日前，昌黎縣興國精密機件有限公司（以下簡稱興國鑄業）成功投運的“30萬m3/d綠電電解水制氫—儲氫—450m3高爐富氫冶煉”工業化示范項目（以下簡稱項目）已連續運行達一年，標志著“以氫代碳”高爐噴吹純氫低碳冶煉新工藝通過了工業化生產實踐檢驗。

制氫站控制室

項目經過一年的“電解水制氫—儲氫—高爐富氫冶煉”全工序關鍵參數的匹配優化提高，實現了進一步提高噸鐵噴氫量、優化上下游的協同性、降低能耗和成本的目標。數據顯示，噸鐵噴吹純氫量達到136立方米，每小時的純氫噴入量達到11360立方米，固體燃料置換比達0.36~1.0kg/Nm3，實現高爐煉鐵減碳7%~16%。電解水制氫過程中同時制得的純氧用于高爐鼓風富氧。電解水生產的氫氣純度達到99.8%，氧氣純度為98.5%，電解水制氫直流電耗小于4.3 kWh/Nm3。通過綠電、自發電和谷電的協同優化使用，制氫成本可以控制在14元/kg以內。綜合考慮噴氫量、固體燃料比降低、副產氧氣量、煤氣發電量增加、碳排放減少和生產效率提高等參數指標變化，噸鐵成本可以降低6~14元。高爐噴吹純氫冶煉能夠顯著降低過程煤焦消耗和鐵水中雜質元素含量，為形成系列清潔低碳生鐵等先進鋼鐵新材料生產與零部件制造奠定了基礎。

儲氫球罐

該項目“電解水制氫-儲氫-高爐富氫低碳冶煉”工業化生產實踐呈現以下幾個特征：

（1）通過在清潔氫能和低碳冶煉領域的大膽創新，成功打造了“經濟規模制氫—氫氣儲輸—高爐富氫冶煉”技術路線；在現有高爐煉鐵工藝基礎上進行改造，（如：適合400至1500立方以下的小高爐，適合使用國內鐵礦粉）這個新增供氫系統，不需要變動高爐主體結構，技術升級成本和難度低，減排效果顯著，便于快速推廣和應用，適合我國鋼鐵工業長流程為主的國情。

（2）氫冶金產業化推廣應用的瓶頸是大規模經濟清潔低碳氫的制備與儲輸。項目團隊提出結合局域資源特點，“就地制備、就地利用”是解決大規模氫氣制備和儲輸問題的有效途徑。通過利用多元電力、儲能、儲氫等多種方式實現清潔低碳氫的穩定供應，為解決氫能與鋼鐵產業間相互耦合的難題提供了實踐范例。

（3）在該工業化產線上，開展了綠電、谷電等多元化電力供給—電解水制氫—氫儲輸—高爐富氫冶煉等共性關鍵技術裝備與多界面銜接的創新攻關，開發采用了國內單體產氫量最大的堿性電解水制氫裝備（單槽3000Nm3/h）和全工序鏈條安全風險預防管控系統，掌握了氫-煤-焦-氧協同調控冶煉操作技術。

（4）打通了工業規模的綠氫制-儲-用一體化工藝，形成綠電-電解水制氫-氫冶金的可再生清潔能源就地大規模儲能、消納和利用的示范典型。

高爐噴吹純氫系統

據悉，在2023年氫冶金國際研討會上，項目團隊開發的高爐噴吹純氫技術被著錄入由世界鋼鐵發展研究院、中國金屬學會共同撰寫的《氫冶金技術發展藍皮書》；2024年入選秦皇島新質生產力入庫項目。高爐噴吹純氫技術工業應用被評2024年世界鋼鐵工業十大技術要聞、中國金屬學會列入2024年低碳冶金技術重要進展，列入國家工業和信息化部《國家工業節能降碳技術應用指南與案例（2024年版）》。項目研發創新成果形成了系列中國和PCT國際發明專利22項，授權14項，登記軟件著作權2件。興國鑄業、上海大學聯合寶鋼股份、同濟大學、中國標準化研究院等單位在產業應用實踐基礎上，牽頭起草的高爐富氫冶煉技術的首個國家標準（《氫冶金 高爐冶煉富氫系統技術要求》）已到報批實施階段。

9月22日工業和信息化部會同自然資源部、生態環境部、商務部、市場監管總局等五部門聯合印發《鋼鐵行業穩增長工作方案（2025—2026年）》明確：支持鋼鐵企業實施能效提升改造，推進清潔能源替代。支持氫冶金等低碳共性技術攻關，加快推進綠電、綠氫、純氫冶金一體化工藝技術和裝備中試驗證和產業化。9月24日，習近平主席在聯合國氣候變化峰會鄭重宣布中國新一輪國家自主貢獻：“到2035年，中國全經濟范圍溫室氣體凈排放量比峰值下降7%-10%，力爭做得更好。非化石能源消費占能源消費總量的比重達到30%以上，風電和太陽能發電總裝機容量達到2020年的6倍以上、力爭達到36億千瓦，……。”興國鑄業和上海大學項目團隊率先在綠電制氫、氫冶金技術與裝備上的攻關突破、牽頭研制的標準規范，必將對于清潔氫能、氫冶金技術產業應用起到引領和推動作用。