面对全球气候变暖的严峻挑战和“双碳”目标的紧迫要求，先进钢企竞相入局氢冶金新赛道。从全世界炼铁工艺来看，传统高炉、熔融还原等工艺的基础还是煤炭，依靠富氢、煤气循环等可以减少碳排放，但改变不了其碳冶金的本质。笔者认为，发展氢基竖炉短流程工艺将是钢铁行业实现绿色低碳的必然，有望实现“零碳冶金”。 　　摆脱高炉派 VS 保卫高炉派 　　当前，世界各国氢冶金项目增长加快，通过氢冶金生产“绿钢”或成为未来新的钢铁生产模式。 　　就全球来看，欧洲是氢冶金的先行区，且基本方向就是应用氢冶金短流程替换高炉长流程。其中，瑞典是氢冶金的先锋队，最早于2020年8月在吕勒奥投运了世界第一个全氢的HYBRIT（氢基直接还原铁）试验装置。目前，瑞典新兴绿色钢铁公司H2 Green Steel正在建设1套250万吨/年纯氢的大型绿色钢铁工厂，盖利瓦雷市也将建设1座百万吨级的氢基竖炉项目。据不完全统计，目前正在开展的氢冶金项目有：欧洲地区，塔塔钢铁荷兰分公司的氢基竖炉项目、德国萨尔茨吉特集团μDRAL项目；北美地区，安米多法斯科（Dofasco） 钢厂在加拿大汉密尔顿建设的转型脱碳项目、SSAB （瑞典钢铁公司）正在美国佩里和蒙彼利埃建设零碳排放氢气直接还原项目 、克利夫兰·克利夫斯钢厂在美国米德尔敦的氢气直接还原铁项目等；亚洲地区，韩国浦项制铁的HyREX+ESP工艺（基于流化床反应的氢还原铁技术+无头轧制工艺）项目、日本新日铁EDRP项目均在研究使用氢气还原低品位铁矿石，宝钢股份与沙特阿美、沙特公共投资基金计划在沙特共建“直接还原铁+电炉”工艺的全流程厚板工厂，印度基础设施和能源集团（Essar Group）计划在沙特建设绿色钢铁厂（GSA），印度金达尔钢铁集团正在阿曼建设“hydrogen-ready”绿色钢铁厂；非洲地区，纳米比亚的HyIron项目正在建设。中东及北非地区，由于有着大规模的廉价天然气，堪称发展氢冶金项目的绝佳场地，待战争影响消退后，预计将有更多国内外钢企进驻布局。 　　就国内来看，氢冶金工艺百花齐放，主要有富氢高炉、富氢熔融还原、氢基竖炉、氢基流化床4种工艺。其中，富氢高炉工艺的典型代表是中国宝武八钢公司的富氢碳循环氧气高炉（HyCROF）、河北纵横的3R碳氢高炉、晋城钢铁的烧结和高炉喷吹煤层气工艺、晋南钢铁和昌黎县兴国精密机件有限公司的高炉喷吹氢气工艺等；富氢熔融还原工艺的代表是建龙集团在内蒙古乌海投建的CISP（非高炉氢基熔融还原）项目，在熔融还原基础上喷吹焦炉煤气；氢基竖炉直接还原工艺的典型代表是河钢集团张宣科技全球首例120万吨“氢基竖炉—近零碳排电弧炉”新型短流程项目，宝钢股份湛江钢铁建设的国内首套单体百万吨级氢基竖炉；氢基流化床工艺的典型代表是鞍钢鲅鱼圈公司正在建设的全球首套绿氢零碳流化床高效炼铁新技术示范项目。 　　整体来看，国内外均在探索多元化的氢冶金工艺路线。相较之下，国内目前多倾向于保卫高炉派工艺（高炉流程喷吹焦炉煤气/煤层气/氢气、CCUS等），而海外倾向于彻底摆脱高炉派工艺（100%废钢+电炉、氢基DRI+电炉/熔分炉等）。在关键的氢能源上，国外倾向于直接使用电解水制氢或初始使用天然气，再逐步用氢气替代；国内则倾向于使用焦炉煤气。从国内外相关政策来看，各种工艺均是有效的减碳措施，但随着国内钢铁行业即将纳入全国碳排放交易和2026年欧盟碳边境调节机制（CBAM）的正式实施，国内传统长流程工艺的钢铁生产成本将增加，进而失去竞争优势，以氢基竖炉+电炉（DRI+废钢）工艺、全废钢电炉工艺为代表的短流程工艺即将迎来发展的春天。 　　氢冶金发展面临三大难点 　　当前，制约氢冶金发展的限制环节主要有3个方面，包括氢气供应、钢铁产能限制和下游“绿钢”市场尚未形成。 　　第一，氢能源的价格因素是决定应用规模的主要因素。我国是世界上最大的制氢国，但六成主要来自煤制氢，其余近四成来自天然气和工业副产，极少来自电解水制氢。从价格方面，最低的工业副产氢成本约为15元/千克，最高的电解水制绿氢成本约为40元/千克。目前，我国电解水制氢还在发展中，制氢规模尚不足以支持氢冶金工业发展，即使使用最便宜的工业副产氢，也不及长流程的成本竞争力。 　　第二，钢铁产能置换及购买限制是影响氢冶金工艺推广的主要因素。目前，我国执行的《钢铁行业产能置换实施办法》（工信部原〔2021〕46号）严禁钢铁行业新增产能，新建钢厂必须执行产能置换工作。虽然氢冶金属于鼓励类，可实施1∶1的等量置换，但钢铁产能主要集中在以长流程工艺为主的钢企，而具有氢气资源的独立焦化企业、具有化工副产氢的企业需要购买合规产能才能进行氢冶金生产，经济压力较大。