纯氢低碳高炉炼铁工业化生产实践项目连续运行一年

到日前，昌黎县兴国精密机件有限公司（以下简称兴国铸业）2025年9月成功投运的“30万m3/d绿电电解水制氢—储氢—450m3高炉富氢冶炼”工业化示范项目（以下简称项目）已连续运行达一年，标志着“以氢代碳”高炉喷吹纯氢低碳冶炼新工艺通过了工业化生产实践检验。

制氢站控制室

项目经过一年的“电解水制氢—储氢—高炉富氢冶炼”全工序关键参数的匹配优化提高，实现了进一步提高吨铁喷氢量、优化上下游的协同性、降低能耗和成本的目标。数据显示，吨铁喷吹纯氢量达到136立方米，每小时的纯氢喷入量达到11360立方米，固体燃料置换比达0.36~1.0kg/Nm3，实现高炉炼铁减碳7%~16%。电解水制氢过程中同时制得的纯氧用于高炉鼓风富氧。电解水生产的氢气纯度达到99.8%，氧气纯度为98.5%，电解水制氢直流电耗小于4.3 kWh/Nm3。通过绿电、自发电和谷电的协同优化使用，制氢成本可以控制在14元/kg以内。综合考虑喷氢量、固体燃料比降低、副产氧气量、煤气发电量增加、碳排放减少和生产效率提高等参数指标变化，吨铁成本可以降低6~14元。高炉喷吹纯氢冶炼能够显著降低过程煤焦消耗和铁水中杂质元素含量，为形成系列清洁低碳生铁等先进钢铁新材料生产与零部件制造奠定了基础。

储氢球罐

该项目“电解水制氢-储氢-高炉富氢低碳冶炼”工业化生产实践呈现以下几个特征：

（1）通过在清洁氢能和低碳冶炼领域的大胆创新，成功打造了“经济规模制氢—氢气储输—高炉富氢冶炼”技术路线；在现有高炉炼铁工艺基础上进行改造，（如：适合400至1500立方以下的小高炉，适合使用国内铁矿粉）这个新增供氢系统，不需要变动高炉主体结构，技术升级成本和难度低，减排效果显著，便于快速推广和应用，适合我国钢铁工业长流程为主的国情。

（2）氢冶金产业化推广应用的瓶颈是大规模经济清洁低碳氢的制备与储输。项目团队提出结合局域资源特点，“就地制备、就地利用”是解决大规模氢气制备和储输问题的有效途径。通过利用多元电力、储能、储氢等多种方式实现清洁低碳氢的稳定供应，为解决氢能与钢铁产业间相互耦合的难题提供了实践范例。

（3）在该工业化产线上，开展了绿电、谷电等多元化电力供给—电解水制氢—氢储输—高炉富氢冶炼等共性关键技术装备与多界面衔接的创新攻关，开发采用了国内单体产氢量最大的碱性电解水制氢装备（单槽3000Nm3/h）和全工序链条安全风险预防管控系统，掌握了氢-煤-焦-氧协同调控冶炼操作技术。

（4）打通了工业规模的绿氢制-储-用一体化工艺，形成绿电-电解水制氢-氢冶金的可再生清洁能源就地大规模储能、消纳和利用的示范典型。

高炉喷吹纯氢系统

据悉，在2023年氢冶金国际研讨会上，项目团队开发的高炉喷吹纯氢技术被著录入由世界钢铁发展研究院、中国金属学会共同撰写的《氢冶金技术发展蓝皮书》；2024年入选秦皇岛新质生产力入库项目。高炉喷吹纯氢技术工业应用被评2024年世界钢铁工业十大技术要闻、中国金属学会列入2024年低碳冶金技术重要进展，列入国家工业和信息化部《国家工业节能降碳技术应用指南与案例（2024年版）》。项目研发创新成果形成了系列中国和PCT国际发明专利22项，授权14项，登记软件著作权2件。兴国铸业、上海大学联合宝钢股份、同济大学、中国标准化研究院等单位在产业应用实践基础上，牵头起草的高炉富氢冶炼技术的首个国家标准（《氢冶金 高炉冶炼富氢系统技术要求》）已到报批实施阶段。

9月22日工业和信息化部会同自然资源部、生态环境部、商务部、市场监管总局等五部门联合印发《钢铁行业稳增长工作方案（2025—2026年）》明确：支持钢铁企业实施能效提升改造，推进清洁能源替代。支持氢冶金等低碳共性技术攻关，加快推进绿电、绿氢、纯氢冶金一体化工艺技术和装备中试验证和产业化。9月24日，在联合国气候变化峰会郑重宣布中国新一轮国家自主贡献：“到2035年，中国全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%-10%，力争做得更好。非化石能源消费占能源消费总量的比重达到30%以上，风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上、力争达到36亿千瓦，……。”兴国铸业和上海大学项目团队率先在绿电制氢、氢冶金技术与装备上的攻关突破、牵头研制的标准规范，必将对于清洁氢能、氢冶金技术产业应用起到引领和推动作用。