《氢基竖炉直接还原炼铁技术规范》标准立项与发展研究报告

EnglishTitle:ReportontheStandardizationDevelopmentandProjectInitiationof*TechnicalSpecificationforHydrogen-basedShaftFurnaceDirectReductionIronmaking*

摘要

在全球应对气候变化、中国积极践行“碳达峰、碳中和”战略目标的宏观背景下，钢铁工业作为能源消耗和碳排放的重点领域，其绿色低碳转型迫在眉睫。氢冶金技术，特别是氢基竖炉直接还原炼铁技术，因其能够从源头大幅削减碳排放，被视为实现钢铁工业深度脱碳的关键路径之一。本报告旨在系统阐述《氢基竖炉直接还原炼铁技术规范》行业标准立项的目的、意义、范围及主要技术内容。报告首先分析了当前钢铁行业面临的减排压力与技术瓶颈，阐明了发展氢基竖炉技术的必要性与紧迫性，并对比了国内外技术发展现状。报告指出，制定该技术规范，旨在填补我国在该领域标准体系的空白，为以焦炉煤气、石化富氢尾气及纯氢等为气源的氢基竖炉项目的设计、建设、生产、安全环保及产品质量控制提供统一、科学、可操作的技术依据。此举不仅能有效引导和规范行业投资，避免因套用不适宜标准造成的资源浪费，更能加速氢冶金技术的产业化、规模化应用，对推动我国钢铁工业高质量发展、构建绿色低碳循环经济体系具有深远的战略意义。

关键词：氢冶金；直接还原；竖炉；技术规范；低碳炼铁；标准化；碳中和

Keywords:HydrogenMetallurgy;DirectReduction;ShaftFurnace;TechnicalSpecification;Low-carbonIronmaking;Standardization;CarbonNeutrality

正文

一、立项背景与战略意义

1.政策驱动与时代使命

2022年，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》（工信部联原〔2022〕6号），明确提出要“深入推进绿色低碳”，并“制定氢冶金行动方案，加快推进低碳冶炼技术研发应用”。这为氢冶金技术的发展提供了明确的政策导向。与此同时，为应对全球气候挑战，中国庄严承诺“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”。钢铁行业作为我国工业体系主要的碳排放源（约占全国碳排放总量的15%），其减排成效直接关系到国家“双碳”目标的实现。因此，开发并推广能够替代传统高炉-转炉长流程的低碳甚至零碳炼铁技术，已成为行业可持续发展的核心议题。

2.技术瓶颈与转型需求

传统“高炉-转炉”长流程工艺高度依赖煤炭，其铁前系统（烧结、球团、焦化、高炉）的能耗与碳排放占全流程的85%和95%左右。研究表明，依赖现有高炉技术的渐进式改进已难以实现碳排放的大幅削减，必须寻求能源结构的根本性变革。氢气作为一种清洁、高效的还原剂，其还原效率高，且唯一产物为水，不产生二氧化碳，是实现钢铁生产“脱碳”的理想介质。氢基竖炉直接还原炼铁技术正是利用富含氢气的还原气体（如焦炉煤气、石化富氢尾气、纯氢等），在竖炉内将铁氧化物直接还原为金属铁（直接还原铁，DRI），从而绕开了高炉工艺，从源头上消除了大部分工艺碳排放。

3.技术优势与产业实践

该技术具备多重显著优势：流程短，取消了污染和能耗集中的焦化、烧结工序；能耗低，工艺温度（约800-1100℃）远低于高炉（1350-2000℃）；产品优，所得DRI洁净度高，有害元素含量极低，是冶炼优质钢的理想原料；减排效果突出，吨钢碳排放可降低60%以上，同时二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物排放也大幅减少；布局紧凑，占地面积可减少50%以上。目前，我国已启动多项示范工程，如中晋太行焦炉煤气竖炉项目、河钢集团氢冶金示范工程、宝武湛江氢基竖炉项目等，标志着该技术已从研发走向工程化应用。

4.标准缺失与制定紧迫性

然而，在产业快速发展的同时，一个关键瓶颈日益凸显：我国尚未建立针对氢基竖炉直接还原炼铁技术的专用标准体系。当前项目在设计、设备选型、安全环保等方面，多参考化工行业标准。由于氢基竖炉在操作压力、介质特性上虽与化工有相似之处，但在设备精度、运行工况等方面存在差异，完全套用化工标准可能导致技术要求过于严苛，造成投资成本的不必要增加和资源浪费。此外，国际上成熟的Midrex和ENERGIRON技术均以天然气为气源，而我国富产焦炉煤气、石化富氢尾气，未来绿氢供给潜力巨大，气源条件独具特色，亟需建立符合我国资源禀赋和产业实际的技术规范。

因此，及时制定《氢基竖炉直接还原炼铁技术规范》行业标准，不仅是响应国家战略、引导技术健康发展的迫切需要，也是