2023年，山西省鋼鐵行業產量排名全國第五，碳排放占全省比重超過20%，是減碳的重點部門。自然資源保護協會（NRDC）與合作伙伴的研究表明，由于絕大部分高爐設備仍處在“壯年期”，山西鋼鐵行業以長流程為主的生產結構在未來10年內難以改變，在氫基直接還原技術大規模應用之前，還需要借助高爐富氫（純氫）冶煉作為脫碳轉型的過渡方案，降低碳排放強度，提高企業競爭力。

高爐是鋼鐵行業長流程中的主要碳排放資產，也是鋼鐵廠壽命最長、資本最密集的資產之一。公開數據顯示，目前山西省高爐長流程產能占比超過95%以上，集中于2017年左右投產。若以高爐的核心設備平均10-15年使用壽命計算，絕大部分的高爐仍處在“壯年期”，提早轉型可能造成資產擱淺。國際能源署(IEA)《鋼鐵技術路線圖》報告顯示，全球鋼鐵廠平均在投產25年后才會對主要資產進行更新投資決策。因此，在2030年之前，以高爐為核心的長流程碳排放問題是減少鋼鐵碳排放、實現山西鋼鐵行業碳達峰的關鍵挑戰之一。

面對“雙碳”目標和行業高質量發展的雙重挑戰，山西省在《工業領域碳達峰行動方案》中提出，要推廣應用高爐富氫（或純氫）冶煉、非高爐富氫（或純氫）冶煉等低碳冶金工藝技術、有序發展電爐鋼等一攬子脫碳轉型措施。從工藝路線上看，高爐屬于傳統碳冶金工藝，以焦炭作為還原劑，在高爐中與鐵礦石發生反應生成鐵。而高爐富氫冶煉是氫冶金工藝，在不大規模調整現有工藝結構的情況下，使用氫代替焦炭作為還原劑進行風口噴吹，在高爐內與鐵礦石反應。這樣從源頭上減少了高碳能源的消耗，從而降低了高爐碳排放。

國外一些大型鋼鐵生產企業對高爐富氫冶煉技術的探索取得的進展，對富氫技術的發展前景和減排效果提供了可參考的數據。印度塔塔鋼鐵公司（TataSteel）通過高爐噴吹40%氫氣減少了10%的二氧化碳排放；日本最大的鋼鐵制造商新日鐵（NipponSteel）通過該技術減少了33%的二氧化碳排放，是目前已知的高爐噴氫技術減排二氧化碳的最高值。近年來，山西的鋼鐵企業對高爐富氫冶煉技術進行了一些探索，積累了一些經驗。晉南鋼鐵集團于2021年建成全國首個1860立方米高爐大規模噴吹化工富氫氣體的工業化應用工程，目前噸鐵噴吹30立方氫氣，可減少12公斤焦炭消耗。按企業現有鐵水年產量640萬噸計算，一年可減少焦炭消耗7.7萬噸，減少二氧化碳排放24萬噸。按目前山西噸鋼碳排放1.5噸計算，可減少2%的碳強度。

按山西高爐投產年份和使用壽命測算，預計到2027年，山西鋼鐵企業將對高爐核心設備爐襯進行大規模翻新改造，這是高爐技術創新、規模應用高爐富氫冶煉技術的最佳時機。到2030年，若全省30%的高爐采用該項技術，且該項技術減排效果可提升至10%。基于自然資源保護協會與合作伙伴的研究，對全省高爐粗鋼產量的基準情景預測（4624萬噸），到2030年，山西的噸鋼碳排放強度與當前相比可減少約208萬噸的二氧化碳排放。

因減排潛力大、技術成熟、且成本較低，全廢鋼短流程工藝可望成為鋼鐵行業主要的脫碳轉型路徑。但由于廢鋼蓄積量不足且回收體系不健全，加之山西鑄造業也需要大量的鑄造廢鋼，山西并不適合在短期內大規模推廣長流程鋼鐵企業轉型全廢鋼短流程煉鋼。目前，山西發展高爐富氫冶煉還存在一些問題，例如，對于噴氫濃度的安全范圍尚未有定論，上述已有實踐中，對噴氫的量也不盡相同。山西氫冶金使用的是來自焦化企業的工業副產氫，即“灰氫”，雖然可以實現一定的減排效果，?但使用灰氫的氫冶金并不符合低碳鋼鐵標準。

?隨著山西省焦化行業逐漸收縮，副產氫供應量也將隨之減少，需要加快由“灰”到“綠”的轉變。在零碳鋼鐵的技術尚未成熟、經濟性仍較低時，高爐富氫冶煉可作為鋼鐵行業脫碳轉型的過渡方案，但并不是終極解決方案，更不是鋼鐵企業高爐延壽之舉。山西鋼鐵行業仍需積極發展非高爐富氫（或純綠氫）冶煉等低零碳技術，加快“高爐—轉爐”長流程制鋼向“純氫基豎爐+電爐”短流程制鋼轉型，盡早實現鋼鐵行業凈零目標。（作者：自然資源保護協會（NRDC）劉季熠   王雅玲   王佳）