【化工装备十年大发展】608-2022年世界首条纯氢竖炉示范生产线核心设备 —纯氢竖炉

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2022年11月1日上午9时，位于临沂临港经济开发区大山路的纯氢冶金技术开发中试建设项目现场，随着指令长一声“起吊开始”，中国钢研氢冶金中心自主开发设计的世界首条纯氢竖炉示范生产线核心设备——纯氢竖炉开始吊装，10时许，设备一次吊装成功，标志着纯氢冶金技术开发中试基地建设项目实施进入关键节点，为年底开展热试试验奠定了坚实基础。

项目采用中国钢研自主研发并具有自主知识产权的纯氢冶金及高纯材料、超纯材料、超超纯材料制备工艺技术和装备，定位于建成国际领先的钢铁冶金绿色化、高端化技术创新和成果转化基地，协同构建“基础研究-技术创新-中试研发-成果转化”纯氢冶金全产业链新技术创新体系，形成基于纯氢冶金的绿色冶炼整体解决方案。项目建成后，相比传统高炉-转炉流程生产每吨粗钢的二氧化碳减排量达87%，将有力地促进临沂钢铁产业“低碳、近零碳绿色化及钢铁材料高端化”的华丽转身，力争成为立足山东、辐射全国的钢铁产业技术基地，推动山东省及全国钢铁企业绿色化和高端化转型发展。

自主开发设计的世界首条纯氢竖炉---厉害！点赞！

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欢笑的河马 发表于 2022-11-9 18:56
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小手胖嘟嘟 发表于 2022-11-10 07:47
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2022年2月15日，宝钢湛江钢铁零碳示范工厂百万吨级氢基竖炉项目开工建设，该项目是国内首套百万吨级氢基竖炉，也是首套集成氢气和焦炉煤气进行工业化生产的直接还原生产线。

宝钢湛江钢铁积极以中国宝武碳中和冶金路线图为根本遵循，认真探索氢基竖炉为核心的氢冶金工艺路径。宝钢湛江钢铁以剑指零碳的远大追求规划建设国内首套百万吨级氢基竖炉，同时启动竖炉后续配置电炉及产线方案研究，努力打造成为国内钢铁行业首条全氢绿色零碳示范产线，通过绿色制造行动，生产出零碳排、超低能耗绿色产品，推动绿色产业发展。

宝钢湛江钢铁百万吨级氢基竖炉作为钢铁行业低碳冶金示范性、标志性项目，工程总投资18.9亿元，由中钢国际设计，主要设施包括竖炉本体、竖炉装料卸料系统、产品冷却系统、气体回路系统、原料输入和成品输出系统，以及配套的球团供应系统、能源公辅系统和信息化系统。

该项目预计2023年底建成，投产后对比传统铁前全流程高炉炼铁工艺同等规模铁水产量，每年可减少二氧化碳排放50万吨以上，在中国宝武碳中和冶金路线图中，将氢基竖炉为核心的氢冶金工艺确定为碳中和冶金技术的重要路径之一，即通过风能、光伏等可再生能源发电制取“绿氢”，生产过程中基本不产生温室气体，从源头上杜绝碳排放，是有望实现近零碳排放的钢铁冶炼过程，进而助推中国宝武实现碳中和目标

欢笑的河马 发表于 2022-11-9 18:56
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所谓氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂，在铁氧化物的气-固还原反应过程中，提高气体还原剂中氢气的比例，可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比，氢气的还原潜能**高于一氧化碳。采用氢气作为还原剂，氢冶金的还原效率和速率远高于碳冶金，铁矿石在固态条件下直接还原为铁，可以作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等领域含铁原料。因为不使用焦炭炼铁，原料使用氧化球团或冷压球团，不用烧结矿，所以氢冶金是一种优质、低耗、近零污染、无碳冶金的颠覆性新工艺，是全世界公认的最清洁环保冶金技术，有利于强化行业绿色发展理念，提升绿色制造水平，彻底实现产业升级。

（1）传统的高炉炼铁是用焦炭不完全燃烧产生的CO作还原剂，而氢冶金是以高化学能氢作还原剂，还原剂的改变引发了冶金流程效能的根本性变化。从反应机理推算，H2的还原潜能是CO的11倍。由于H2的分子直径小，在铁矿石中的穿透能力是CO的5倍，**提高了反应速度，降低了反应温度，铁矿石不经过相变，可直接还原成纯铁。

因此，高炉使用氢气作还原剂理论上可以实现快速还原。氢还原是吸热反应，如果高炉里氢含量增加，高炉内就会热量不足，如何防止热量不足是氢还原的关键。在氢还原中，随着铁矿石还原会发生粉化现象，使高炉内气体通路不畅，因此需要研究防止高炉透气性不良的对策。

（2）碳冶金反应Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，氢冶金反应Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O，由碳冶金转向氢冶金是钢铁工艺流程巨大的变化。碳冶金的最终产物是CO2，钢铁工业CO2排放占全国CO2总排放量的14～15%左右，高炉炼铁CO2排放为73.1%，而氢冶金的还原剂为H2，最终产物是H2O，真正做到了CO2零排放，所以将碳冶金转变为氢冶金是钢铁工业发展低碳经济的最佳选择。

（3）氢冶金在冶金过程中不与焦炭接触，生产的DRI为高纯铁，产品质量高，有利于电炉生产出高纯净钢。以氢还原过程生产的高纯海绵铁作为主要原料进行钢水超纯精炼的过程，不同于传统碳饱和铁水的脱碳、钢水脱氧和内生夹杂物上浮去除过程。超洁净海绵铁的熔化温度高，如何在有效保护条件下完成其快速熔化和渣铁分离，实现成品钢水的超洁净化，是该技术路线的主要技术精髓之一。

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