国家标准计划《氢基竖炉直接还原炼铁技术规范》由 605（中国钢铁工业协会）归口 ，主管部门为中国钢铁工业协会。

主要起草单位 河钢集团有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、中冶京诚工程技术有限公司 、中钢设备有限公司 、宝钢湛江钢铁有限公司 、中晋冶金科技有限公司等 。

2022年，工信部、发改委、生态环境部等3部委联合发布了“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）。

意见中明确提出要深入推进绿色低碳，制定氢冶金行动方案，加快推进低碳冶炼技术研发应用。

随着大气温室效应增加引发全人类广泛关注，降低碳排放已成为全球性的发展趋势。

为了应对全球发展“低碳经济”的挑战，承担减排责任，习主席代表中国对世界做出庄严承诺“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”。

因此，钢铁行业作为我国工业主要的碳排放行业之一，如何降低吨钢能耗和排放，实现钢铁冶金流程的绿色化和低碳化（甚至无碳化），是我国钢铁工业实现可持续发展的重点方向。

工业革命以来，钢铁生产一直以煤炭作为主要能源。

传统钢铁工业主要以“高炉+转炉”长流程为主，其冶炼工序繁多、能耗与污染排放量大。

从钢铁生产各工序的碳消耗情况来看，每生产1吨钢需要消耗约546kg标准煤，碳排放为1610kg，而“烧结+球团+焦化+高炉”的铁前系统占据了总能耗的85%左右和总碳排放的95%左右。

研究表明，依靠传统高炉炼铁的技术进步已经很难大幅度减排，很有必要开发新能源替代传统以碳为主要能源的冶金工艺。

氢气作为一种清洁、可持续、高效的能源载体正在吸引越来越多冶金工作者的关注。

在冶金领域，氢气是一种高效的还原剂，扩散速度约为一氧化碳的4倍，其还原产物水的扩散速度约为二氧化碳的1.5倍。

可见，氢还原比碳还原的效率更高，而且氢气还原产物是水，没有温室气体产生，所以用氢冶金替代传统碳冶金是最佳的低碳冶金路线之一。

氢基竖炉直接还原炼铁技术是采用富含H2的还原性气体（或可以重整转化为以H2为主的还原性气体）为气源，如焦炉煤气（含50%~60%左右的H2）、石化企业富氢尾气（含50%~80%左右的H2）、纯氢气等等，生产直接还原铁的低碳冶炼技术。

该技术在节能环保、绿色冶炼、优质高效等方面技术和产品优势显著：一是流程短，取消了焦化、烧结工序；二是工艺温度在1100℃以下，比高炉1350℃-2000℃低得多，能耗大幅降低；三是产品洁净度高，化学成分稳定，硫、磷、氮以及有害金属元素等微量；四是大幅降低碳排放，合计吨钢碳排放降低60%以上；五是污染物减排效果明显，二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量大幅降低；六是工艺布置紧凑，占地面积减少50%以上。

为了响应国家“碳达峰、碳中和”战略部署，我国钢铁行业也在加速开展氢气竖炉冶金的工艺技术实践，开发核心技术和关键装备。

目前，国内中晋太行年产30万吨DRI的焦炉煤气-竖炉直接还原项目已进行生产，河钢集团120万吨氢冶金工程示范项目一期工程进入到生产阶段，宝武湛江百万吨氢冶金工程正在施工阶段，国内其他企业也在纷纷尝试采用该项技术实现低碳发展。

但目前为止，我国尚未有此类技术、装备、生产和安全环保、产品质量等方面的执行标准。

由于氢气竖炉冶金工艺更接近化工工艺，但从工作压力、设备精度、工艺运行等等方面还远远达不到化工设计要求。

目前，实施工程均采用化工标准为参考，其实对工程材料、设备质量、安全和消防等要求都过于苛刻，造成投资大幅增加和不必要的浪费。

目前，世界范围内成熟的气基直接还原技术的工业生产方法主要有两种，即以Midrex（美国-日本）为代表的常压竖炉法和以ENERGIRON（墨西哥-意大利）为代表的高压竖炉法。

这两种方法其工艺简述如下： （1）常压竖炉法：在常压（0.1MPa）条件下，使用天然气兑入循环的工艺还原气体回路后，经过气体加热重整将CH4变为CO、H2气体，再进入到还原竖炉进行生产直接还原铁。

原料采用高品质氧化球团，产品为DRI，可以是冷态、热态或热压块。

这种方法对还原设备制造要求稍低，但不能生产高碳DRI产品。

（2）高压竖炉法：在高压（0.8MPa）条件下，使用天然气兑入循环的工艺还原气体回路中直接加热，再进入还原竖炉进行生产直接还原铁。

原料采用高品质氧化球团，产品为DRI，可以是冷态、热态或热压块。

这种方法对设备制造要求较高，可生产含碳量较高的DRI产品。

这两种方法均使用天然气为气源，且都可以生产高品质DRI，但至今还没有直接使用焦炉煤气等富氢或全氢气体进行工业化的生产案例。

我国由于缺少天然气，但富产焦炉煤气、石化富氢尾气，这些是优于天然气的还原气源，而且未来可能还会有大量廉价氢气供给，这些都为氢基直接还原技术的发展奠定了良好基础。

因此，制定行业氢气竖炉冶金技术标准已经非常急迫，这不仅对促进钢铁工业实现绿色、可持续发展的战略目标具有重要的现实意义，也是促进新时代我国冶金行业实现高质量发展的重要方向，更是为引领国际钢铁行业发展贡献出中国智慧和中国方案。

本标准适用于新建以氢气（或富氢）气体为主要还原剂的直接还原技术。 本标准主要技术内容包括氢气竖炉直接还原炼铁技术的术语和定义、原理及流程、技术要求、设备要求、操作要求、辅助设施、验收要求、安全环保要求、产品质量要求、条文说明等。