氢冶金联产制氢技术通过整合氢能生产与冶金工艺，在实现钢铁行业低碳转型的同时，拓展氢能产业链。

一、技术路径与核心优势

1. 焦炉煤气重整制氢

• 原理：利用钢铁厂炼焦过程中产生的焦炉煤气（含氢量约60%）作为原料，通过提纯或重整技术获取氢气，直接用于氢冶金还原反应。

• 案例：河钢张宣科技项目采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺，氢气利用率达94%，每年减少二氧化碳排放80万吨。

• 优势：资源循环利用，降低灰氢成本；减排效果显著（污染物排放减少30%-80%）。

2. 绿电电解水制氢

• 原理：利用风能、太阳能等可再生能源发电，通过电解水生产绿氢，直接用于氢基竖炉或高炉富氢冶炼。

• 案例：内蒙古包头国际氢能冶金化工示范区项目配套500万千瓦风电，年产30万吨绿氢，用于110万吨氢直接还原铁生产，每年减少碳排放454万吨。

• 优势：全流程零碳排放，适配风光资源富集地区，推动“绿电—绿氢—绿钢”产业链闭环。

3. 氢冶金与化工联产

• 原理：将制氢与合成氨、甲醇等化工产品生产结合，形成多联产体系。

• 案例：水木明拓在内蒙古的项目联产120万吨绿氨，通过绿氨作为氢载体，实现氢能储存与跨领域应用。

• 优势：提升经济性，降低氢储运成本；化工副产物可反哺冶金原料需求。

4. 新技术突破：选择性部分重整制氢

• 原理：基于金属-碳化钼催化剂体系，在低温（270℃）下将生物乙醇与水选择性重整，联产氢气与高值化学品（如乙酸）。

• 优势：碳排放较传统工艺减少62%，实现“制氢-储碳-产酸”闭环，为冶金与化工耦合提供新方向。

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二、应用案例与产业化进展 

1. 河钢集团全球首例氢冶金示范工程

• 采用绿氢生产直接还原铁（DRI），金属化率达94%，每年减排二氧化碳380万吨，验证“绿电—绿氢—绿钢”技术可行性。

• 2024年投产全球首条氢冶金绿色汽车板连铸生产线，推动高端钢材零碳生产。

2. 宝钢湛江百万吨级氢基竖炉项目

• 国内首套全氢竖炉装置，灵活适配焦炉煤气、天然气、氢气（最高70%氢含量）等多种气源，年产能达百万吨级，减碳效果显著。

3. 兴国铸业高炉富氢冶炼示范项目

• 利用30万m³/d绿电电解水制氢，实现高炉纯氢喷吹（103立方米/吨铁），减碳8%-11%，配套制氧系统降低综合成本。

4. 临沂纯氢冶金中试线

• 全球首条纯氢竖炉直接还原铁生产线，采用全氢电加热工艺，年产5万吨，验证纯氢冶金工业化潜力。

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三、挑战与发展趋势

1. 核心挑战

• 经济性瓶颈：绿氢成本仍高于灰氢，电解水制氢设备投资占项目总成本40%以上。

• 技术成熟度：氢基竖炉需解决吸热效应强、还原速率下降等问题；高炉富氢喷吹存在氢气利用率上限。

• 基础设施缺口：储运网络不完善，氢冶金项目多依赖本地化绿氢生产。

2. 政策与市场驱动

• 标准制定：2024年国家工信部发布《氢基竖炉直接还原用球团》等四项标准，规范行业技术路径。

• 产能置换激励：暂停传统钢铁产能置换审批，推动氢冶金成为获取新产能的核心途径。

3. 未来趋势

• 多能耦合：风光储氢一体化项目加速落地，如内蒙古项目通过“荷随源动”技术平衡新能源波动性。

• 国际合作：鞍钢集团联合中科院开发绿氢流化床冶金技术，推动全球氢冶金技术标准化。

氢冶金联产制氢通过技术协同与产业链延伸，成为钢铁行业脱碳的关键路径。当前焦炉煤气重整与绿电制氢已进入规模化应用阶段，而选择性部分重整等新技术则开辟了联产高值化学品的新模式。未来需进一步突破成本与效率瓶颈，通过政策引导与国际合作，实现“绿氢冶金”的全面工业化。