低碳冶煉先行者!探秘中國寶武八鋼低碳冶煉實驗基地
2026-04-16 04:19:46
從歐冶爐的“前世今生 ”
看中國寶武低碳發展
——八鋼低碳冶煉實驗基地見聞(上)
4月的烏魯木齊,大地春回。八鋼廠區東南麵,歐冶爐巍然聳立於藍天之下,透著一份大氣。
這座歐冶爐的“前世今生”,生動地刻畫了中國寶武在低碳冶煉上,孜孜不倦的探尋與追索。

早在2005年,當時的寶鋼承擔起了我國探索非高爐煉鐵技術的重大使命,從奧鋼聯引入熔融還原技術,建成了設計年產能150萬噸、當時全世界最大COREX爐,並於2008年5月順利實現“三達”。任何敢為天下先的探索,都要付出巨大的代價。由於國內外原燃料結構的差異,COREX爐的運行和經濟性受到了前所未有的挑戰。2011年,公司作出決策,將COREX爐搬遷至新疆八鋼,希望利用當地的資源,走出一條適合國情、高性價比的非高爐煉鐵技術之路。
01、顛覆“飲食結構”求生存
從今天來看,非高爐煉鐵技術其實就是低碳冶煉的一種探索。熔融還原工藝流程短、汙染少,碳排放自然可以減量。COREX爐搬遷的初衷,就是要找到一條適合國內原燃料結構的低碳冶煉之路。但是,它首先要解決的還是生存問題。
2012年,在很多八鋼人心裏是一個不同尋常的年份。正是這一年,COREX爐輾轉幾千公裏,在八鋼安家落戶。“老外都玩不轉的新玩意,到八鋼能好使不?”“八鋼效益本來就不咋地,這不是雪上加霜麼?”消息傳來,一時間幹部員工議論紛紛,不少人都把COREX爐看成了一個“燙手山芋”。製造管理部首席李濤回憶說,那時候,八鋼的接待酒店“好西部”連平常不開放的輔樓都住滿了人,寶鋼股份的支撐團隊來了好幾百號人。在此之前,八鋼也組織了100多人到羅涇COREX爐跟班學習。李濤就在羅涇待了一年多,參與了設備搬遷的全過程。

在集團公司的全力支撐下,項目團隊充分發揮艱苦奮鬥、敢闖敢試的精神,對COREX爐的原燃料結構進行了顛覆式的創新。八鋼副總經理袁萬能打了個比方,原來的COREX爐食不厭精、膾不厭細,“想啥吃啥”——煤要吃最好的塊煤,礦要吃高品質球團。到了八鋼以後,我們對原燃料結構進行了專項攻關,現在成了“有啥吃啥”,比如煤吃的就是新疆當地最平常的動力煤,球團也吃得少了。與此同時,歐冶爐還實現了高爐工藝返焦、返礦資源的全利用。原來派不上用處的高爐煤末、焦末等,都得到了充分利用,實現了資源耦合。
從2018年到2020年,COREX爐的噸鐵成本直線下降。與八鋼2500高爐相比,2018年之前,COREX爐的噸鐵成本遠高於2500高爐;2018年基本持平;到去年,噸鐵成本比2500高爐要低100多元。這個天天“山珍海味”的“富家子”,變身成了“粗茶淡飯”的“糙漢子”,“飲食結構”發生了天翻地覆的變化。2018年至今,COREX爐運行穩定,產量屢創新高,並已連續三年實現盈利。
02、脫胎換骨的“忒修斯之船”
“忒修斯之船”是一個古老的哲學悖論,以此來形容今天的歐冶爐,也許並不合適。但有一點是確定的,時至今日,已經很難說現在的“歐冶爐”還是當年的“COREX爐”。自開爐以來,八鋼歐冶爐共申報專利400餘項,已獲得授權專利142項,其中發明專利42項。歐冶爐粗獷的腸胃,也是建立在其核心工藝大量的顛覆性創新上。2018年,脫胎換骨的COREX爐更名為歐冶爐,或許能說明這一點。
幾年來,歐冶爐不僅開創了高比例使用動力煤和燒結礦的原燃料結構,還自主創新了“兩爐三段式”的煤氣高效利用核心技術,開發了氣化爐拱頂幹煤粉氣化(DCGT)風口噴吹煤氣(TGIC)和豎爐CGD等係列新技術。在裝備創新上,研發了新型高溫布料器、礦煤垂直膠帶機、粉塵線波補償器和風口氧煤燒嘴等歐冶爐專用設備。在操作層麵,建立了一整套集低成本烘開爐、固定豎爐爐頂壓力和休風安全操作等技術為一體的獨特操作技術。

zaiouyeluguankongzhongxin,liantiechangjishuzhuanjiachenruopingganggangjiedaiwanyiweimumingerlaideyeneizhuanjia。taxiaozhejieshaoshuo,zheliangniandaoouyelucanguankaochadetongxingtaiduole,tamenzuiganxingqude,moguoyuwomenzaiouyelushangdezhexiegongyichuangxin。zaichenruopingyanli,ouyeluzuigenbendebianhua,zaiyutupoleyuanyouliangduanshiyeliandejishulinian,chuangxinlesanduanshidegaoxiaoyelianjishu,bujinjianshaolehantanranliaodeshiyongliang,luliaoranshaohaiyuangengjiachongfen,yelianxiaolvmingxiantisheng,erqie,yuanlaiyouyululiaozhanjie,meibannianjiuyaoqingluyici,dehuashang10來天時間,現在因為爐料燃燒充分,清爐的時間周期已大大延長。
“這(zhe)樣(yang)的(de)創(chuang)新(xin)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)停(ting)過(guo)。這(zhe)些(xie)年(nian),歐(ou)冶(ye)爐(lu)先(xian)後(hou)實(shi)施(shi)了(le)數(shu)十(shi)個(ge)改(gai)造(zao)項(xiang)目(mu),從(cong)冶(ye)煉(lian)工(gong)藝(yi)到(dao)原(yuan)燃(ran)料(liao)結(jie)構(gou),從(cong)專(zhuan)用(yong)裝(zhuang)備(bei)到(dao)操(cao)作(zuo)體(ti)係(xi),我(wo)們(men)改(gai)了(le)個(ge)遍(bian)。它(ta)還(hai)是(shi)不(bu)是(shi)原(yuan)來(lai)的(de)COREX爐,我還真不好說。”出於專業技術人員的嚴謹,陳若平沒有正麵回答這樣的問題,但他講述的這些事實,卻已經作出了完整的解答。

03、低碳冶煉“急先鋒”
命運多舛的歐冶爐終於脫胎換骨,噸鐵成本大幅下降,連續三年實現盈利……解決了生存問題。但集團公司和八鋼顯然並沒有止步於此。COREX爐在誕生之時就有著節能環保、綠色減排的初衷,輾轉十數年、縱橫幾千裏,這樣的初衷如今又打上了鮮明的時代印記。2018年,歐冶爐被確定為集團公司低碳冶煉試驗基地項目之一,全名是——歐冶爐全氧熔融還原試驗中心。毫無疑問,它是中國寶武低碳冶煉探索的“急先鋒”。
爐頂煤氣回用和二氧化碳捕集分離兩大突破性技術,是歐冶爐在低碳冶煉探索上的重大成果。從2018年到2020年,歐冶爐的探索實踐一年一個台階。2018年,歐冶爐實施“頂煤氣回配項目”,充chong分fen利li用yong歐ou冶ye爐lu分fen段duan爐lu型xing在zai爐lu溫wen控kong製zhi上shang的de先xian天tian優you勢shi,通tong過guo煤mei氣qi循xun環huan利li用yong技ji術shu,不bu僅jin進jin一yi步bu提ti高gao了le歐ou冶ye爐lu的de生sheng產chan穩wen定ding性xing,更geng重zhong要yao的de是shi,有you效xiao減jian少shao了le歐ou冶ye爐lu生sheng產chan的de實shi際ji碳tan需xu求qiu。2019年該係統投用後,八鋼專門請來權威第三方進行了減碳認證,其結果表明,該技術有效降低了係統的碳排放量0.1噸/噸鐵,按年產120萬噸鐵水能力,每年可實現降低碳排放12萬噸。

為了突破煤氣循環量的“瓶頸”,2019年,歐冶爐又實施了“煤氣製取和二氧化碳分離”項xiang目mu。鋼gang鐵tie冶ye煉lian中zhong分fen離li二er氧yang化hua碳tan,全quan世shi界jie都dou沒mei有you工gong業ye化hua的de實shi踐jian先xian例li。歐ou冶ye爐lu開kai創chuang性xing地di引yin入ru了le化hua工gong行xing業ye的de二er氧yang化hua碳tan分fen離li技ji術shu,將jiang回hui用yong煤mei氣qi中zhong的de二er氧yang化hua碳tan含han量liang從cong30%降低到了1%以內,極大地提升了煤氣回用的效能。該項目實施後,歐冶爐在原先基礎上,每年又實現減碳9萬餘噸。2020年,八鋼實施了“脫碳煤氣綜合利用項目”,進一步提升脫碳煤氣的使用效率。“我們的長遠目標是要實現全部頂煤氣的回用,前提是這些分離出來的二氧化碳得有個好去處”,技術專家陳若平介紹說。而就在3月初八鋼進行的一次低碳冶煉推進會上,一批二氧化碳深度應用的項目已經浮出水麵,比如,製取甲醇燃料、石油行業去油應用等,都已經進入可研階段。

鋼鐵的未來,將從這裏出發
——八鋼低碳冶煉實驗基地見聞(下)
“低碳冶煉的突破性體現在哪些方麵?哪些工藝是全球首創?階段性工藝目標實現的情況如何?”3月的一天,下午4dianban,ganggangfeidiwulumuqidezhongguobaowuditanyejinchuangxinzhongxindezhuanjiamen,xinglidoumeiyoufangxia,jiuzhibenbagangguankongzhongxin,zaiditanyejintuijinhuishanglianzhupaosidifawen,wentidejiaodianjibenjizhongzaiquanqiushouzuo“富氫碳循環高爐”上。八鋼副總經理、低碳冶金創新中心副主任袁萬能坐不住了,他拿起話筒,一一為專家們答疑解惑。會議始終在一種緊張熱烈,甚至有一點“拷問”的氣氛中進行。

今年8月,中國寶武首次低碳冶金創新大會將在八鋼舉行。10月,全球低碳冶金創新聯盟將在上海寶山成立。作為發起人和東道主,中國寶武這個全球首家低碳冶金創新實驗基地的“富氫碳循環高爐”,到底能拿出什麼樣的成績單,讓人關注和期待。留給項目團隊的時間不多了,也就難怪大家都有一種緊迫感。
01、功勳高爐的綠色新生
“富氫碳循環高爐”的前身,是八鋼430立li方fang米mi高gao爐lu。這zhe是shi一yi座zuo為wei新xin疆jiang鋼gang鐵tie工gong業ye發fa展zhan立li下xia汗han馬ma功gong勞lao的de功gong勳xun高gao爐lu,其qi優you異yi的de全quan煙yan煤mei噴pen煤mei比bi指zhi標biao一yi度du全quan國guo領ling先xian。中zhong國guo寶bao武wu重zhong組zu八ba鋼gang後hou,新xin建jian了le兩liang座zuo2500立方米高爐。2014年,430高爐功成身退。八鋼想把它規劃為工業遺存保留下來,誰也沒想到,2020年,隨著中國寶武綠色低碳發展步伐的加速,這座高爐有了一個全新的使命和定位——全球首家低碳冶金創新實驗基地。通過技術升級改造,打造具備全氧冶煉、富氫、爐頂煤氣脫二氧化碳煤氣自循環噴吹等功能的低碳化高爐。整個項目試驗成功後,不僅能大幅度提高冶煉利用係數,還可以減少30%的二氧化碳排放。
遠遠望去,“富氫碳循環高爐”並不起眼,即便是內行,除了新建的布料係統還能看出點端倪外,很難從外觀上辨識出它和傳統小高爐的不同,氣勢上更難與八鋼2500立方米高爐比肩。廠門口,爐長田寶山剛剛送走一批外地來的考察團隊,跟隨他走進中控室,筆者眼前一亮:占據著大半個牆麵的顯示屏,清一色計算機操作的中控台,完全是中國寶武智慧製造的標準配置。“在低碳這件事上,中國寶武是不惜代價的”,據田寶山介紹,這座高爐僅一階段試驗項目就投入了1.5億元。

“富氫碳循環高爐”的低碳冶煉試驗分三個階段。一階段工業試驗去年7月啟動後,高爐鼓風含氧量成功突破了傳統高爐的極限,目前穩定在35%。二階段試驗工程今年2月底已經動工,正在緊鑼密鼓建設中。工程將引入歐冶爐脫除二氧化碳的還原煤氣和富氫焦爐煤氣,打通煤氣循環工藝流程,今年6月實現鼓風氧含量50%的超高富氧冶煉和氫冶金冶煉探索。三階段試驗工程明年開始建設,將利用還原煤氣加熱循環技術,實現全氧冶煉。
從430高爐到2500高爐、歐冶爐,再到這座“富氫碳循環高爐”,田tian寶bao山shan和he高gao爐lu打da了le大da半ban輩bei子zi交jiao道dao,啃ken過guo的de硬ying骨gu頭tou不bu少shao,但dan在zai他ta心xin裏li,氧yang氣qi高gao爐lu低di碳tan冶ye金jin和he氫qing冶ye金jin創chuang新xin的de工gong業ye化hua研yan究jiu,完wan全quan顛dian覆fu了le他ta過guo去qu的de認ren知zhi——“我們所做的一切,都是前無古人的探索。難度之大,超乎想象。”
02、突破傳統冶煉“百年瓶頸”
“現代的高爐發展了兩百多年,其熱效率很高、channengguimoda,shigexiangdanglebuqidefanyingqi。danxianyougaoluzhongtandenengliangbunengbeiwanquanliyong,haiyouxiangdangyibufenbeifuchanmeiqidaizou。fuchanmeiqimuqianzhinengdizhiliangdiranshaofadianshiyong,yizhiyugaoluranmeixiaohaogao、碳排放量大。將來高爐冶煉減碳有可行的兩條路徑,一是通過提升高爐內碳的能量利用效率,做到極致化,來減少固體燃料碳的輸入;二是在冶煉過程中,使用清潔無碳的新能源來替代碳,如富氫冶煉。”
在八鋼現場支撐的低碳冶煉創新中心專家、中央研究院博士許海法的一番介紹,給筆者這個外行補了一堂低碳冶金原理課。原來,“富氫碳循環試驗高爐”的減碳路徑,就是通過回用高爐脫碳煤氣,減少原燃料消耗,從而減少碳排放。同時,通過使用含氫量較高的燃料,如焦爐煤氣、天然氣等,用氫能替代一部分碳源作為還原劑。那麼,這又難在哪裏呢?
傳統高爐鼓風主要成分為氮氣,要實現高效、低碳的目的,需要最大化地提高鼓風富氧水平來減少氮氣的累積,受工藝和裝備所限,傳統高爐的鼓風含氧量一般都在30%以內。這是一個很多年來沒人能夠突破的瓶頸。按照專家們的話來說,這是“冶金原理”的極限。“富氫碳循環試驗高爐”的一階段試驗,卻成功地做到了35%,史無前例。
“這就是一個不斷嚐試、不斷試錯的過程!”八鋼製造部首席李濤介紹說,鼓風含氧量的不斷提升,會造成爐內溫度變化等一係列問題,導致“懸料”“崩料”等現象,爐況極難控製。去年開爐後,“富氫碳循環高爐”就曾經出現過爐缸凍結的情況。俗話說,不撞南牆不回頭,但“富氫碳循環高爐”的低碳試驗,卻是撞了南牆也不回頭。“這些我們都有心理準備。從國家到行業到企業,低碳是一個大方向,總得有人去試去闖。”jihugezhoujiuyaowangfanyushanghaihexinjiangdexuhaifatanyan,xiangmulixiangzhichu,zijihetongshimenyehentante,danxinshibai。danyibubuzoudaojintian,henduobukenengdoubianchenglexianshi,xinxinyeyuelaiyuezule。
03、低碳鋼鐵的引領者
今年全國“兩會”,碳達峰、碳中和首次寫入政府工作報告。習近平總書記在“兩會”上強調,要加大重點行業、重要領域綠色化改造力度,發展清潔生產,加快實現綠色低碳發展。今年1月,中國寶武發布了碳減排路線圖——2023年力爭實現碳達峰,2025年具備減碳30%的工藝技術能力,2035年力爭實現減碳30%,2050年力爭實現碳中和。
“這是中國鋼鐵對全世界的一次莊嚴承諾”,袁萬能說。中國寶武2025年要具備減碳30%的工藝技術能力,很大程度上就是指“富氫碳循環高爐”實現真正意義上的全氧和富氫冶煉。對於建設低碳冶金創新實驗基地和“富氫碳循環高爐”的意義,袁萬能理解深刻,“鋼(gang)鐵(tie)是(shi)我(wo)國(guo)僅(jin)次(ci)於(yu)電(dian)力(li)行(xing)業(ye)的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)大(da)戶(hu)。按(an)照(zhao)碳(tan)達(da)峰(feng)和(he)碳(tan)中(zhong)和(he)的(de)目(mu)標(biao),傳(chuan)統(tong)高(gao)爐(lu)的(de)低(di)碳(tan)化(hua)勢(shi)在(zai)必(bi)行(xing),事(shi)關(guan)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)的(de)生(sheng)存(cun)。這(zhe)絕(jue)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)一(yi)種(zhong)姿(zi)態(tai),我(wo)們(men)就(jiu)是(shi)要(yao)真(zhen)正(zheng)趟(tang)出(chu)一(yi)條(tiao)路(lu)來(lai),為(wei)今(jin)後(hou)高(gao)爐(lu)的(de)低(di)碳(tan)化(hua)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)一(yi)條(tiao)完(wan)整(zheng)可(ke)行(xing)的(de)工(gong)藝(yi)路(lu)徑(jing)和(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),這(zhe)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)的(de)使(shi)命(ming)。”
如果被競爭對手打敗,尚有可能東山再起。但如果被這個時代打敗,那就隻有隕落消亡。碳達峰和碳中和是中國踐行“人類命運共同體”理(li)念(nian)的(de)生(sheng)動(dong)實(shi)踐(jian),也(ye)是(shi)我(wo)國(guo)技(ji)術(shu)升(sheng)級(ji)和(he)產(chan)業(ye)結(jie)構(gou)調(tiao)整(zheng)的(de)必(bi)然(ran)之(zhi)路(lu)。低(di)碳(tan),正(zheng)是(shi)這(zhe)個(ge)時(shi)代(dai)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)的(de)必(bi)然(ran)要(yao)求(qiu)。從(cong)全(quan)世(shi)界(jie)來(lai)看(kan),全(quan)氧(yang)冶(ye)煉(lian)和(he)富(fu)氫(qing)冶(ye)煉(lian),在(zai)這(zhe)麼(me)大(da)規(gui)模(mo)高(gao)爐(lu)上(shang)的(de)實(shi)踐(jian)尚(shang)屬(shu)首(shou)次(ci),沒(mei)有(you)任(ren)何(he)經(jing)驗(yan)可(ke)以(yi)參(can)照(zhao)。但(dan)這(zhe)是(shi)一(yi)次(ci)沒(mei)有(you)退(tui)路(lu)的(de)挑(tiao)戰(zhan),是(shi)一(yi)次(ci)不(bu)能(neng)失(shi)敗(bai)的(de)大(da)考(kao)。過(guo)去(qu),中(zhong)國(guo)鋼(gang)鐵(tie)業(ye)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)是(shi)跟(gen)隨(sui)者(zhe)。當(dang)年(nian)的(de)寶(bao)鋼(gang)就(jiu)明(ming)確(que)提(ti)出(chu)“引進、消化、吸收、創新”的理念。今日之寶武,已立誌要成為全球鋼鐵業的引領者,在已經實現規模引領的基礎上,更為關鍵的就是“技術引領”,這也是從“老大”變“強大”的必由之路。傾全集團之力,建設全球首家低碳冶金創新實驗基地,正是中國寶武作為一個引領者、先行者、示範者的胸懷、視野和格局。

最近,“富氫碳循環高爐”項目團隊壓力陡增。自從央視播出新聞“中國寶武按下減碳快進鍵”後,這座430lifangmigaoluyixiazichenglequanxingyedejiaodian。jinguanshiyanqudelejieduanxingdechengguo,danyaoshixianquanyanghefuqingdeditanyelian,qianlubirankankebozhe。gengduodianfuxingdejishulinianhequanxindeyingyongchangjingyijiweizhidetiaozhan,douzaidengdaichuangguanzhemendetupo。
鋼鐵的未來,將從這裏出發。
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:楊珊山
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