中青报·中青网记者 张是卓
工业厂房中，随处可见一座座高炉，如果将这些高炉排出的一氧化碳“回炉”，通过循环使用降低碳排放，是否就可以达到减排降碳的效果？是的，这就是钢铁行业极具潜力的碳减排技术，不过实践起来却不容易。
近期，国家发展改革委办公厅正式发布了国家首批47个“绿色低碳先进技术示范项目”清单，“2500立方米富氢碳循环氧气高炉商业化示范项目”名列其中，这是中国宝武钢铁集团有限公司（以下简称中国宝武）的工程师们用近5年的时间研制和建设的成果。
2023年10月26日，中国宝武子公司中钢国际建成该项目，作为世界上首个富氢碳循环氧气高炉商业示范项目，它实现了全氧冶炼、煤气自循环工艺全线贯通。中国宝武对其寄予厚望，希望将其打造成工业绿色低碳原创技术的一个发力点。
钢铁是工业的基石，世界钢铁协会发布《世界钢铁统计数据2024》数据显示，我国2023年的粗钢产量达到了10.19亿吨，规模稳居世界第一，占据了全球18.92亿吨总产量的半壁江山，其重要性不言而喻。然而，这一庞大的产业规模也存在高强度耗能以及大量排放二氧化碳等弊端。2024年5月27日，国家发展改革委等部门印发《钢铁行业节能降碳专项行动计划》，要求到2030年年底，钢铁行业吨钢综合能耗和碳排放量大幅降低，富氧技术和氢冶金等先进技术实现突破，全行业加速实现绿色转型发展。
图为世界上首个富氢碳循环氧气高炉商业示范项目。中钢国际供图
降低能耗势在必行，减少碳排放刻不容缓。但是，我国约90%的钢铁产量通过长流程工艺生产，高炉等固定资产数以万亿计，如果它们因碳排放过高而被摒弃，损失巨大。在这种情况下，通过富氢碳循环氧气高炉技术，对传统高炉进行改造，可能是一条可行的绿色低碳发展之路。
炼钢这件事，简单来说，就是以煤炭、焦炭作为还原剂和发热剂，燃烧生成一氧化碳，一氧化碳还原铁矿石里的氧化铁，分离铁水，冶炼成钢。在传统工艺里，大高炉的一氧化碳利用率只有50%多，小高炉则更低，近一半的一氧化碳作为炉顶煤气散发了。如果分离高炉煤气中的一氧化碳和二氧化碳，将分离出的一氧化碳，通过高炉风口重新吹入、循环使用，就能实现高炉的大幅减碳，并减少工艺消耗的能源。
原理听着简单，实践中难题不少。
以加热一氧化碳为例，这个工序危险性较高，技术人员整整花了两年时间，设计出新型顶燃式煤气加热炉，作为加热装置，并开发出蓄热式、电加热式两种煤气加热工艺，以确保安全。“原创性创新不是单打独斗就能完成的，富氢碳循环氧气高炉项目推进过程中，宝武的兄弟单位、科研院所、相关公司都积极配合。即便如此，这也是一个艰难的过程。”中钢国际的技术人员刘颖辉对记者说。
2020年7月，全球首个400立方米工业级别的富氢碳循环氧气高炉点火投产，标志着该项目从实验室走向了生产应用。在此基础上，通过近3年的探索，中钢国际逐步打通了富氢碳循环全氧高炉工艺全流程。2023年10月26日，2500立方米的钢铁富氢碳循环高炉建成，并在之后半年的时间里顺利运营。相较于传统高炉，它预计每年可减少二氧化碳排放近100吨。
除了减排效果，富氢碳循环高炉能否真正运行、推广，还要考虑成本问题。据宝武工程科学家、低碳冶金中心副主任袁万能披露的数据，富氢碳循环高炉技术运行高效，抗波动能力强、制造成本低，在减碳的同时能将运营成本控制在可承受的范围内，因此也有了较高的商业化推广价值。
中钢国际项目负责人张开钧对记者表示，目前，运行中的400立方米级和2500立方米级两座富氢碳循环高炉提供了大量生产、设计、设备等基础数据，可以根据待改造厂区的具体情况选择不同的煤气循环量，确定合适的改造方式，以获取最大的经济效益和社会效益。
来源：中国青年报客户端
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