老钢铁基地怎样长出“近零碳工厂”

——九问河北钢铁如何焕新①

3月21日,张宣科技技术人员在检查氢冶金设备运行情况。 河北日报记者 贡宪云摄

编者按

习近平总书记强调,发展新质生产力不是忽视、放弃传统产业,要防止一哄而上、泡沫化,也不要搞一种模式。

中国钢铁看河北。钢铁业是河北的支柱产业之一,直接关系到全省经济社会发展和生态环境改善。以科技创新引领、以环保绩效创A倒逼……河北钢铁不再是“傻大黑粗”的旧模样,正在高端化、智能化、绿色化的道路上坚定前行。

即日起,河北日报推出《九问河北钢铁如何焕新》全媒体系列报道,记者深入全省各地钢铁企业,进车间、看产品、问变化,记录钢铁业向新而行的转型探索,讲述新形势下河北钢铁的创新故事。敬请关注。

3月21日,在位于张家口市的河钢集团张宣高科科技有限公司(以下简称“张宣科技”)采访时,记者发现一块红色牌子悬挂在墙上,上面写着13个大字:近零碳排电弧炉炼钢中试基地。

钢铁业是典型的高耗能高排放行业。这里咋做到近零碳排?

怀着好奇心,记者走进基地大门,只见生产线上,挺立着3个呈壶状的大家伙,不断“吃”进一堆堆灰黑色颗粒,最终“吐”出方块状、圆柱状模具钢锻件。

“这3个大家伙分别叫电弧炉、钢包精炼炉、真空精炼炉,探索应用了无碳氢氧烧嘴、低碳高效泡沫渣等一系列非涉碳技术,整体工艺被称为‘三联’工艺,实现了冶炼过程近零碳排。”张宣科技特材研制公司技术部副部长张利江说。

如今,“三联”工艺已在特材行业小有名气,公司一些客户签订订单时,特别点名必须采用“三联”工艺进行生产。

“三联”工艺只是近零碳排生产的一部分。那些看似普通的灰黑色颗粒,来头更大,是张宣科技鼎鼎有名的氢冶金产线产出的直接还原铁,生产全程无污染,堪称“国内独一份”。

原料绿色、工艺绿色,中试基地产出的“绿钢”,卖火了!

除了国内模具厂外,他们生产的“绿钢”还销往东南亚,首批34吨产品3月18日已发货,正在赶制第二批产品。

从氢冶金再到特材绿色制造,张利江用了一句颇有哲理性的话来概括:“绿色具有传递性。”

以氢冶金示范工程达产达效为契机,张宣科技探索建设我国钢铁工业首个“近零碳工厂”,加快绿色转型之路。

“万事开头难。”回顾氢冶金的创新历程,张宣科技氢冶金作业区作业长李利杰深有感触。

张宣科技前身是河钢集团宣钢公司。这是一家有着百年历史的老钢铁基地,曾为中国钢铁工业发展作出历史性贡献。2021年9月,这家企业退出高炉转炉传统钢铁冶炼装备的同时,也在苦苦思索今后的出路问题。

钢铁行业是碳减排的“主战场”。多年来,钢企传统方式节能减排的空间越来越小,要实现更进一步绿色转型,必须突破旧思维、开辟新赛道。

氢冶金,以“氢”代“碳”作为还原剂进行冶炼,可使钢铁生产摆脱对化石能源的依赖,从源头上解决碳排放问题,是未来钢铁行业发展的重要方向。

同时,钢铁冶炼副产品焦炉煤气中富含氢气,河北具有制取氢气的丰富资源和现实条件。

既有前瞻性,又有可行性。敢闯敢干、先行先试,张宣科技成为国内氢冶金领域第一个“吃螃蟹者”。

经过一年多的建设,2022年12月,张宣科技全球首例120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通,我国钢铁行业由“碳冶金”向“氢冶金”转变迈出关键性步伐。

“这是钢铁绿色冶炼技术的颠覆性创新。”李利杰解释,传统炼铁工艺是铁矿石和焦炭反应,将铁矿石中的氧化铁变成铁水。而氢冶金通过焦炉煤气制取氢气,氢与球团(由铁矿石等制成的冶金原料)反应,生成直接还原铁,全程无污染。

科技创新之路并非坦途。

由于进口氢冶金设备是以天然气为气基设计的,而张宣科技是以焦炉煤气为气基进行生产,带来很多“水土不服”的问题。

试生产阶段,设备无计划停机多,启机时间也长。每次停机,物料全部排空,带来极大的损失。

为此,他们对入炉气流量、顶温、焦炉煤气补给量等参数进行调整,并对排料工序进行优化,一次次试验。最难的一次,光调一个参数他们就花了3个月。

氢冶金工序复杂,操作画面80多个,关键参数10多个。经过对各参数反复调试,到2023年5月,该示范工程实现了安全顺利连续生产。

氢冶金产线运行时,需要先对焦炉煤气进行净化,去除硫、萘等对冶炼有害的物质。然而,这些有害物质的分子大小不一样,脱除标准各不相同,确定工艺路线非常艰难。

大分子怎么除?小分子又怎么除?经过上百次讨论,他们确定了使用分级、分段吸附的深度净化和再生回收方案。如今,净化回收的硫、萘等物质变废为宝,增加了企业收益。

“每项规程后面都有一个故事。”李利杰给记者拿来一本厚厚的氢冶金技术操作规程,这是一年多来生产和技术团队通力合作的创新结晶。

记者翻阅了一下,该规程共有200页,7个大项上百个小项,从开机点火、进料排料到常见故障排查等,各项规定相当细致。

独创的精细化操作规程,促进了产品质量提升。张宣科技直接还原铁关键指标达到世界先进水平,年碳减排量可达80万吨。

在“双碳”大背景下,钢铁下游行业越来越关注钢材产品的碳排放量,一些汽车企业已要求钢铁供应商提供汽车板产品的生命周期评价报告,并提出“绿钢”要求。

围绕构建绿色材料供应链,张宣科技累计开发精密合金、耐蚀合金等绿色高端新材料60余种,客户包括特斯拉、大众等世界驰名企业。

一盘更大的棋正在谋划布局。

特钢棒材技改工程开始设备安装、绿色汽车板单流板坯连铸机加紧建设……新的一年,更多绿色高端新材料项目将在张宣科技加速落地。

“等明年再来时,你会看到更大的变化。”李利杰告诉记者,他们正与上下游企业、高校、科研院所联手,重点建设氢冶金、新能源、新材料等五大产业园,打造中国首个钢铁工业绿色转型示范区,持续释放绿色发展新动能。(河北日报记者贡宪云)

记者手记

颠覆性创新更需要“闯拼干”

贡宪云

氢冶金,是钢铁行业发展史上具有里程碑意义的工程。

在张宣科技采访时,谈起最早参与氢冶金示范工程的情景,该公司技术和生产人员不约而同地提到了一个字:难。

难在哪儿?

国外氢冶金通常用天然气制取氢气。然而,我国天然气储量低、价格高。结合当地资源禀赋,张宣科技选择采用焦炉煤气作为氢气来源。这样的氢冶金工艺,属于颠覆性创新,全球没有成熟经验可循,只有自己摸索。

刚上手时,公司大多数人对进口设备和全新工艺知之甚少。可是,他们并没有被困难吓倒,一边请教专家,一边查阅资料,边试边学,在荆棘中穿行,这才从无到有闯出一条新路。

从氢冶金设备安装完毕,到产线热试,那是项目投产前的关键时间。4个多月时间,很多人拼了,主动放弃休息时间,吃住在工地,熬得眼都红肿了。

为了氢冶金产线如期投产,不少人排出时间表、立下军令状,挂图作战、大干实干,逐个节点推进,逐个难题攻关。

张宣科技建设“近零碳工厂”的故事告诉我们,科技创新是发展新质生产力的核心要素,但创新之路不会一帆风顺。针对原创性、颠覆性科技创新,更需要发挥“闯”的勇气、“拼”的状态、“干”的劲头,打好关键核心技术攻坚战,集合优势力量解决“卡脖子”问题。

记者印象深刻的是,在氢冶金示范工程建设中,他们发挥“闯拼干”精神,实现了很多创举。比如,增加二氧化碳捕集和精制系统、研制氮气密封筒仓等。“加快实现高水平科技自立自强,需要深耕关键点,做到触类旁通、一通百通,这是一个不懈奋斗的过程。”该企业一名专家这样说。

来源：河北新闻网

编辑：李凤智