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從2021年9yuemohegangxuanganggangtiechannengquanbuguantingkaishi，zhejiabainiangangchangyizhangxuankejidexinxingxiangkuaisujueqi，quanmianjinruzhuanxingshengjiqi。liangnianshijian，zaizhejiayuanweihegangxuangangdechangzhishang，jueqileyizuokejizhicheng。tongguochizhiyihengzoulvseditanfazhan、高水平科技自立自強之路，張宣科技實現了華麗蝶變，轉型成為世界氫冶金的先行者、特鋼新材料的引領者，為鋼鐵行業實現高質量發展提供了有益借鑒。《中國冶金報》今日聚焦張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示範工程的出世軌跡，探尋其在氫冶金新賽道上的磅礴動能。
初秋時節，冬奧之城崇禮再次吸引了世界目光。9月5日―9月7日，由河鋼集團和中國金屬學會共同主辦的2023年氫冶金國際研討會召開，來自12個國家和地區的專家學者、科研人員齊聚一堂，實地考察以氫作為大工業生產能源應用的第一例――河鋼全球首例120萬噸氫冶金示範工程，共同探討世界鋼鐵工業綠色低碳發展的技術應用與推廣路徑。
“未來，鋼鐵將承載著低碳、綠色、智能等多種創新元素，氫冶金作為低碳冶金的革命性創新技術，在行業未來發展中將大有作為。”世界鋼鐵發展研究院院長，河鋼集團黨委書記、董事長於勇表示。
（圖源：河鋼集團）
技高一籌，推動工藝變革
不久前，河鋼集團張宣科技傳出消息稱，全球首例氫冶金示範工程綠色DRI（直接還原鐵）產品日產量達到1617噸，趨於滿負荷生產，DRI產品金屬化率提升至94%以上。
“我們要充分利用全氧富氫低碳還原工藝，在保證氫基豎爐長周期穩定順行的基礎上，進一步提高綠色DRI產品質量。”張宣科技氫冶金公司總經理路鵬這樣叮囑企業技術骨幹。
路鵬提到的這項還原工藝技術，恰是由河鋼、東北大學、張宣科技聯合在全球首例富氫氣體（焦爐煤氣）零(ling)重(zhong)整(zheng)豎(shu)爐(lu)直(zhi)接(jie)還(hai)原(yuan)氫(qing)冶(ye)金(jin)示(shi)範(fan)工(gong)程(cheng)研(yan)發(fa)建(jian)設(she)中(zhong)總(zong)結(jie)提(ti)煉(lian)的(de)實(shi)質(zhi)性(xing)創(chuang)新(xin)成(cheng)果(guo)，可(ke)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)煉(lian)鐵(tie)生(sheng)產(chan)中(zhong)碳(tan)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)。通(tong)過(guo)設(she)計(ji)相(xiang)應(ying)的(de)爐(lu)型(xing)及(ji)工(gong)藝(yi)，間(jian)接(jie)還(hai)原(yuan)區(qu)金(jin)屬(shu)化(hua)率(lv)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)85%～95%；采用全氧使自身反應器還原產生的煤氣實現循環利用，可以實現降碳40%以上的目標。“全氧富氫低碳還原熔化煉鐵係統及煉鐵方法”也獲得了國家發明專利授權。
在技術的加持下，張宣科技領跑氫冶金新賽道。
一方麵，張宣科技借助平台優勢，積極參與氫冶金標準聯合工作組工作，幫助建立科學的氫冶金標準體係；基於東北大學創新研究成果，成功實施PMC粉球團工業生產試驗，高品質多參數耦合球團礦抗壓強度、粒級、品位均100%合格；與河鋼、東北大學聯合共建河北省氫冶金低碳技術重點實驗室，定位於氫基豎爐、富氫噴吹和新工藝流程方麵的基礎研究與中試實驗，將形成一批氫冶金綠色低碳冶煉方麵的共性和專有核心技術；與西安交通大學協同攻關，以氫能與碳中和產業創新發展為核心，加強低碳、清潔能源轉化應用技術的開發合作。
lingyifangmian，zhangxuankejijijikaizhanzizhujishugongguan，zaiguoneishouchuangweijingxitongshendutuonaigongyijishu，zaichongfenxifujiaolumeiqiliudejichushang，jiangdiqitizhongyouhaichengfennaidehanliang，shinaicongchuantongjiaohuaxifuchulihoude200毫克/立方米～300毫克/立方米降至5毫克/立方米，為氫冶金示範工程提供了潔淨氣源；充分利用CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）係統進行碳捕集，並通過脫水、加壓等工藝，精製成工業級液體二氧化碳和食品級液體二氧化碳，年生產二氧化碳副產品約6萬噸；結合氫基DRI產品特性，創新采用氮氣密封工藝技術，同時設計筒倉石梯，有力保證了綠色DRI產品質量；成功實施氫基DRI粉礦壓塊實驗，提高了DRI產品的綜合利用率。
張宣科技氫冶金示範工程技高一籌，為鋼鐵行業轉變能源結構、實現工藝革命提供了全新路徑、創造了全新場景，吸引了眾多國際頭部企業到現場考察。截至目前，張宣科技已申請氫冶金相關專利44項，啟動編製行業標準7項。
圖為張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示範工程外景。（羅文琛 攝）
以氫代碳，激發綠色潛力
置身張宣科技氫冶金項目現場，隻見傳統高爐被氫基豎爐取代，映入眼簾的是一個個銀白色的反應罐，以及密布的管道和閥門、儀表，現代化科技工廠的氛圍感十足。
“這些反應罐和管道內流通的是焦爐煤氣，焦爐煤氣本身含有55%～65%的氫氣，可直接利用，還有15%的甲烷可分解為氫氣和一氧化碳二次利用，最終還原氣體中的氫碳比可以達到8∶1以上，是目前工業化生產中含氫比例最高的氣基豎爐直接還原工藝。”張宣科技氫冶金作業區作業長呂誌敏對《中國冶金報》記者說。
與傳統工藝相比，氫冶金以氫代碳，帶來的是冶金工業能源結構、工藝結構的示範性、關鍵性、顛覆性變革。“gaoluliantieshibatiekuangshihejiaotanyiqijiarugaolu，liyongjiaotanzairanshaoguochengzhongchanshengdeyiyanghuatanbatiecongtiekuangshilihaiyuanchulai，paifangdeshieryanghuatan。erqingyejinyiqingqiweiranliaohehaiyuanji，qingqiyutiekuangshizaigaowengaoyaxiazhijiehaiyuandedaojinshutie，paifangdeshishuizhengqi，congyuantoushangjiejueletanpaifangwenti。”張宣科技技術中心副主任李洋將兩種工藝進行了對比。
一組亮眼數據彰顯了張宣科技氫冶金示範項目的減排優勢：與同等生產規模的傳統高爐+轉爐長流程工藝相比，張宣科技氫冶金示範項目每年可分別減少二氧化碳70%、二氧化硫30%、氮氧化物70%、粉塵顆粒排放量80%以上；每年減少碳排放80萬噸，相當於塞罕壩林場1年的固碳量。
張宣科技還成立了氫冶金技術開發部，進一步完善氫冶金技術路線和工藝方案，推動氫冶金項目實現近零碳生產，達到世界領先水平；采用“數字孿生”技術建立氫冶金智能控製係統，將產線克隆到雲端，對壓縮機、豎爐等設備進行在線監測、智能診斷，為降碳插上智能化的“翅膀”；創新操作法，通過優化豎爐頂溫，逐步增加工藝氣流量，加快排料速度等措施，降低氣體消耗。今年8月份，張宣科技氫冶金示範工程焦爐煤氣、氮氣消耗環比分別降低14.9%和12.7%。
張宣科技還對氫冶金豎爐反應器進行了優化設計，預留了“綠氫”切換功能，無需大規模改造即可直接開展切換為更高比例富氫還原氣、純氫，並將之作為還原氣的工業試驗，為實現100%“綠氫”豎爐直接還原提供了有利條件。
“氫冶金這項更加綠色、更具低碳發展潛力的技術路線必將成為行業頭部企業的選擇。”張宣科技技術中心常務副主任楊永強說。
來源：中國鋼鐵新聞網
中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
通訊員 魏清源 記者 李巍 報道
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