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河钢: 领跑新赛道 "氢"动新未来

中国冶金报中国钢铁新闻网

余天门李巍报道

罗文琛摄影

全球首例120万吨氢冶金示范工程一期获圆满成功,迄今已安全顺利连续生产一年多,各项技术经济指标稳定保持国际先进水平。

启动实施全球首例“氢基竖炉-近零碳排电弧炉”新型短流程项目,填补我国钢铁工业面向碳中和目标的工艺路径空白。

推进《低碳排放产品发展规划(2023-2026)》,启用HINEX Steel低碳排放产品品牌标识,推动产业链上下游构建绿色低碳钢铁供应链。

布局建设中国首个钢铁工业绿色转型示范区,擘画氢启未来更为美好的蓝图。

…………

锚定“双碳”,向氢而行。河钢集团(以下或简称河钢)始终秉承“为人类文明制造绿色钢铁”理念,在行业内率先发布绿色低碳发展行动计划和技术路线图,率先实施氢能技术研发和产业化应用,持续引领钢铁行业绿色低碳发展;聚焦“高端化、智能化、绿色化”发展方向,不断推进“钢铁向材料、制造向服务”转变,以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能,培育和发展新质生产力,奏响“人、钢铁、环境和谐共生”的绿色低碳高质量发展交响曲。

河钢氢冶金示范工程成为中国钢铁史乃至世界钢铁史上由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”转变的重要里程碑,引领钢铁行业迈入“以氢代煤”冶炼“绿钢”的时代。图为河钢氢冶金示范工程外景。

“氢”启未来引领绿色变革

清晨,微风拂过,河钢集团张宣科技氢冶金公司生产区域内的绿植迎风摇曳,令人心旷神怡。

“这个装备是氢基竖炉,是氢冶金示范工程的核心设备,使用氢气代替焦炭进行直接还原,每天生产高洁净直接还原铁1500余吨,所有生产操作由数字化系统智能控制,已成为行业绿色低碳转型的新地标。”张宣科技氢冶金公司副总经理吕志敏自豪地说。

置身张宣科技氢冶金公司生产区域,传统高炉被充满科技感的银白色氢基竖炉取代,职工在现代化、智能化的主控室内精准操控着,氢气与高品质球团在高温高压下直接还原生成金属铁,并源源不断地为电炉、特材工序提供高品质原料。

氢能是21世纪全球公认的最具发展潜力的清洁能源,氢冶金是钢铁行业低碳绿色转型的重要技术路径。河钢全球首例120万吨氢冶金示范工程一期已安全顺利连续生产一年多,成为中国钢铁史乃至世界钢铁史上由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”转变的重要里程碑,引领钢铁行业迈入“以氢代煤”冶炼“绿钢”的时代。

氢冶金示范工程优势何在?

——示范意义重大。河钢氢冶金示范工程是以氢作为大工业生产能源应用的第一例,为钢铁行业摆脱对传统化石能源的深度依赖提供了全新路径,将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革。

——减排效果显著。与同等规模的“高炉+转炉”传统长流程工艺相比,河钢氢冶金示范工程一期可实现二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放分别减少约70%、30%、70%、80%以上,年可减少二氧化碳排放80万吨。

——产品绿色经济。河钢氢冶金示范工程安全顺利连续生产绿色DRI(直接还原铁)产品满一年,DRI产品金属化率达到国际先进水平,可作为高端材料制造的高品质洁净原料,是替代电炉废钢特别是高品质废钢的重要原料。

河钢全球首例120万吨氢冶金示范工程一期实现安全顺利连续生产,各项关键技经指标达到国际先进水平。图为河钢氢冶金示范工程生产的绿色DRI产品。

配套二氧化碳捕集和精制系统,将少量来自一氧化碳还原反应产生的二氧化碳进行精准捕集后,进而脱水、加压,精制成工业级液体二氧化碳和食品级液体二氧化碳,年产二氧化碳副产品约6万吨。

——技术全面引领。河钢连续两年举办氢冶金国际研讨会,并发布《氢冶金技术发展蓝皮书》,参与成立氢冶金标准联合工作组并担任组长,助力建立科学的氢冶金标准体系,加快形成与我国能源条件相适应的标准化氢冶金技术路线。

河钢依托氢冶金示范工程生产DRI的低碳排放、高纯净度等优势,持续发力打造低碳钢、绿钢品牌产品,构建绿色钢铁材料供应链。图为河钢集团张宣科技特材研制产线。

河钢落地实施我国首个“氢基竖炉-近零碳排电炉新型短流程技术开发与应用”项目,该项目被列为国家发改委核心技术攻关专项。

河北省“氢冶金低碳技术重点实验室”项目加紧建设,定位于氢基竖炉、富氢喷吹和新工艺流程方面的基础研究与中试实验,将形成一批氢冶金绿色低碳冶炼方面的共性和专有核心技术。

河钢通过规范化、系统化地实施氢冶金示范工程综合分析,逐渐摸索出最佳技术参数,张宣科技起草制定的《炼钢用氢基竖炉直接还原铁》和《氢基竖炉直接还原用球团》两项行业标准获工信部批准立项;起草制定的《焦炉煤气制高纯氢制备工艺技术要求》和《焦炉煤气制高纯氢转化工艺安全技术要求》两项团体标准已在全国团体标准信息平台发布生效,填补了行业空白。

截至目前,河钢已申请氢冶金相关专利54项,其中发明专利33项,启动编制国家及行业标准11项;“首例基于焦炉煤气零重整工艺的直接还原铁-电弧炉流程”获得世界钢铁协会第14届“Steelie奖”之“低碳生产卓越成就奖”。

——产业后劲十足。河钢率先建设氢冶金产业园,通过共建绿色氢能产业链等,打造全球氢冶金原创技术策源地;开展氢冶金专项攻关,实现核心设备国产化,构建具有河钢特色的氢冶金知识产权体系,具备技术产业化输出能力,建成全球领先的氢冶金生产与科研基地。

创新赋能绿动美好未来

钢铁行业作为我国经济的基础性和战略性产业,是实现绿色低碳发展的重要领域。采用绿色环保工艺流程、生产碳排放为零或近零的“绿钢”产品,是钢铁行业绿色化发展的目标。河钢氢冶金示范工程的成功实践,让“绿钢”走进现实。

河钢在行业内率先发布绿色低碳发展行动计划和技术路线图,率先实施氢能技术研发和产业化应用,持续引领钢铁行业绿色低碳发展。图为中国金属学会和河钢共同主办的2023年氢冶金国际研讨会现场。

5月23日,在张宣科技近零碳炼钢中试基地生产现场,技术人员通过前移精炼炉部分功能,首次实现电弧炉内还原气氛冶炼,同时配加部分绿色DRI产品,在提高添加返回料合金收得率的同时,产品成分、纯净度等性能满足客户的个性化需求。

河钢聚焦国家战略需求及先进制造业发展方向,依托氢冶金示范工程生产DRI的低碳排放、高纯净度等优势,推进以短流程高端装备零部件用特材为典型的低碳产品研发应用,面向客户提供内燃机用热端材料、航空航天级特种合金、高端模具用材料及一体化综合服务解决方案。

河钢采用EAF+LF+VOD(电弧炉+钢包精炼炉+真空精炼炉)三联工艺,成功研发生产出绿色高端模具钢,实现了冶炼过程的近零碳排放,这是行业内首次将该绿色冶金工艺应用在特材领域。

张宣科技首批30CrMoA抽油杆绿色特钢棒材产品使该公司成功入围世界500强企业合格供应商,得到终端客户认可,并追加订单;绿色镀锌丝产品出口海外,为高质量共建“一带一路”注入“锌”动能;成功开发因瓦合金、哈氏合金、耐蚀合金、高强不锈钢、高温合金等60余种新材料,稳定供货汽车制造、石油化工等行业知名客户。原料绿色、工艺绿色,该中试基地量身打造的“绿钢”着实热卖了。

河钢聚焦国家战略需求及先进制造业发展方向,推进高端绿色材料研发应用,提供一体化综合服务解决方案。图为河钢集团张宣科技特材研制产线。

“我们将依托新型短流程工艺,生产绿色汽车用钢、高端航空航天等绿色低碳新材料,深度链接高端用户,共建全球绿色钢铁材料供应链。”张宣科技技术中心常务副主任杨永强表示。

聚力创新,打造零碳示范。3月29日,全球首例“氢基竖炉-近零碳排电弧炉”新型短流程项目在张宣科技正式启动实施。作为国内规模化“氢冶金”技术的先行者,河钢依托氢基直接还原铁-电弧炉流程产线,积极布局绿色新技术和新要素的优化组合,加快打造以“氢冶金+电弧炉”炼钢工艺流程为核心的绿色新质生产力。

“氢基竖炉-近零碳排电弧炉”新型短流程项目作为中国钢铁工业协会确定的世界前沿八大低碳共性技术方向之一,由河钢联合北京科技大学,以冶炼过程碳近零、能量来源碳近零、原料生产碳近零为指导,聚焦氢基直接还原铁高品质低碳制备、电弧炉炼钢绿电高效供能、电弧炉配加直接还原铁冶炼等核心技术,系统开展“氢基竖炉-近零碳排放电弧炉”炼钢关键技术研发和工程应用研究,最终实现粗钢近零碳排放目标,助力绿色高品质钢铁材料的研发和推广。

结合下游行业的技术需求,河钢实施《低碳排放产品发展规划(2023-2026)》,为用户提供绿色低碳材料创新方案。河钢重点推进氢冶金电炉工艺(HYMEX)、氢冶金电炉生产汽车板组合工艺(HYMEX-T)等6种工艺,重点打造高档次汽车板、高档次家电板等6类30余个典型牌号产品,按低碳排放钢、“绿钢”、近零碳排钢划分为5个产品等级。到2026年,河钢将具备741万吨低碳排放产品的生产能力。

以“氢”联通能源与制造,河钢持续让钢铁的“含金量”更高、“含绿量”更丰富、“含新量”更充沛。厚植低碳、厚植未来,河钢全速领跑绿色发展新赛道,让低碳、零碳、负碳创新竞相绽放,用绿色钢铁创造更可持续的美好未来。

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