應用焦爐煤氣提取的灰氫也具有較好的減碳作用：灰氫煉鐵，理論上可減少碳排放27%;灰氫重卡，理論上可減少碳排放21%。當前，氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)尚不成熟，灰氫的價(jià)格并不低，綠色度也不夠，焦爐煤氣制氫受到煉焦產(chǎn)能減少的影響。鋼鐵企業(yè)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，不能急也不能緩。

作為能源消費大戶(hù)，鋼鐵行業(yè)是我國31個(gè)制造業(yè)門(mén)類(lèi)中碳排放量最大的行業(yè)，其排放量約占全國排放總量的15%。氫冶金是當前全球鋼鐵行業(yè)技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)，尤其在歐洲，面臨碳減排壓力，歐洲鋼鐵企業(yè)紛紛將目光聚焦利用氫氣作為還原劑，開(kāi)發(fā)氫煉鐵工藝技術(shù)，以期在鋼鐵生產(chǎn)中實(shí)現“氣候中性”的目標。隨著(zhù)氫能價(jià)值的提高，國內越來(lái)越多的鋼廠(chǎng)和獨立焦化企業(yè)重新審視焦爐煤氣價(jià)值，進(jìn)行副產(chǎn)制氫。

一、應用焦爐煤氣提取的灰氫也具有較好的減碳作用

(一)灰氫煉鐵，理論上可減少碳排放27%

采用傳統的高爐煉鐵技術(shù)，噸鐵碳排放量約1.35噸二氧化碳。

煤熱解煉焦產(chǎn)生焦炭、焦爐煤氣、焦油、粗苯等產(chǎn)品，產(chǎn)生其中焦爐煤氣體積分數的60%左右為氫氣，常用多級變壓吸附工藝提取高純度氫氣。因此，煉焦過(guò)程能源消耗和碳排放需要按照相關(guān)國際標準在產(chǎn)品之間進(jìn)行分配。在相關(guān)文獻的數據基礎上，對電力排放因子進(jìn)行更新，煤熱解制備1公斤氫氣的碳排放量為5.48公斤，其中直接碳排放為3.05公斤，消耗電力、蒸汽、水產(chǎn)生的間接碳排放為2.43公斤。如采用管道輸送，每標方氫氣的耗電量不到0.1千瓦時(shí)，折合碳排放量0.058公斤。因此，煤熱解制氫+管道輸氫的碳排放量為5.54公斤二氧化碳/公斤氫氣。

按照理想的狀態(tài)，假設還原和加熱鐵礦石都采用焦爐煤氣提取的灰氫，目前還原1噸鐵礦石大約需要500標方—550標方氫氣，加熱需要500標方氫氣，那么制備1噸直接還原鐵需要約93.75公斤氫氣，相應的碳排放量為519.38公斤二氧化碳?？紤]到后續煉鋼時(shí)還需要先將直接還原鐵熔化，而熔化1噸直接還原鐵又需要耗電700千瓦時(shí)—800千瓦時(shí)，相應會(huì )增加碳排放464.8公斤二氧化碳。那么，用灰氫制備1噸直接還原鐵水，碳排放量約984.18公斤二氧化碳。

可見(jiàn)，制備相近品質(zhì)的鐵水，即使采用灰氫，理論上可降低高爐工序近27%的碳排放量。

(二)灰氫重卡，理論上可減少碳排放21%

常見(jiàn)的49噸柴油發(fā)動(dòng)機車(chē)型百公里油耗在32升左右，1升柴油約為0.86公斤，而1噸柴油的碳足跡為3.82噸二氧化碳，那么百公里碳足跡為105公斤二氧化碳。

在相關(guān)文獻的數據基礎上，分別測算煤炭生產(chǎn)、煤炭運輸、煤熱解制氫(含變壓吸附提氫)、氫氣壓縮、氣氫拖車(chē)運輸、氫氣加注環(huán)節的碳排放量，折合1公斤氫氣的碳排放量分別為1.65公斤、0.03公斤、5.48公斤、0.64公斤、0.46公斤、0公斤，即送到加氫站的灰氫的碳足跡為8.26公斤二氧化碳/公斤氫氣。

隨著(zhù)氫燃料電池汽車(chē)的技術(shù)進(jìn)步，車(chē)輛的綜合氫耗水平有望逐步下降。根據我國節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖，49噸載重量重卡的百公里氫耗將從目前的10公斤氫氣分別降至2025年的8公斤，2030年的7.5公斤。那么，重卡使用灰氫，當前100公里車(chē)程的碳足跡約82.64公斤二氧化碳。

可見(jiàn)，對于49噸載重量重卡，即使采用灰氫，理論上仍可降低單位車(chē)程的碳足跡近21%。

二、當前困境

一是技術(shù)尚不成熟。目前，全氫直接還原技術(shù)還存在諸多技術(shù)難題，而且經(jīng)濟上也難以承受。

二是灰氫的價(jià)格并不低。氫冶金方面，據測算，傳統高爐的燃料成本不到1000元/噸，而采用焦爐煤氣制氫后全氫氣煉鐵的燃料成本高達1400元/噸，短期內沒(méi)有競爭力。重卡方面，49噸柴油發(fā)動(dòng)機車(chē)型百公里油耗在32升左右，0號柴油價(jià)格不到8元/升，百公里油費約256元;據測算，焦爐煤氣制氫的綜合成本介于9~15元/公斤，在儲運及加注環(huán)節，長(cháng)管拖車(chē)氣態(tài)儲運成本約8元/公斤，加注成本約11元/公斤。在不考慮補貼的情況下，即使按照成本價(jià)算，氫能重卡百公里耗氫費用也要超過(guò)柴油重卡。據不完全統計，當前我國氫氣終端銷(xiāo)售價(jià)格為50-80元/公斤，如按照市售氫價(jià)，百公里氫耗超過(guò)500元，遠高于柴油重卡。

三是綠色度不夠。目前，焦爐煤氣制備氫氣，碳足跡比“清潔氫”的碳足跡4.9公斤二氧化碳/公斤氫要高出不少。

四是焦爐煤氣制氫受到煉焦產(chǎn)能減少的影響?！笆奈濉奔拔磥?lái)一段時(shí)間焦化行業(yè)面臨節能降碳壓力和下游鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量壓減的影響，國內焦炭產(chǎn)量將進(jìn)入平臺區，焦爐煤氣制氫將受到煉焦產(chǎn)能減少的影響。

三、建議

“雙碳”背景下，鋼鐵企業(yè)面臨巨大的減排壓力，同時(shí)也面臨著(zhù)經(jīng)濟綠色低碳轉型的壓力，應統籌好發(fā)展和減排的關(guān)系、短期目標和長(cháng)期目標的關(guān)系。

快，加速布局加氫站和氫能重卡賽道。柴油車(chē)對環(huán)境的影響是長(cháng)期存在的突出問(wèn)題。一方面，服務(wù)自身物流運輸。鋼鐵企業(yè)物流量大，每個(gè)鋼廠(chǎng)都有大量汽油車(chē)和柴油車(chē)。另一方面，服務(wù)社會(huì )。在港口、碼頭、工業(yè)園區等區域，重型柴油車(chē)密集。鋼鐵企業(yè)可利用氫能資源優(yōu)勢，加快布局加氫站和氫能重卡，優(yōu)先在物流園區、港口和港口城市開(kāi)展“柴改氫”。

慢，在技術(shù)尚不成熟的氫冶金賽道，結合自身資源稟賦條件和技術(shù)優(yōu)勢，加大研發(fā)投入，蓄勢待發(fā)，不急于投資建設。預計2030年左右，可能會(huì )迎來(lái)高爐富氫碳循環(huán)技術(shù)改造的高峰期;對具備電力、煤炭資源優(yōu)勢的企業(yè)可先行先試開(kāi)發(fā)氣基豎爐工藝。未來(lái)，全氫冶金將迎來(lái)較大發(fā)展空間。