國內(nèi)首套百萬噸級氫基豎爐在湛江鋼鐵投產(chǎn)

江镕 林繼發(fā)

2023年12月23日，國內(nèi)首套百萬噸級氫基豎爐項目在寶鋼股份湛江鋼鐵（以下簡稱“湛江鋼鐵”）成功點火投產(chǎn)。這是目前國內(nèi)最大一條集成采用多氣源、并最終采用全氫進行工業(yè)化生產(chǎn)、直接還原鐵的生產(chǎn)線，標志著我國鋼鐵行業(yè)向綠色低碳轉型再次邁出了示范性、標志性的一步，將進一步引領傳統(tǒng)鋼鐵冶金工藝進行變革。

再造500平方千米森林

據(jù)湛江鋼鐵黨委書記、董事長田國兵介紹，建設百萬噸級氫基豎爐是湛江鋼鐵深入貫徹落實習近平生態(tài)文明思想和習近平總書記關于寶武雙碳重要批示精神的主動作為，是以“高端化、智能化、綠色化、高效化”為方向引領，認真落實中國寶武、寶鋼股份戰(zhàn)略部署的有力行動。

氫能是最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?，與傳統(tǒng)碳冶金相比，氫冶金以氫氣為燃料和還原劑，可以使煉鐵擺脫對化石能源的依賴，從源頭上解決碳排放問題。因此在寶武的碳中和冶金路線圖中，將氫基豎爐為核心的氫冶金工藝，確定為碳中和冶金技術的重要路徑之一。

湛江鋼鐵百萬噸級氫基豎爐于2022年2月15日開工建設，整個項目占地面積7.25萬平方米，相當于10個足球場的面積。主要設施包括豎爐本體、豎爐裝料卸料系統(tǒng)、產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)、氣體回路系統(tǒng)、原料輸入和成品輸出系統(tǒng)，以及配套的球團供應系統(tǒng)、能源公輔系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)。

“我們湛江鋼鐵建設氫基豎爐在原料和氣源兩方面都具備優(yōu)勢條件?！闭拷撹F相關技術負責人告訴筆者，“氫基豎爐之所以低碳，主要是因為它不使用焦炭，而是主要使用氫氣作為還原氣體，還原產(chǎn)物是鐵和水，高爐冶煉每噸鐵水需要大約500千克的焦炭和煤作為燃料和還原劑的，因此它相對高爐是減碳的?！?/p>

在建設過程中，立足于自主集成創(chuàng)新，湛江鋼鐵首次應用了自主研發(fā)的耐火材料與國內(nèi)輸送高度最高的112米垂直膠帶機等設備，項目設備設施總重量國產(chǎn)化率超70%，積極推動國內(nèi)制造生產(chǎn)企業(yè)高端化發(fā)展。

而且區(qū)別于國際上采用天然氣制備還原工藝氣體的常規(guī)手段，項目采用了寶武集團全球首創(chuàng)的“氫冶金電熔煉工藝”（HyRESP）。

該工藝通過貫通富氫氣體凈化、氫基豎爐還原、二氧化碳捕集、直接還原產(chǎn)品冷卻等綠色短流程，形成“直接還原焦爐煤氣精制”“工藝氣體靈活調配”“冷態(tài)直接還原鐵產(chǎn)品處置及應用”等系列領先技術的創(chuàng)新應用，為后續(xù)自主集成并開發(fā)全氫冶煉技術積累經(jīng)驗，形成自有知識產(chǎn)權的低碳冶金工藝技術，對鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展意義重大。

據(jù)測算，氫基豎爐建成后，相對傳統(tǒng)高爐減碳至少60%達到以上，在將來綠氫、綠電廣泛應用后，可達到減碳90%的效果，每年可減少二氧化碳排放50萬噸以上，相當于在湛江再造一個500平方千米的森林。

工期比預計縮短13個月

事非經(jīng)過不知難。據(jù)湛江鋼鐵相關技術負責人介紹，氫基豎爐的建設最初面臨著工藝技術積累少、人才不充分、運營零借鑒等方方面面的困擾。為此，湛江鋼鐵先后派遣27名員工赴墨西哥學習，突破“卡脖子”技術；項目團隊又全力應對疫情、高溫、臺風等多重挑戰(zhàn)，并與中鋼國際、上海寶冶等參建單位高效協(xié)同，不斷攻克難點、瓶頸點，確保了工程安全、質量和進度的全面受控。

“可以說是一路摸著石頭過河，我們通過大量的技術交流和考察，把不利影響降到最低，最終項目比原計劃提前2個多月時間建成投產(chǎn)，再次展現(xiàn)了‘湛鋼速度。”

2023年11月6日，隨著焦爐煤氣水封CW291首次落水開通，供氫基豎爐系統(tǒng)項目的最后一種動力能介——焦爐煤氣順利進入管道，標志著能源公輔燃氣熱力工程順利完工，為項目投產(chǎn)奠定了堅實的基礎。

“氫基豎爐項目能源公輔燃氣熱力工程包含氧氣、氮氣、氫氣、壓縮空氣、蒸汽、焦爐煤氣等能介，6種管道加起來有近8000米，涉及管道焊口有2500多道?！闭拷撹F相關技術負責人介紹說，這其中氧氣、氫氣等壓力管道屬于特種設備，對施工質量要求較高，管道內(nèi)部不能存在銹蝕、污漬和灰塵，否則投運后很可能會引起管道的自燃。

為此，項目團隊秉著高度負責的態(tài)度，與監(jiān)理、施工單位一起嚴把質量關，做好全流程質量管控。

在項目施工前，項目團隊在做好負荷、防腐、接口、安全等周全策劃的基礎上，緊密協(xié)同投資管理部、工程管理部、煉鐵廠及設計、施工、監(jiān)理單位，從施工隊伍管理、氬弧焊工人技能提升、進度計劃優(yōu)化到人員的職責分工進行全過程的嚴格管控，并結合湛江雨季的特點制定了相應的應對方案，為項目高效、有序推進創(chuàng)造了有利的條件。

項目團隊對每一道焊口進行詳細檢查、把關，先后及時發(fā)現(xiàn)了100多項各式各樣的問題，建立可追溯問責制度，對管道受潮銹蝕、防腐受損、蚊蟲進入等重點環(huán)節(jié)進行嚴格把控，并采用枕木墊高的形式對成品進行保護，事無巨細地一步步落實解決項目推進過程中出現(xiàn)的每項問題，以100%的合格率交上一份精品工程的滿意答卷。

雖然整個項目對于湛江鋼鐵、寶冶、中鋼來說，都是一個全新的領域，毫無過往經(jīng)驗可循，但湛江鋼鐵快馬揚鞭、爭分奪秒，通過搶占技術高地，加快工程建設，最終只用了23個月就完成了全部項目建設，比預計的常規(guī)工期36個月，縮短了13個月。

每年將生產(chǎn)180萬噸零碳板材

氫基豎爐項目也是湛江鋼鐵發(fā)展綠色鋼鐵工業(yè)的一個縮影。近年來，湛江鋼鐵始終心懷“國之大者”，以先行者的擔當在追求“極致環(huán)?！钡缆飞享频Z攻堅，率先成為行業(yè)首家實現(xiàn)全流程“廢水零排放、固廢不出廠、廢氣超低排”的鋼鐵企業(yè)。

通過提升界面效率、應用節(jié)能關鍵技術、優(yōu)化能源系統(tǒng)等追求“極致能效”，實現(xiàn)年節(jié)能量25萬噸標煤，噸鋼耗水行業(yè)領先，連續(xù)多年榮獲國家工信部頒發(fā)的“全國能效領跑者”和“全國水效領跑者”；因地制宜積極布局光伏發(fā)電等清潔能源，已形成95兆瓦裝機容量的光伏發(fā)電，規(guī)劃年發(fā)電量1.5億千瓦時，可滿足4萬個家庭一年用電需求；積極推進400兆瓦海上風電項目建設，探索鋼鐵行業(yè)綠色能源發(fā)展新模式。

氫基豎爐項目投產(chǎn)后，湛江鋼鐵也將積極探索“氫基豎爐+高效電爐”零碳生產(chǎn)高等級鋼板冶金技術，零碳高等級鋼板項目計劃于2023年年底開工，2024年底建成后，零碳產(chǎn)線將全線貫通，形成180萬噸/年零碳板材生產(chǎn)能力。

為此，湛江鋼鐵的重要用戶代表中國一汽相關負責人表示，一汽集團始終秉持“綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展”的理念，屆時將優(yōu)先試用湛江鋼鐵“凈零碳”汽車板，一汽集團愿與湛江鋼鐵一起攜手共創(chuàng)綠色低碳汽車與材料產(chǎn)業(yè)鏈，共同奔赴“凈零碳”未來。

對于國內(nèi)首套百萬噸級氫基豎爐投產(chǎn)，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會副秘書長、冶金工業(yè)信息標準研究院黨委書記、院長張龍強表示，鋼鐵工業(yè)是實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要領域，湛江鋼鐵百萬噸級氫基豎爐如期熱試成功，是中國寶武綠色低碳發(fā)展征程的又一跨越，充分展示了中國鋼鐵的減碳決心。站在新的歷史起點上，中國鋼鐵還將為世界創(chuàng)造更多的中國技術、流程、標準和產(chǎn)品，為如期實現(xiàn)“雙碳”目標，為世界鋼鐵低碳技術進步作出更大貢獻。

在投產(chǎn)儀式當天，湛江市副市長何嘉旻也代表湛江市委、市政府對氫基豎爐項目投產(chǎn)表示熱烈祝賀，向廣大建設者們致以慰問，“湛江鋼鐵扎根湛江以來，不僅有力支撐了城市現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設，還以極致環(huán)保傾情呵護著碧海藍天。氫基豎爐點火投產(chǎn)，必將成為湛江現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展的一個重要里程碑，必將引領帶動一大批在湛企業(yè)在綠色低碳發(fā)展方面作出更多探索、實現(xiàn)更大進步。希望湛江鋼鐵在推動湛江綠色低碳高質量發(fā)展中繼續(xù)勇攀高峰、再建新功?！?/p>