為深入推進(jìn)減污降碳協(xié)同增效，河北省生態(tài)環(huán)境廳組織征集了一批減污降碳協(xié)同增效典型案例，旨在展示減污降碳協(xié)同創(chuàng)新實踐和取得的成效，提供可借鑒的經(jīng)驗做法。這些案例做法僅供參考借鑒，不作為相關(guān)企業(yè)開展其他生產(chǎn)經(jīng)營活動的依據(jù)。

氫冶金典型案例

2023年5月，河鋼集團(tuán)張家口張宣科技公司建成投運120萬噸氫冶金示范工程，是全球首例富氫氣體（焦?fàn)t煤氣）零重整豎爐直接還原氫冶金示范工程，相較于傳統(tǒng)“高爐+轉(zhuǎn)爐”的長流程煉鋼模式，氫冶金技術(shù)省去高爐等流程，所產(chǎn)出的DRI（直接還原鐵）產(chǎn)品直接轉(zhuǎn)入電爐，工藝流程環(huán)節(jié)大幅減少，復(fù)雜度有效降低，碳排放量大幅下降，同時配套二氧化碳捕集和精制系統(tǒng)，實現(xiàn)二氧化碳變廢為寶、增值創(chuàng)效。經(jīng)測算，較企業(yè)轉(zhuǎn)型升級前，該公司主要污染物二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵排放分別減少30%、70%和80%以上；該工藝噸鋼碳排放降至約0.5噸，相較于傳統(tǒng)的長流程煉鋼可減少二氧化碳排放約70%，年可減少二氧化碳排放約80萬噸；生產(chǎn)1噸直接還原鐵可捕集二氧化碳約125千克，年可回收二氧化碳約6萬噸。同時，該公司實現(xiàn)電爐配加DRI產(chǎn)品冶煉“綠鋼”，最高配加比例達(dá)到40%，累計研發(fā)軸承鋼、齒輪鋼、球磨用鋼、鉻鉬系列用鋼、鉻錳鈦合金鋼等綠色高端材料40余種，進(jìn)一步拓展了市場、創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)增長點。

攻克氫能源冶金工業(yè)利用核心技術(shù)。作為一種富氫氣體，焦?fàn)t煤氣本身含有55%—65%的氫氣成分，可在氫基豎爐內(nèi)催化裂解為一氧化碳和氫氣，實現(xiàn)“自重整”。該公司研發(fā)“焦?fàn)t煤氣零重整豎爐直接還原”工藝技術(shù)，自重整后，工藝氣體中的氫碳比可達(dá)到8∶1以上，是目前工業(yè)化生產(chǎn)中含氫比例最高的氣基豎爐直接還原工藝，最接近未來100%氫還原的工藝狀態(tài)。同時，河鋼氫冶金示范工程豎爐反應(yīng)器針對高比例氫含量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，預(yù)留了綠氫切換功能，不需大規(guī)模改造，即可直接切換為更高比例富氫還原氣、純氫還原氣開展工業(yè)試驗，為未來實現(xiàn)100%綠氫豎爐直接還原打下基礎(chǔ)。

氫冶金過程內(nèi)嵌碳捕集和利用工序。該公司研發(fā)氫冶金內(nèi)嵌“二氧化碳捕集+二氧化碳精制”技術(shù)，利用豎爐反應(yīng)器產(chǎn)生的工藝氣體，采用化學(xué)吸附法進(jìn)行脫碳捕集，在吸收塔中，MDEA溶液（貧液）吸收來自工藝氣體中所含的二氧化碳，使工藝氣體中的二氧化碳得到大部分脫除，失去二氧化碳的工藝氣回到工藝回路；吸收二氧化碳后的MDEA溶液（富液）經(jīng)過貧/富液換熱器，進(jìn)入汽提塔，在汽提塔中經(jīng)過蒸汽汽提再生，形成貧液，貧液經(jīng)換熱冷卻后回到吸收塔循環(huán)使用；捕集后的二氧化碳?xì)怏w，采用凈化低溫蒸餾原理進(jìn)一步去除雜質(zhì)提純，二氧化碳?xì)怏w通過壓縮機(jī)增壓，經(jīng)冷卻進(jìn)入干燥床吸收水分，干燥氣體被冷卻降溫液化后進(jìn)入精餾塔精餾，最終制成工業(yè)級或食品級二氧化碳產(chǎn)品，顯著減少整個工藝過程中的二氧化碳排放量同時，通過精制制成成品級二氧化碳用于下游產(chǎn)業(yè)，完成末端治理，為鋼鐵行業(yè)降碳提供了創(chuàng)新可行的解決方案。