钢铁的未来，将从这里出发

邂逅 · 1725 期 · 3895 篇

钢铁的未来，将从这里出发——八钢低碳冶炼实验基地见闻（下）

“低碳冶炼的突破性体现在哪些方面？哪些工艺是全球首创？阶段性工艺目标实现的情况如何？”3月的一天，下午4点半，刚刚飞抵乌鲁木齐的中国宝武低碳冶金创新中心的专家们，行李都没有放下，就直奔八钢管控中心，在低碳冶金推进会上连珠炮似地发问，问题的焦点基本集中在全球首座“富氢碳循环高炉”上。八钢副总经理、低碳冶金创新中心副主任袁万能坐不住了，他拿起话筒，一一为专家们答疑解惑。会议始终在一种紧张热烈，甚至有一点“拷问”的气氛中进行。

今年8月，中国宝武首次低碳冶金创新大会将在八钢举行。10月，全球低碳冶金创新联盟将在上海宝山成立。作为发起人和东道主，中国宝武这个全球首家低碳冶金创新实验基地的“富氢碳循环高炉”，到底能拿出什么样的成绩单，让人关注和期待。留给项目团队的时间不多了，也就难怪大家都有一种紧迫感。

01

功勋高炉的绿色新生

 “富氢碳循环高炉”的前身，是八钢430立方米高炉。这是一座为新疆钢铁工业发展立下汗马功劳的功勋高炉，其优异的全烟煤喷煤比指标一度全国领先。中国宝武重组八钢后，新建了两座2500立方米高炉。2014年，430高炉功成身退。八钢想把它规划为工业遗存保留下来，谁也没想到，2020年，随着中国宝武绿色低碳发展步伐的加速，这座高炉有了一个全新的使命和定位——全球首家低碳冶金创新实验基地。通过技术升级改造，打造具备全氧冶炼、富氢、炉顶煤气脱二氧化碳煤气自循环喷吹等功能的低碳化高炉。整个项目试验成功后，不仅能大幅度提高冶炼利用系数，还可以减少30%的二氧化碳排放。

远远望去，“富氢碳循环高炉”并不起眼，即便是内行，除了新建的布料系统还能看出点端倪外，很难从外观上辨识出它和传统小高炉的不同，气势上更难与八钢2500立方米高炉比肩。厂门口，炉长田宝山刚刚送走一批外地来的考察团队，跟随他走进中控室，笔者眼前一亮：占据着大半个墙面的显示屏，清一色计算机操作的中控台，完全是中国宝武智慧制造的标准配置。“在低碳这件事上，中国宝武是不惜代价的”，据田宝山介绍，这座高炉仅一阶段试验项目就投入了1.5亿元。

“富氢碳循环高炉”的低碳冶炼试验分三个阶段。一阶段工业试验去年7月启动后，高炉鼓风含氧量成功突破了传统高炉的极限，目前稳定在35%。二阶段试验工程今年2月底已经动工，正在紧锣密鼓建设中。工程将引入欧冶炉脱除二氧化碳的还原煤气和富氢焦炉煤气，打通煤气循环工艺流程，今年6月实现鼓风氧含量50%的超高富氧冶炼和氢冶金冶炼探索。三阶段试验工程明年开始建设，将利用还原煤气加热循环技术，实现全氧冶炼。

从430高炉到2500高炉、欧冶炉，再到这座“富氢碳循环高炉”，田宝山和高炉打了大半辈子交道，啃过的硬骨头不少，但在他心里，氧气高炉低碳冶金和氢冶金创新的工业化研究，完全颠覆了他过去的认知——“我们所做的一切，都是前无古人的探索。难度之大，超乎想象。”

02

突破传统冶炼“百年瓶颈”

“现代的高炉发展了两百多年，其热效率很高、产能规模大，是个相当了不起的反应器。但现有高炉中碳的能量不能被完全利用，还有相当一部分被副产煤气带走。副产煤气目前只能低质量地燃烧发电使用，以至于高炉燃煤消耗高、碳排放量大。将来高炉冶炼减碳有可行的两条路径，一是通过提升高炉内碳的能量利用效率，做到极致化，来减少固体燃料碳的输入；二是在冶炼过程中，使用清洁无碳的新能源来替代碳，如富氢冶炼。”

在八钢现场支撑的低碳冶炼创新中心专家、中央研究院博士许海法的一番介绍，给笔者这个外行补了一堂低碳冶金原理课。原来，“富氢碳循环试验高炉”的减碳路径，就是通过回用高炉脱碳煤气，减少原燃料消耗，从而减少碳排放。同时，通过使用含氢量较高的燃料，如焦炉煤气、天然气等，用氢能替代一部分碳源作为还原剂。那么，这又难在哪里呢？

传统高炉鼓风主要成分为氮气，要实现高效、低碳的目的，需要最大化地提高鼓风富氧水平来减少氮气的累积，受工艺和装备所限，传统高炉的鼓风含氧量一般都在30%以内。这是一个很多年来没人能够突破的瓶颈。按照专家们的话来说，这是“冶金原理”的极限。“富氢碳循环试验高炉”的一阶段试验，却成功地做到了35%，史无前例。

“这就是一个不断尝试、不断试错的过程！”八钢制造部首席李涛介绍说，鼓风含氧量的不断提升，会造成炉内温度变化等一系列问题，导致“悬料”“崩料”等现象，炉况极难控制。去年开炉后，“富氢碳循环高炉”就曾经出现过炉缸冻结的情况。俗话说，不撞南墙不回头，但“富氢碳循环高炉”的低碳试验，却是撞了南墙也不回头。“这些我们都有心理准备。从国家到行业到企业，低碳是一个大方向，总得有人去试去闯。”几乎隔周就要往返于上海和新疆的许海法坦言，项目立项之初，自己和同事们也很忐忑，担心失败。但一步步走到今天，很多不可能都变成了现实，信心也越来越足了。

03

低碳钢铁的引领者

今年全国“两会”，碳达峰、碳中和首次写入政府工作报告。习近平总书记在“两会”上强调，要加大重点行业、重要领域绿色化改造力度，发展清洁生产，加快实现绿色低碳发展。今年1月，中国宝武发布了碳减排路线图——2023年力争实现碳达峰，2025年具备减碳30%的工艺技术能力，2035年力争实现减碳30%，2050年力争实现碳中和。

“这是中国钢铁对全世界的一次庄严承诺”，袁万能说。中国宝武2025年要具备减碳30%的工艺技术能力，很大程度上就是指“富氢碳循环高炉”实现真正意义上的全氧和富氢冶炼。对于建设低碳冶金创新实验基地和“富氢碳循环高炉”的意义，袁万能理解深刻，“钢铁是我国仅次于电力行业的碳排放大户。按照碳达峰和碳中和的目标，传统高炉的低碳化势在必行，事关钢铁行业的生存。这绝不仅仅是一种姿态，我们就是要真正趟出一条路来，为今后高炉的低碳化发展提供一条完整可行的工艺路径和解决方案，这就是我们的使命。”

如果被竞争对手打败，尚有可能东山再起。但如果被这个时代打败，那就只有陨落消亡。碳达峰和碳中和是中国践行“人类命运共同体”理念的生动实践，也是我国技术升级和产业结构调整的必然之路。低碳，正是这个时代对钢铁的必然要求。从全世界来看，全氧冶炼和富氢冶炼，在这么大规模高炉上的实践尚属首次，没有任何经验可以参照。但这是一次没有退路的挑战，是一次不能失败的大考。过去，中国钢铁业在技术上是跟随者。当年的宝钢就明确提出“引进、消化、吸收、创新”的理念。今日之宝武，已立志要成为全球钢铁业的引领者，在已经实现规模引领的基础上，更为关键的就是“技术引领”，这也是从“老大”变“强大”的必由之路。倾全集团之力，建设全球首家低碳冶金创新实验基地，正是中国宝武作为一个引领者、先行者、示范者的胸怀、视野和格局。

最近，“富氢碳循环高炉”项目团队压力陡增。自从央视播出新闻“中国宝武按下减碳快进键”后，这座430立方米高炉一下子成了全行业的焦点。尽管试验取得了阶段性的成果，但要实现全氧和富氢的低碳冶炼，前路必然坎坷波折。更多颠覆性的技术理念和全新的应用场景以及未知的挑战，都在等待闯关者们的突破。

钢铁的未来，将从这里出发。

END

编辑：令狐不冲

制图：徐婉

摄影：姚海山、周中盛、资料库

出品：中国宝武融媒体中心