老鋼鐵基地怎樣長出“近零碳工廠”

文章來源:河北日報貢憲云2024-04-18 11:38

　　編者按

　　習近平總書記強調(diào)，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力不是忽視、放棄傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，要防止一哄而上、泡沫化，也不要搞一種模式。

　　中國鋼鐵看河北。鋼鐵業(yè)是河北的支柱產(chǎn)業(yè)之一，直接關系到全省經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善。以科技創(chuàng)新引領、以環(huán)?？冃?chuàng)A倒逼……河北鋼鐵不再是“傻大黑粗”的舊模樣，正在高端化、智能化、綠色化的道路上堅定前行。

　　即日起，本報推出《九問河北鋼鐵如何煥新》全媒體系列報道，記者深入全省各地鋼鐵企業(yè)，進車間、看產(chǎn)品、問變化，記錄鋼鐵業(yè)向新而行的轉型探索，講述新形勢下河北鋼鐵的創(chuàng)新故事。敬請關注。

　　3月21日，在位于張家口市的河鋼集團張宣高科科技有限公司（以下簡稱“張宣科技”）采訪時，記者發(fā)現(xiàn)一塊紅色牌子懸掛在墻上，上面寫著13個大字：近零碳排電弧爐煉鋼中試基地。

　　鋼鐵業(yè)是典型的高耗能高排放行業(yè)。這里咋做到近零碳排？

　　懷著好奇心，記者走進基地大門，只見生產(chǎn)線上，挺立著3個呈壺狀的大家伙，不斷“吃”進一堆堆灰黑色顆粒，最終“吐”出方塊狀、圓柱狀模具鋼鍛件。

　　“這3個大家伙分別叫電弧爐、鋼包精煉爐、真空精煉爐，探索應用了無碳氫氧燒嘴、低碳高效泡沫渣等一系列非涉碳技術，整體工藝被稱為‘三聯(lián)’工藝，實現(xiàn)了冶煉過程近零碳排。”張宣科技特材研制公司技術部副部長張利江說。

　　如今，“三聯(lián)”工藝已在特材行業(yè)小有名氣，公司一些客戶簽訂訂單時，特別點名必須采用“三聯(lián)”工藝進行生產(chǎn)。

　　“三聯(lián)”工藝只是近零碳排生產(chǎn)的一部分。那些看似普通的灰黑色顆粒，來頭更大，是張宣科技鼎鼎有名的氫冶金產(chǎn)線產(chǎn)出的直接還原鐵，生產(chǎn)全程無污染，堪稱“國內(nèi)獨一份”。

　　原料綠色、工藝綠色，中試基地產(chǎn)出的“綠鋼”，賣火了！

　　除了國內(nèi)模具廠外，他們生產(chǎn)的“綠鋼”還銷往東南亞，首批34噸產(chǎn)品3月18日已發(fā)貨，正在趕制第二批產(chǎn)品。

　　從氫冶金再到特材綠色制造，張利江用了一句頗有哲理性的話來概括：“綠色具有傳遞性。”

　　以氫冶金示范工程達產(chǎn)達效為契機，張宣科技探索建設我國鋼鐵工業(yè)首個“近零碳工廠”，加快綠色轉型之路。

　　“萬事開頭難。”回顧氫冶金的創(chuàng)新歷程，張宣科技氫冶金作業(yè)區(qū)作業(yè)長李利杰深有感觸。

　　張宣科技前身是河鋼集團宣鋼公司。這是一家有著百年歷史的老鋼鐵基地，曾為中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展作出歷史性貢獻。2021年9月，這家企業(yè)退出高爐轉爐傳統(tǒng)鋼鐵冶煉裝備的同時，也在苦苦思索今后的出路問題。

　　鋼鐵行業(yè)是碳減排的“主戰(zhàn)場”。多年來，鋼企傳統(tǒng)方式節(jié)能減排的空間越來越小，要實現(xiàn)更進一步綠色轉型，必須突破舊思維、開辟新賽道。

　　氫冶金，以“氫”代“碳”作為還原劑進行冶煉，可使鋼鐵生產(chǎn)擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決碳排放問題，是未來鋼鐵行業(yè)發(fā)展的重要方向。

　　同時，鋼鐵冶煉副產(chǎn)品焦爐煤氣中富含氫氣，河北具有制取氫氣的豐富資源和現(xiàn)實條件。

　　既有前瞻性，又有可行性。敢闖敢干、先行先試，張宣科技成為國內(nèi)氫冶金領域第一個“吃螃蟹者”。

　　經(jīng)過一年多的建設，2022年12月，張宣科技全球首例120萬噸氫冶金示范工程一期全線貫通，我國鋼鐵行業(yè)由“碳冶金”向“氫冶金”轉變邁出關鍵性步伐。

　　“這是鋼鐵綠色冶煉技術的顛覆性創(chuàng)新。”李利杰解釋，傳統(tǒng)煉鐵工藝是鐵礦石和焦炭反應，將鐵礦石中的氧化鐵變成鐵水。而氫冶金通過焦爐煤氣制取氫氣，氫與球團（由鐵礦石等制成的冶金原料）反應，生成直接還原鐵，全程無污染。

　　科技創(chuàng)新之路并非坦途。

　　由于進口氫冶金設備是以天然氣為氣基設計的，而張宣科技是以焦爐煤氣為氣基進行生產(chǎn)，帶來很多“水土不服”的問題。

　　試生產(chǎn)階段，設備無計劃停機多，啟機時間也長。每次停機，物料全部排空，帶來極大的損失。

　　為此，他們對入爐氣流量、頂溫、焦爐煤氣補給量等參數(shù)進行調(diào)整，并對排料工序進行優(yōu)化，一次次試驗。最難的一次，光調(diào)一個參數(shù)他們就花了3個月。

　　氫冶金工序復雜，操作畫面80多個，關鍵參數(shù)10多個。經(jīng)過對各參數(shù)反復調(diào)試，到2023年5月，該示范工程實現(xiàn)了安全順利連續(xù)生產(chǎn)。

　　氫冶金產(chǎn)線運行時，需要先對焦爐煤氣進行凈化，去除硫、萘等對冶煉有害的物質(zhì)。然而，這些有害物質(zhì)的分子大小不一樣，脫除標準各不相同，確定工藝路線非常艱難。

　　大分子怎么除？小分子又怎么除？經(jīng)過上百次討論，他們確定了使用分級、分段吸附的深度凈化和再生回收方案。如今，凈化回收的硫、萘等物質(zhì)變廢為寶，增加了企業(yè)收益。

　　“每項規(guī)程后面都有一個故事。”李利杰給記者拿來一本厚厚的氫冶金技術操作規(guī)程，這是一年多來生產(chǎn)和技術團隊通力合作的創(chuàng)新結晶。

　　記者翻閱了一下，該規(guī)程共有200頁，7個大項上百個小項，從開機點火、進料排料到常見故障排查等，各項規(guī)定相當細致。

　　獨創(chuàng)的精細化操作規(guī)程，促進了產(chǎn)品質(zhì)量提升。張宣科技直接還原鐵關鍵指標達到世界先進水平，年碳減排量可達80萬噸。

　　在“雙碳”大背景下，鋼鐵下游行業(yè)越來越關注鋼材產(chǎn)品的碳排放量，一些汽車企業(yè)已要求鋼鐵供應商提供汽車板產(chǎn)品的生命周期評價報告，并提出“綠鋼”要求。

　　圍繞構建綠色材料供應鏈，張宣科技累計開發(fā)精密合金、耐蝕合金等綠色高端新材料60余種，客戶包括特斯拉、大眾等世界馳名企業(yè)。

　　一盤更大的棋正在謀劃布局。

　　特鋼棒材技改工程開始設備安裝、綠色汽車板單流板坯連鑄機加緊建設……新的一年，更多綠色高端新材料項目將在張宣科技加速落地。

　　“等明年再來時，你會看到更大的變化。”李利杰告訴記者，他們正與上下游企業(yè)、高校、科研院所聯(lián)手，重點建設氫冶金、新能源、新材料等五大產(chǎn)業(yè)園，打造中國首個鋼鐵工業(yè)綠色轉型示范區(qū)，持續(xù)釋放綠色發(fā)展新動能。

　　記者手記

　　顛覆性創(chuàng)新更需要“闖拼干”

　　貢憲云

　　氫冶金，是鋼鐵行業(yè)發(fā)展史上具有里程碑意義的工程。

　　在張宣科技采訪時，談起最早參與氫冶金示范工程的情景，該公司技術和生產(chǎn)人員不約而同地提到了一個字：難。

　　難在哪兒？

　　國外氫冶金通常用天然氣制取氫氣。然而，我國天然氣儲量低、價格高。結合當?shù)刭Y源稟賦，張宣科技選擇采用焦爐煤氣作為氫氣來源。這樣的氫冶金工藝，屬于顛覆性創(chuàng)新，全球沒有成熟經(jīng)驗可循，只有自己摸索。

　　剛上手時，公司大多數(shù)人對進口設備和全新工藝知之甚少?？墒?，他們并沒有被困難嚇倒，一邊請教專家，一邊查閱資料，邊試邊學，在荊棘中穿行，這才從無到有闖出一條新路。

　　從氫冶金設備安裝完畢，到產(chǎn)線熱試，那是項目投產(chǎn)前的關鍵時間。4個多月時間，很多人拼了，主動放棄休息時間，吃住在工地，熬得眼都紅腫了。

　　為了氫冶金產(chǎn)線如期投產(chǎn)，不少人排出時間表、立下軍令狀，掛圖作戰(zhàn)、大干實干，逐個節(jié)點推進，逐個難題攻關。

　　張宣科技建設“近零碳工廠”的故事告訴我們，科技創(chuàng)新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素，但創(chuàng)新之路不會一帆風順。針對原創(chuàng)性、顛覆性科技創(chuàng)新，更需要發(fā)揮“闖”的勇氣、“拼”的狀態(tài)、“干”的勁頭，打好關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)，集合優(yōu)勢力量解決“卡脖子”問題。

　　記者印象深刻的是，在氫冶金示范工程建設中，他們發(fā)揮“闖拼干”精神，實現(xiàn)了很多創(chuàng)舉。比如，增加二氧化碳捕集和精制系統(tǒng)、研制氮氣密封筒倉等。“加快實現(xiàn)高水平科技自立自強，需要深耕關鍵點，做到觸類旁通、一通百通，這是一個不懈奮斗的過程。”該企業(yè)一名專家這樣說。