國內首套百萬噸級氫基豎爐在湛江鋼鐵投產

江镕 林繼發

2023年12月23日，國內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。這是目前國內最大一條集成采用多氣源、并最終采用全氫進行工業化生產、直接還原鐵的生產線，標志著我國鋼鐵行業向綠色低碳轉型再次邁出了示范性、標志性的一步，將進一步引領傳統鋼鐵冶金工藝進行變革。

再造500平方千米森林

據湛江鋼鐵黨委書記、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、寶鋼股份戰略部署的有力行動。

氫能是最具發展潛力的清潔能源之一，與傳統碳冶金相比，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、產品冷卻系統、氣體回路系統、原料輸入和成品輸出系統，以及配套的球團供應系統、能源公輔系統和信息化系統。

“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，立足于自主集成創新，湛江鋼鐵首次應用了自主研發的耐火材料與國內輸送高度最高的112米垂直膠帶機等設備，項目設備設施總重量國產化率超70%，積極推動國內制造生產企業高端化發展。

而且區別于國際上采用天然氣制備還原工藝氣體的常規手段，項目采用了寶武集團全球首創的“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”“冷態直接還原鐵產品處置及應用”等系列領先技術的創新應用，為后續自主集成并開發全氫冶煉技術積累經驗，形成自有知識產權的低碳冶金工藝技術，對鋼鐵行業綠色低碳發展意義重大。

據測算，氫基豎爐建成后，相對傳統高爐減碳至少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

事非經過不知難。據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，并與中鋼國際、上海寶冶等參建單位高效協同，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，再次展現了‘湛鋼速度?！?/p>

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度，與監理、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，緊密協同投資管理部、工程管理部、煉鐵廠及設計、施工、監理單位，從施工隊伍管理、氬弧焊工人技能提升、進度計劃優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，先后及時發現了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、蚊蟲進入等重點環節進行嚴格把控，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，比預計的常規工期36個月，縮短了13個月。

每年將生產180萬噸零碳板材

氫基豎爐項目也是湛江鋼鐵發展綠色鋼鐵工業的一個縮影。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?！钡缆飞享频Z攻堅，率先成為行業首家實現全流程“廢水零排放、固廢不出廠、廢氣超低排”的鋼鐵企業。

通過提升界面效率、應用節能關鍵技術、優化能源系統等追求“極致能效”，實現年節能量25萬噸標煤，噸鋼耗水行業領先，連續多年榮獲國家工信部頒發的“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電等清潔能源，已形成95兆瓦裝機容量的光伏發電，規劃年發電量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，探索鋼鐵行業綠色能源發展新模式。

氫基豎爐項目投產后，湛江鋼鐵也將積極探索“氫基豎爐+高效電爐”零碳生產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，零碳產線將全線貫通，形成180萬噸/年零碳板材生產能力。

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“綠色環保和可持續發展”的理念，屆時將優先試用湛江鋼鐵“凈零碳”汽車板，一汽集團愿與湛江鋼鐵一起攜手共創綠色低碳汽車與材料產業鏈，共同奔赴“凈零碳”未來。

對于國內首套百萬噸級氫基豎爐投產，中國鋼鐵工業協會副秘書長、冶金工業信息標準研究院黨委書記、院長張龍強表示，鋼鐵工業是實現綠色低碳發展的重要領域，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造更多的中國技術、流程、標準和產品，為如期實現“雙碳”目標，為世界鋼鐵低碳技術進步作出更大貢獻。

在投產儀式當天，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代化產業體系建設，還以極致環保傾情呵護著碧海藍天。氫基豎爐點火投產，必將成為湛江現代產業綠色低碳發展的一個重要里程碑，必將引領帶動一大批在湛企業在綠色低碳發展方面作出更多探索、實現更大進步。希望湛江鋼鐵在推動湛江綠色低碳高質量發展中繼續勇攀高峰、再建新功?！?/p>