“氢装”上阵 绿色冶金
——河钢集团张宣科技氢冶金公司技术创新引领行业低碳转型
(资料图片)
图为河钢集团张宣科技氢冶金示范工程外景。河北日报通讯员 罗文琛 摄
作为全球首例采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术的氢冶金示范工厂，它被称为钢铁行业低碳转型的“绿色地标”，成为业内“明星”，吸引众多慕名者前来参观学习。
特别是去年12月16日，120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通，标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出实质性步伐，为钢铁行业摆脱对传统化石能源的深度依赖提供了新路径。它凭借突出表现，获得集团年度特别荣誉团队、铁前技术提升创新创效优秀团队等多项殊荣。近日，它又传喜讯：荣获河北省五一劳动奖状。
它，就是位于张家口市宣化区的河钢集团张宣科技氢冶金公司（以下简称“氢冶金公司”）。“我们将弘扬劳模精神、劳动精神和工匠精神，持续强化技术攻关，补短板、锻长板，探索经验，努力为钢铁行业提供可推广复制的绿色低碳发展新模式。”面对沉甸甸的荣誉，氢冶金公司总经理路鹏如是说。
图为河钢集团张宣科技氢冶金示范工程外景。河北日报通讯员 罗文琛 摄
攻坚克难突破全流程氢冶金技术瓶颈
“与同等生产规模的传统高炉碳冶炼长流程工艺相比，氢冶金示范工程可实现二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放分别减少约70%、30%、70%、80%以上。”4月27日，指着120米高的氢气竖炉，路鹏颇为自豪地告诉笔者，对比传统冶金工艺，氢冶金示范工程一期每年可减少80万吨二氧化碳排放。
工艺技术变革的背后，是技术团队的勇于挑战、攻坚克难。
国外氢冶金通常用天然气制取氢气，但是我国天然气储量低，价格高，沿用国际上天然气制备的惯例在经济上不划算。“我们在对国外先进技术消化和吸收的基础上，加大原始创新力度，结合当地资源禀赋，采用炼焦的副产品焦炉煤气作为氢气来源。”氢冶金公司技术专家覃开伟介绍，焦炉煤气本身含有55%至65%的氢气，可直接利用，还有15%的甲烷可分解为一氧化碳和氢气，制氢成本更低。
气源如同“血液”，确保纯净度至关重要。面对焦炉煤气杂质多、气源成分稳定性差等难题，氢冶金公司技术团队对工艺线路反复优化调整，适用气源特性。“通过先进的微晶吸附技术将杂质气体深度净化、脱除。”覃开伟说，靠着一股子钻研到底的精神，氢冶金示范工程在低成本制氢、氢气直接还原、二氧化碳脱除等工艺流程中，研发了多项新技术。
少量来自一氧化碳还原产生的二氧化碳进行精准捕集后，实施脱水、加压，变为液态二氧化碳工业产品。该示范工程延伸出的二氧化碳捕集精制工艺路线，实现了二氧化碳变废为宝。
“泡”在一线开启专项攻关，破解技术升级的“密码”。氢冶金示范工程试运行后，发现回水废气含量较高，影响还原性气体用水的循环使用。氢冶金公司技术员褚润林立即牵头成立技术攻关团队，加班加点改进优化工艺，实现生产用水的安全循环利用，每年可节约用水费用20余万元。
把技术掌握在自己手里，氢冶金公司贯通了富氢气体净化、氢基竖炉还原、碳捕集及再利用、EAF洁净钢冶炼的氢冶金绿色短流程，突破了全流程氢冶金技术瓶颈，形成多项自有技术和核心成果。截至目前，该公司已申请氢冶金领域相关专利35项，启动编制国家及行业标准6项。
图为河钢集团张宣科技氢冶金公司技术人员检查设备运行情况。河北日报通讯员 李广明 摄
精益求精打造行业发展新标杆
氢冶金示范工程还原设备在生产中涉及高温高压环境，设备维检人员、点检人员和操作岗位人员很难直接通过常规的听觉、视觉、嗅觉等五感点检方式及时发现并处理问题，设备点检维护的工作量也随之加大。
办法总比问题多，氢冶金公司设备科的“技改达人”们经过反复推敲试验，设计并制作了一种符合连续作业生产特点、可依据现场条件任意组合和拆卸的点检设备。“用它开展点检作业，工作效率提升了两倍。”氢冶金公司设备科副科长全立新兴奋地说，“今年一季度，我们梳理完善了‘起重机械管理办法’‘加热炉设备点检、隐患排查手册’‘设备故障处理预案’等各类设备维护管理办法13项。”
“没有国内经验可供借鉴，这是挑战，也是机遇。我们盯紧盯细工艺流程、安全管理等各方面，完善细节，查缺补漏，总结经验，为钢铁行业提供绿色低碳发展的新方案。”路鹏说。
依靠技术创新，为安全生产护航。在氢冶金公司中控室内，各项设备的运行数据实时显示在大屏幕上。覃开伟介绍，氢冶金示范工程创新采用工厂数字孪生系统技术，通过遍布现场3000多个智能阀门和仪表，自动监测各区域各环节的参数变化，实现自动分析、自动调节，为安全生产提供了全新智能化、自动化解决方案。
氢冶金公司安全科职工任阳和同事张海平每天都要到竖炉现场进行巡检工作。“时刻紧绷安全弦，从技术、质量把控，再到现场管理和作业环节都不能掉以轻心。”任阳一边巡检一边熟练地做着各项记录。
树标杆，作示范，引领钢铁行业绿色发展。路鹏表示，氢冶金技术还可以与风能、太阳能等可再生能源结合起来。他们未来实施的氢冶金二期工程，将充分利用张家口丰富的可再生能源优势，应用风能制氢、太阳能制氢等绿氢冶金，真正实现零碳排放。（河北日报记者 郭晓通 通讯员 李 巍）
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