超临界水气化驱动氢冶金（竖炉-电弧炉）：低碳化路径与技术挑战

饶胜辉; 伊磊; 吴宇辉; 钟立虎; 陈泊宏; 王乐; 彭智勇; 陈斌

doi:10.16056/j.2096-7705.2026.01.007

能源研究与管理 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (1) : 56 -64. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.01.007

超临界水气化驱动氢冶金（竖炉-电弧炉）：低碳化路径与技术挑战

饶胜辉, 伊磊, 吴宇辉, 钟立虎, 陈泊宏, 王乐, 彭智勇, 陈斌

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摘要

为探索钢铁工业深度脱碳路径，本文提出超临界水气化耦合制氢-竖炉-电弧炉的集成系统。通过分析其工艺流程、核心技术与性能指标，评估技术可行性及工程挑战。结果表明：该系统可高效转化木质素、污泥等有机废弃物，在500～600℃、22～25 MPa下生成H₂体积分数超60%的富氢合成气；2 000 Nm³/h规模系统氢-热联产效率83.66%，产氢速率197 kg/h。合成气用于氢基炼铁，直接还原铁金属化率超90%，电弧炉炼钢能耗降15%以上。系统减排潜力显著，竖炉-电弧炉工艺比高炉-转炉工艺减排47.45%；结合超临界水气化的碳中性特性以及高捕集率的碳捕集利用与封存CCUS技术，可实现近零碳甚至负碳运行，且下游工艺已通过工业化验证。系统尚存设备腐蚀、催化剂失活等挑战，需突破核心技术，加快中试与示范，推动钢铁行业低碳转型。