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河钢张宣氢冶金短流程工艺：氢基竖炉—近零碳电弧炉的还原机理与运行实证

中国能源产业发展网发布时间：

2026-11-11 10:43

【中国能源产业发展网原创】【作者：方晴】

钢铁行业是碳排放大户，传统“高炉加转炉”长流程的降碳难点，在于焦炭既是还原剂又是燃料，碳排放嵌在工艺根上。河钢集团张宣科技的全球首例一百二十万吨氢冶金示范工程，用氢基竖炉替代碳基高炉，再把直接还原铁送入近零碳电弧炉，形成“氢基竖炉—近零碳电弧炉”新型短流程。三年稳定运行的数据，为氢冶金从示范走向产业化提供了可核验的实证。

还原机理：以氢代碳的化学反应重构

氢冶金的核心，是用氢气部分或完全替代碳，作为铁矿石的还原剂与燃料。氢气与铁矿石中的氧化铁发生直接还原反应，生成单质铁与水，从源头消除碳参与带来的二氧化碳。这与传统高炉用焦炭还原、副产大量二氧化碳的路径有根本性不同。张宣科技的氢基竖炉以焦炉煤气零重整技术与球团反应生成氢基直接还原铁，实现近零碳排放。

直接还原铁并非最终产品，需转入电弧炉进一步冶炼。张宣科技首创“氢基竖炉—近零碳排电弧炉”新型短流程工艺，氢基直接还原铁添加比例从最初的百分之十提升至百分之三十五，最高可达百分之五十，钢水纯净度进一步提高，且全程近零碳排放。这一工艺把“还原”与“熔炼”两段解耦，流程更短、操作更简单。

运行实证：三年稳定运行的硬指标

据央视新闻2026年6月报道，该氢冶金项目已稳定运行三年，工艺气体利用率提升至百分之九十九的历史高位，直接还原铁金属化率稳定保持在百分之九十四点六以上，一级品率达百分之百。与传统长流程相比，每年可减少碳排放八十万吨，减排比例达百分之七十以上，生产每吨直接还原铁可捕集二氧化碳约一百二十五千克。

节水与余热回收同样构成闭环。据中国钢铁新闻网2026年5月报道，厂区通过蒸汽包完成余热回收与储能，结合蒸汽温度、压力分级供给发电机组，上半年发电量五百五十三万千瓦时，外购电降低九十余万元，凝结水回收五十一万六千立方米；通过“短平快”技改，月减少外购新水四点六九万立方米，年降低成本一百一十七万余元。

装备与能源：国产化率与绿电直连

支撑这套工艺的，是装备国产化与绿电供给两条腿。据中国冶金报2026年报道，氢基竖炉与三年前相比，设备国产化率已超过百分之八十六，大量自研智能化手段使其更高效、更智能；覆盖十余万个数据点的智能化系统贯穿绿色生产与高端制造全过程，废钢料型视觉识别、炉渣预测模型、电极智能控制等机理模型应用，推动吨钢电耗下降百分之五以上。

能源端，张宣科技2026年2月“绿电直连示范项目”获河北省发展改革委批复，率先打造“绿电—绿氢—绿钢”全流程近零碳产业协同模式。2025年其年采购绿电四点九四亿千瓦时，占外购电量百分之二十九点四八；厂区屋顶光伏装机容量达二十四点七兆瓦，年自发绿电超二千五百万千瓦时，减少二氧化碳约一点七万吨。绿电直连把“绿电制氢、氢冶金、绿钢”的链条真正打通。

值得强调的是，氢冶金短流程的降碳不只来自工艺替换，也来自全流程的数字化管控。张宣科技通过覆盖十余万个数据点的系统，对氢基直接还原铁使用量、余热回收与绿电占比做实时监测与追溯，使低碳属性可被客户与监管机构核验。这种“技术优势转化为用户感知”的能力，正是绿钢叩开欧洲高端市场的关键支撑。

技术研判：氢冶金已从“跟跑”走向“并跑”

张宣科技的路径表明，氢冶金已具备在工业核心流程中大规模替代化石能源的技术条件。其研发的国内首套具有自主知识产权的氢冶金—电炉短流程技术体系，已形成技术产业化输出能力，并申请氢冶金相关专利八十九项、获授权三十三项，申报相关标准十一项、立项七项。从技术领先到标准引领，氢冶金正在完成更高维度的跨越。

但需明确，氢冶金的规模化仍受绿氢成本与供给约束：氢基竖炉的还原气目前仍部分依赖焦炉煤气，全绿氢还原的纯度、成本与连续供应仍是工程攻坚点。对行业的前景判断是，氢冶金不会一蹴而就替代长流程，而会在绿电资源富集、出口导向型高端材料两类场景率先放量，用“绿钢”的低碳属性换取国际市场的绿色溢价。

-本文参考资料来源于（企业）河钢集团张宣科技公开技术资料与产线信息；（机构）河北省发展改革委、国家发展改革委等主管部门文件；（媒体）央视新闻、中国钢铁新闻网、中国冶金报、河北省生态环境厅等公开报道。

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作者：

方晴