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河钢为高质量发展赋能“氢”优势

2023/9/5

河钢以氢作为大工业生产能源应用的第一例——全球 首 例120万吨氢冶金示范工程,实现安全顺利连续生产绿色DRI产品以来,不断取得低碳冶金技术研发、产品生产及推广应用的新突破

为高质量发展赋能“氢”优势

清晨,阳光透过云霞映射在118米高的氢基竖炉上。这座行业低碳转型的“地 标”,正在晨光中向世人讲述着河钢绿色发展的新故事:

唐钢应用高品质氢冶金洁净原料DRI产品生产的低碳汽车用钢下线,产品检验合格后已向德国宝马集团提供数据包,正式开启材料认证;邯钢依托氢基还原铁DRI、30%高废钢比技术,实现首批减碳30%低碳排放汽车用钢下线,各项指标完全满足标准要求……

作为氢冶金技术先行 者、践行者和探索者,河钢坚定与国家“双碳”战略同向同行,依托氢冶金示范工程的低碳排放、高纯净度优势,持续提升氢冶金、氢技术,以及氢相关装备制造的全产业链开发与应用能力,全力构建氢能源开发和利用的绿色低碳生态圈,为钢铁工业注入了“源于钢铁、超越钢铁”的全新活力。

技术领航

由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”转变

自今年5月,河钢全球 首 例120万吨氢冶金示范工程实现安全顺利连续生产绿色DRI产品以来,DRI日均金属化率由此前的94%,稳步提升到94.45%,最 高达到了95.28%,关键指标完全达到合格产品标准。

这让张宣科技氢冶金公司总经理路鹏兴奋不已:“与同等生产规模的传统‘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CO?排放80万吨,减排比例达到70%以上,同时SO?、NOx、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上。”

其实,路鹏与氢冶金示范工程的渊源,可以向前追溯。从2021年5月河钢率先启动全球 首 例120万吨氢冶金示范工程,到2022年12月16日实现一期全线贯通,再到今年5月实现安全顺利连续生产绿色DRI产品,路鹏成为钢铁行业能源变革的参与者、见证者。

5月31日,中国钢铁工业协会向河钢发来贺信。贺信中说:“河钢全球 首 例120万吨氢冶金示范工程一期取得圆满成功,是氢冶金核心关键技术创新的重大突破,是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。”

引领时代,技术先行。

低碳冶金技术是推动钢铁行业绿色转型的制高点和突破口。作为钢铁行业绿色转型的先行 者,河钢深耕氢能与钢铁的融合创新、协同发展,超前跟踪世界氢冶金技术的研究与发展,全力探索氢冶金及绿色低碳技术的发展路径——

规划清晰

河钢召开“钢铁行业CCUS工业示范项目启动会暨技术方案论证会”,标志着河钢CCUS(碳捕集及再利用)由“储备型技术”向“应用型技术”推进迈出了关键一步。

创新协同

河钢与东北大学合作共建了河北省氢冶金低碳技术重点实验室,重点对氢基直接还原及全氧富氢熔融还原领域的前沿、关键、重大技术开展应用基础研究。

研发自主

张宣科技自主研发的《一种用于氢冶金还原设备组合式五感点检工具》发明专利,以及《一种气基竖炉炉顶温度的稳定控制系统》实用新型专利,获国家知识产权局授权。

支撑强劲

实施最新工艺康斯迪电炉及达涅利领 先技术,进一步拓展了绿色高端材料的品种规格;最新投用的45MN快锻机,实现从锻造坯向锻材交货的跨越。

如今,CCUS、EAF(电弧炉)洁净钢冶炼、降碳、捕碳、摆脱化石能源束缚……这些钢铁行业低碳转型的种种期待,正在演变成现实。

近段时间,张宣科技氢冶金公司副总经理李晓兵正在为氢冶金示范项目“CO?捕集+CO?精制”工艺路线的应用落地忙碌。他和技术团队把过去的“燃烧转化+湿法脱硫”改为“干法吸附”工艺,为后续CO?精制奠定了基础。特诺恩公司专家表示,“CO?捕集+CO?精制”工艺路线成功应用后,可为钢铁行业降碳提供一个可实施的解决方案,具有引领与示范作用。

在“新赛道”跑出“加速度”,更多氢冶金技术创新与突破成果纷纷涌现:由河钢申报的“氢冶金直接还原关键技术与示范”等6项成果入选《国际氢能领 先技术成果册》;由河钢和东北大学申报的《全氧富氢低碳还原熔化炼铁系统及炼铁方法》获国家发明专利授权……截至目前,河钢已申请氢冶金相关专利44项,启动编制国家及行业标准7项。

产品突破将绿色低碳优势转化为市场竞争力

对于邯钢技术中心炼钢研究所所长高福彬来说,“在转炉冶炼中,通过配加30%废钢,实现汽车钢降碳30%”是几乎不可能实现的挑战。在长流程工艺下,降低转炉铁水消耗,提高转炉废钢比是目前最 为有效的降碳措施,但在常规工艺下,转炉废钢比仅能提升至20%左右,如果废钢比继续提升,将导致转炉炉底粘钢、后吹比例增加等一系列问题,影响产品质量和生产成本。

为了实现汽车钢降碳30%的控制要求,邯钢依托氢基还原铁DRI,全面启动转炉路径大废钢比低碳汽车钢生产方案,对十多种物料进行梳理分析,寻找突破点,最终弥补了转炉热平衡损失,将炼钢铁水消耗降至780kg/t以下,实现了汽车钢降碳目标要求。

高福彬的经历是河钢积极推进应用DRI产品生产高端产品,向更“绿”更“优”挺进的一个缩影。

在碳达峰碳中和背景下,钢铁下游 行业越来越关注钢材产品的碳排放量。未来,制造流程是否绿色,生产过程是否有减碳措施,成为产品能否被广大客户接纳的重要因素。

河钢以优质汽车板、高端装备零部件用特材为典型的低碳产品研发应用,打造“绿色能源+高端材料制造”新格局——

产业协同,推进产业链低碳转型

2026年起宝马沈阳生产基地开始在整车量产过程中使用河钢生产的绿色低碳钢铁材料;河钢浦项汽车板合资项目依托两大母公司在全流程低碳排放的优势,为汽车行业用户提供绿色低碳钢铁材料。

钢铁向材料,挺进高端制造市场

以氢冶金示范工程提供的高品质DRI为基础,瞄准特种钢材,在内燃机用热端材料、航空航天及军 工级特种合金、高端模具材料等方向发力。

8月4日,张宣科技特材研究制造产线上,一块锻件被取料机从室式加热炉内取出,送至45MN快锻机下,快锻机开始对锻件进行锻造变形。配加氢冶金绿色DRI产品,采用EAF+LF+VOD三联工艺,这条产线正在生产绿色高端模具材料。 

经检验,配加DRI产品生产的模具钢,铜、镍等残余元素含量优于全废钢冶炼工艺控制水平,成分、性能等指标达到行业领 先水平。

“模具钢质量控制水平达到北美压铸协会模具钢的优质级别,由它制作的模具,应用于特斯拉、大众新能源汽车等世界驰 名企业关键零部件制造。”张宣科技特种材料研究制造公司特冶区作业长柳金瑞说,“由于质量过硬,该种钢材今年以来订单量持续攀升。”

5月份以来,张宣科技开发7个牌号的绿色模具钢,产品用于宝马、特斯拉、大众新能源等高端客户新能源汽车零部件制造关键领域……

拥抱未来引领行业发展方向

6月12日,河钢与长城签署《共建绿色低碳产业链战略合作协议》,双方将共同推进低碳汽车用钢领域合作,打造绿色低碳钢铁产业链生态体系。

这是河钢以“氢冶金”作为支撑低碳钢铁产品研发,推动构建低碳产业生态圈的又一生动实践。

河钢以氢冶金示范工程一期成功为契机,加速推进氢冶金核心关键技术突破,加快延伸绿色低碳产业链,不断进阶氢能发展新优势——

锚定前沿技术

开展全流程近零碳排放短流程工艺研发,逐步释放全流程减碳潜力,探索工艺流程变革背景下的极限降碳潜力;加快绿氢制备、零碳电炉等技术研发应用。

加快标准制定

全面启动氢冶金安全规程和标准化评审标准编制工作,参照相关国家标准,逐个单元编制适用条款内容,尽快建立氢冶金企业安全标准,为国内行业打造氢冶金样板。

推进平台建设

加快建立试验基地,优化生产和提升标准;建设工程研究中心,构建氢冶金短流程;建立装备制造基地,开发核心设备。

河钢进一步开展氢冶金技术研发应用,厚植“氢能”领 跑优势:在张宣科技与北京科技大学共建的高端金属材料低碳制造技术实验室,北京科技大学博士董凯正在与研发人员进行高温合金材料特种熔炼与制备实验;张宣科技与东北大学共同提出一种由氢基还原竖炉与COREX熔化气化炉相融合而成的新型的一体化冶炼技术,正在设计和建设……

8月3日,山东省工信厅带领山东莱钢永锋钢铁、山东泰山钢铁、日照钢铁到张宣科技参观氢冶金项目,参观者围绕工艺流程能不能打通、在实践当中遇到哪些卡阻、生产出的DRI产品质量如何等问题进行详细咨询。

氢冶金示范工程实现连续安全顺利生产后,到此参观的人越来越多。氢冶金示范工程承载富氢低碳新技术、新工艺的创新实践,正在为钢铁行业转变能源结构、实现工艺革命提供全新路径、创造全新场景。

正如中国钢铁工业协会的贺信中所说:“未来,我们一定会看到河钢继续做好转型升级的探索者、绿色低碳的引领者、合作共享的践行者、全球发展的贡献者,为钢铁行业绿色低碳发展提供更多更好的‘河钢方案’,为中国钢铁的健康发展和持续繁荣作出新的更大贡献。”

“氢”启未来,未来已来!

来源:河钢集团

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