在供給側改革和環保雙重壓力下，鋼鐵企業既要尋找拓展業務的途徑、又要尋找節能減排的方法。隨著國家政策釋放出對氫能與燃料電池產業的利好訊號，央企裡的鋼鐵巨頭率先涉足氫能源，探索新的可能。
中國鋼研與寶武集團都加入了中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟（簡稱中國氫能聯盟）。中國鋼研連續參與了濟南“中國氫谷”和常州氫能源產業建設，寶武集團更是擁有華東地區規模領先的高純氫生產和配送基地。
氫能源能否幫助鋼鐵企業拓展業務，實現節能減排，完成綠色化改裝？
一、鋼鐵企業開拓制氫能業務具有天然優勢
1、鋼鐵企業有豐富的原料氣
在鋼鐵冶煉的過程中氫氣會作為中間產物產生，在鋼鐵冷軋時用氫氣作為保護氣體，因此鋼鐵企業對氫氣並不陌生，對氫氣的生產和使用有著豐富的經驗。
圖1 鋼鐵生產工藝總流程
從原材料講，生產鋼鐵產品時產生的副產煤氣是制氫的優質原料氣，主要包括高爐煤氣（BFG）、焦爐煤氣（COG）、轉爐煤氣（LDG），另外在生產鐵水的過程中會產生COREX煤氣，具體成分見表1。
表1 副產煤氣成分
以2017年為例，公開資料顯示中國焦炭產能達6.5億噸，產量達4.31億噸，理論上來說，焦爐煤氣總產量達1853億立方米，產量巨大。
由於近年來環保要求日漸嚴格，副產煤氣已回收迴圈利用，以焦爐煤氣為例，除50%左右回爐助燃外，另外50%被用於生產合成氨、甲醇等。隨著氫能產業的傳出各種利好，鋼鐵企業將副產煤氣轉向制氫也很有可能。
2、副產煤氣制氫技術可行
目前焦爐煤氣制氫技術較為成熟，通過變壓吸附（PSA）或催化重整、裂解的方法得到氫氣。現焦煤爐氣多用變壓吸附式技術（PSA），成本上也相對低廉，根據測算，大型變壓吸附制氫成本大約在1元/m3。國內寶武集團、鞍鋼、攀鋼等均有應用。
圖2 COG制氫工藝流程圖
以寶武集團為例，旗下的寶鋼氣體在上海基地擁有1000m³/h的高純氫充裝能力；常州基地擁有3000m³/h的制氫能力；泰興基地擁有4000m³/h的充裝能力和市場規模；湛江基地擁有3000m³/h的生產能力；在建產能可達11000m³/h。其主要方式是焦爐氣制氫。
綜上，鋼鐵企業開拓制氫能業務具有天然優勢，能夠同時起到減少排放和擴充套件業務的效果。對於氫能源來說，增加了市場上氫氣的來源，促進氫能市場發展，一舉多得。
二、氫氣制鋼，節能減排的最佳技術
1、減排壓力重於泰山
中國鋼鐵工業二氧化碳排放量約佔全國二氧化碳排放量的15%，佔全球鋼鐵行業碳排放量的60%以上！降低二氧化碳排放一直是中國鋼鐵企業的重大任務。
根據《鋼鐵工業調整升級規劃(2016-2020年)》，要求在“十三五”期間能源消耗總量和汙染物排放總量分別下降10%和15%以上。隨著環保要求日漸嚴格，鋼鐵企業的減排壓力只會越來越大。
鋼鐵企業如何面對越來越嚴格的排放要求？
2、“氫氣鍊鋼”是最佳的減排方法
業內一位專家表示：“除了通過基於氫氣的直接還原技術和碳捕獲與封存技術實現減排以外，關於減少鋼鐵生產過程中的二氧化碳排放，當前沒有更多的方式。而碳捕獲與封存技術屬於末端解決方案，並沒有從根源上解決問題。”可以認為，“氫氣鍊鋼”是鋼鐵工業當前已知的最佳減排技術。
《產業關鍵共性技術發展指南（2017年）》將氫氣豎爐直接還原清潔冶煉技術列為了重點，主要技術內容包括：
直接還原工藝與先進節能的煤炭制氣技術；焦爐煤氣制氣技術；蓄熱式管式加熱爐技術；蓄熱式燃氣熔融冶煉技術等。可見產業政策制定者們同樣重視“氫氣鍊鋼”。
3、“氫氣鍊鋼”的實踐
國外的同行們已經進行了實踐，如瑞典SAAB、德國SFG、美國LTV等，其中LTV公司在1999年就建立了基於Circored工藝的直接還原工廠，但由於技術問題，在2001年停止了專案。
下面介紹一下瑞典SAAB的HYBRIT專案。
2016年，歐洲最大的鐵礦石生產商LKAB公司、歐洲著名電力生產商瑞典大瀑布電力公司（Vattenfall）和鋼鐵產品製造商瑞典鋼板公司（SSAB）聯合建立了HYBRIT工廠，將氫氣替代煤炭作為還原劑來生產鋼鐵，其目的是“完全取代”傳統鐵礦石生產方式，將瑞典的二氧化碳排放量減少10％。
在“直接還原工藝”中，工廠將使用氫氣作為還原氣體來還原特製的鐵礦球團，除了排出中間產物、海綿鐵或直接還原鐵（DRI）外，只有水蒸氣從爐頂排出，這樣就大量減少了碳排放。高爐工藝和HYBRIT工藝流程對比見圖3。
圖3 高爐工藝和HYBRIT工藝生產鐵水和海綿鐵流程對比
隨著工廠的落成，HYBRIT專案將進入將進入中試階段；2025年~2035年，HYBRIT專案將進入實證階段，進行小規模的工業生產；到2045年，SSAB將達成實現非化石能源鍊鋼的目標。而據國際氫能委員會預計，2050年氫能達到全球能源總需求的18%——HYBRIT專案正好趕在氫能大規模應用時完成。
“氫氣鍊鋼”讓鋼鐵企業同時進行大規模製氫與用氫，讓鋼鐵產業更加環保，鋼鐵產業生態更加完善。
三、氫能與鋼鐵產業的合作是雙贏
氫能與鋼鐵產業的合作是雙贏的結果：氫能幫助鋼鐵企業節能減排、延伸業務、完成轉型，鋼鐵企業為氫能提供了更多的落地應用，促進發展。氫能和鋼鐵是一個互相促進的產業組合。
鋼鐵企業還有很多其他生產方式可以利用氫能，如將制氫加入熱電聯產中形成儲能，使用氫氣作為氛圍氣體等。氫氣加入鋼鐵企業的產業鏈中，是一個相互促進，相互發展的雙贏局面。
鋼鐵行業是去產能、調結構、促轉型的重點行業，而氫能行業是處於起步階段的行業，氫能和鋼鐵的合作形成了互補，有著良好的示範效應，能夠吸引更多行業涉足氫能。氫能產業處於發展的早期，不僅需要努力發展技術，也需要向社會提供更多的想象力，才能引來更多的資金和人才，才能更好地促進產業發展。