家都是要解决钢铁行业的低碳转型问题。氢冶金就像雪球一样，在世界钢铁行业推动碳减排的道路上将越滚越大。”世界钢铁协会可持续发展部部长安德鲁（Andrew Purvis）表示，以碳中和目标为牵引，全球钢铁行业对于先进氢冶金技术需求迫切。
“全球钢铁行业的能源消耗占到了全球能源总消耗的8%，碳排放量占到了全球碳排放总量的7%。如果中国钢铁行业想继续在世界舞台上保持住钢铁大国地位并向钢铁强国转变，那么在节能减排降耗方面还需要付出更大的努力。”河钢集团副总经理李毅仁表示，氢冶金技术是我国钢铁行业的重要减碳途径之一。
“全球积极推动实现碳中和的背景下，欧盟委员会为欧盟钢铁行业施加的碳减排压力很大。按照欧洲绿色新政的规划，欧盟的钢铁行业将以1990年为基准，到2050年成功减少80%~95%的碳排放，对于欧盟钢铁行业来说是一项巨大的挑战。在欧盟钢铁行业的碳减排路线图中，使用可再生能源生产氢气是一个重要的研究方向。”德国钢铁协会参会代表在做线上报告时指出，“欧盟‘地平线2020计划’中的‘H2Future’项目就是我们在氢冶金领域的一项重要尝试。这一项目旨在利用质子交换膜技术在电解槽中生产工业用绿氢，总预算约1800万欧元（约合1929万美元），周期为4.5年。”
“日本钢铁行业碳排放量占到了日本的所有工业碳排放总量的40%，占日本全国碳排放总量的14%。多重压力下，我们十分迫切地希望减少钢铁行业的碳排放。目前，日本钢铁行业也在进行结构性调整以降低碳排放水平。依托日本政府发布的绿色创新基金，我们选择了一条将氢气直接喷入高炉的技术路径。”JFE钢铁公司负责人岸本康夫（Yasuo Kishimoto）表示，“氢冶金是推动日本钢铁工业绿色低碳发展的重要选择方向。”
互鉴——
各国钢企氢冶金技术研究各有千秋
因具有重量轻、导热性强、清洁低碳等多重特性而备受青睐的氢能，在钢铁工业领域应用潜力巨大。围绕高炉富氢冶炼、氢基熔融还原和氢基直接还原等路线，国内外企业都已经开展了示范研究并取得了积极进展。
“参与此次研讨会，最吸引我的日程安排就是参观河钢的氢冶金工程。这是全球首例120万吨氢冶金示范工程的成功实践，很有推广意义。”浦项制铁低碳排放钢制造研发中心负责人、高级副总裁申明钧表示。作为全球首例富氢气体零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，河钢全球首例120万吨氢冶金示范工程一期项目在研讨会上备受关注。富煤、贫油、少气是中国主要资源特点，如何利用好富氢焦炉煤气是中国钢铁工业研究氢冶金的重要方向之一。与传统冶金工艺每生产1吨钢约产生1.83吨二氧化碳相比，河钢氢冶金示范工程的实施，可减排70%的二氧化碳，相当于吨钢碳排放可降至约0.5吨。这为全球钢铁行业摆脱对煤炭等传统化石能源的深度依赖创造了全新场景。
“COURSE50项目是日本从2008年开始推进的国家级研究项目，研究的核心是将一部分作为还原剂的焦炭换为氢气的氢还原炼铁技术。”岸本康夫介绍，“COURSE50项目实际上也在研究碳回收技术。这项技术是JFE钢铁公司与日本制铁等公司联合研究的。在该项目中，我们先用氢气替换部分焦炭和煤粉以减少二氧化碳排放，再利用氢气和高炉煤气中的二氧化碳分离并合成甲烷。目前，我们在千叶钢厂建设了1座150立方米级小型测试用高炉，计划到2025年开始正式运营。”
在氢冶金领域走在前列的还有瑞典钢铁公司（SSAB）。据瑞典钢铁公司首席技术官裴文国通过线上视频介绍，该公司于2021年就成功生产出第一批使用HYBRIT技术，即使用100%氢气代替煤和焦炭还原冶炼轧制的“绿色钢材”并成功交付客户。该技术以电解水制取的氢气替代传统化石燃料，以直接还原竖炉技术取代高炉技术，从而减少碳排放。
探讨——
氢气安全储运问题同样值得关注
论坛上各与会代表分享的一系列先进技术，代表了全球钢铁企业近年来在氢冶金领域不断探索而取得的阶段性成果。但是，围绕着氢冶金的发展，我们仍面临着很多挑战。
“就目前而言，我认为，最值得关注的问题在于氢气的安全储存和运输。”来自澳大利亚昆士兰大学的参会代表穆希娜（Muxina Konarova）讲道，“安全地储运氢气为什么既重要又很难？因为氢气是以分子形式存在的，无论是处于液态还是气态都很容易挥发扩散。如果氢气保存不当或是运输问题不能解决，就会直接导致原料断供，这将对钢铁企业发展氢冶金形成较大阻碍。”
实际上，“安全储运是氢冶金发展的重要保障”也是参会代表们的共识。那么，钢铁企业该如何作为？
据穆希娜介绍，目前储存和运输氢气有两种方式：一种是非可逆的氢储运，工厂可以将氢气制作成甲烷或甲醇，运输到指定地点后再将氢气分离出来；另一种是可逆的氢储运，可以通过使用可再生能源来制造氢气，然后将其与氮气结合制成氨，氨则可以作为氢气的载体，通过氨运输网络来运输氢气。这种可逆的氢储运方法既可以减少运输成本，又可以提高氢气运输的安全性。“然而，无论是采用哪种方式，都不可避免会产生二氧化碳，继而对环境造成影响。参考化工行业的经验，目前大家更倾向于使用可逆的氢储运方式。”穆希娜说。
“河钢积极推进氢能全产业链布局，2020年8月份在河北邯郸建设了钢铁行业首座固定式加氢示范站。我们正在持续发力制氢、储运、加氢和氢能应用等方面的技术创新，不断塑造氢能产业发展领先优势，全方位助力构建氢能产业生态圈。”李毅仁表示。
“氢气的储运是开展氢冶金项目的重要组成部分。在此方面，我们也在尝试建立一个完整的产业链。我们在瑞典吕勒奥地区的直接还原厂旁建设了一座试验用储氢罐，还有一个4.5兆瓦级的电解制氢设施。储氢罐与直接还原厂采取管道运输的模式。”裴文国表示。
对于安全高效储运氢气的讨论在会场内外持续进行着，其中不难发现共同之处：一方面，全球氢冶金合作空间广阔，各国钢铁企业应积极融入全球氢能产业链供应链，加强在突破性技术创新、绿色氢能贸易等方面的开放合作；另一方面，钢铁企业需协同上下游产业围绕关键核心技术和部件研发展开攻关，这不仅包括氢冶金技术，还包括运输材料等。只有各方点面结合地构建起完整的氢能产业链，才能确保钢铁行业在发展氢冶金的同时获取稳定的氢气供应。
