张宣科技氢冶金项目实现安全连续生产

本文转自：张家口日报

“以氢代煤”冶炼“绿钢”

张宣科技氢冶金项目实现安全连续生产

本报讯（记者 王大庆 郭霞 王春亮）位于宣化区的河钢集团张宣高科科技有限公司氢冶金项目现场，一座118米高的氢基竖炉巍然耸立，竖炉周围簇拥着水处理、加热炉、二氧化碳脱除等装置，高低错落的通廊、密集架设的管道将各个装置连接，整套设备平稳运行。自去年底全球首例采用“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术的氢冶金示范工程全线贯通以来，经过一段时间运行，今年5月，项目正式实现安全、连续、顺利生产。

“这些反应罐和管道内流通的是焦炉煤气，焦炉煤气经过深度净化、脱除杂质，加压进入氢基竖炉内，之后该气体的主要成分氢将与铁矿石进一步发生反应。”张宣科技氢冶金作业区作业长吕志敏一边说，一边手指管线描述大致流程。置身现场，氢冶金与传统炼铁工艺在观感上差别很大。传统高炉被氢基竖炉取代，一个个银白色的反应罐，密布的管道和阀门、仪表，也是传统高炉炼铁所没有的，这里更像一座绿色工厂。

采用氢气作为还原剂和过程燃料，是氢冶金与传统高炉炼铁本质的不同。“高炉炼铁是铁矿石和焦炭反应，将铁矿石中的氧化铁还原成单质铁，变成铁水。而氢冶金是氢与铁矿石反应，置换出铁矿石中的氧，整个过程是气体与固体的反应。”吕志敏将两种工艺进行对比，与传统工艺比，氢冶金在实现传统化石能源替代的同时，也改变了整个冶金的生产流程。当前，钢铁企业普遍的冶炼工艺是“高炉+转炉”的模式，在高炉冶炼出铁水，再经转炉熔炼成钢，这种模式被称为长流程炼钢。氢冶金技术省去高炉等流程，所产出的D RI（直接还原铁）产品直接转入电炉，工艺流程环节减少，复杂度也大大降低。

能源的转换，加上冶炼流程的缩短，氢冶金带来最直接的改变是碳排放量的变化。对此，全程参与氢冶金项目的张宣科技技术中心副主任李洋感受颇深。“传统的冶炼工艺，以含碳量高的煤和焦炭作为燃料，每生产一吨钢，约排放2吨二氧化碳，其中有1.6吨至1.7吨在高炉环节产生。而氢冶金使用的焦炉煤气，本身含有55%至65%的氢气，可直接利用，还有15%的甲烷可分解为氢气和一氧化碳，最终，还原气体中的氢碳比达到8：1以上。”

李洋经历过高炉炼铁的鼎盛时代，他直言氢冶金是钢铁冶炼的重大技术革新。一组数据可以说明氢冶金的减排效果。据测算，与同等生产规模的“高炉+转炉”长流程工艺相比，氢冶金示范工程一期每年可减少二氧化碳排放80万吨，减排比例达到70%以上，同时二氧化硫、氮氧化合物、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上。

为了将减排效果做到极致，该氢冶金项目在规划时，还配套了二氧化碳捕集和精制系统。吕志敏告诉记者：“我们会将氢冶金过程中产生的部分二氧化碳捕集，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，预计生产一吨D RI产品可捕集二氧化碳约125千克，项目可年产二氧化碳副产品约6万吨。”而在特材研究制造产线上，一种用于制作高端模具的绿色钢材，它配加的主要原料是氢冶金项目生产的D RI产品，应用于特斯拉、大众新能源汽车等世界驰名企业。由于质量过硬，该种钢材今年以来订单量持续攀升，最高售价近4万元/吨。