王国栋院士：建设跨系统运行的工业互联网系统，彻底解决钢铁行业的碳排放问题

 

氢能源是21世纪着力发展的清洁能源。现在制氢的方法主要有3种：第一种是利用现有化石能源得到富氢气体；第二种是电转气，也即电解水制氢，由于电解水成本高，实用有一定的困难，若可再生能源能大规模应用，则可大幅降低成本；第三种是利用核能制氢，只要核能制氢有足够的安全性，则是非常理想的方法。

核能制氢虽然看起来比较遥远，但是随着超高温核反应堆的技术水平和安全性的不断提高，有可能异军突起，得到迅速发展。据中核集团董事长余剑锋2019年介绍，高温气冷堆是中国自主研发的具有固有安全性的第四代先进核能技术，具有安全性好、出口温度高等优势，其高温高压的特点与适合大规模制氢的热化学循环制氢技术十分匹配，被公认为最适合核能制氢的堆型。一台60万kW高温气冷堆机组可满足180万t钢对氢气、电力及部分氧气的能量需求，每年可减排约300万t CO2，减少能源消费约100万t标准煤。中国在高温气冷堆技术领域已居世界领先地位，已建成并运行10MW高温气冷实验堆，20万kW高温气冷堆商业示范电站预计将于2020年建成投产。中核集团联合清华大学已启动60万kW高温气冷堆商用核电站的项目实施工作，基本完成其标准设计和评审，并启动了厂址选择工作。

考虑到核能制氢的优势，中核集团与中国宝武钢铁集团、清华大学签订了有关合作框架协议，致力于打造世界领先的核冶金产业联盟，开启了产学研用一体化合作新局面。三方有望强强联手，扎实推进核心技术的研发以及科研成果的转化与市场推广。

 

结论

 

低碳减排是钢铁行业面临的最紧迫的问题。高炉-转炉流程应重点发展以氢代焦等为代表的低碳高炉炼铁技术，而特钢生产系统则应以发展富氢气基竖炉直接还原技术为主，制备高端特钢产品。基于CCU思想，利用冶金废气制造化工产品是高炉-转炉流程最彻底、最合理、最可持续的减排方式，应当汇聚冶金、化工、能源、信息等行业的技术力量，加紧实施神威CCU（SCENWI CCU）项目，进行冶金废气的捕集、输送、处理以及化工工艺与产品开发，同时基于工业互联网平台建设冶金-化工-能源三大系统密切结合、协同管控、稳定运行的工业互联网系统，从根本上解决钢铁行业的碳排放问题。