河北省减污降碳：氢冶金典型案例

为深入推进减污降碳协同增效，河北省生态环境厅组织征集了一批减污降碳协同增效典型案例，旨在展示减污降碳协同创新实践和取得的成效，提供可借鉴的经验做法。这些案例做法仅供参考借鉴，不作为相关企业开展其他生产经营活动的依据。

氢冶金典型案例

2023年5月，河钢集团张家口张宣科技公司建成投运120万吨氢冶金示范工程，是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，相较于传统“高炉+转炉”的长流程炼钢模式，氢冶金技术省去高炉等流程，所产出的DRI（直接还原铁）产品直接转入电炉，工艺流程环节大幅减少，复杂度有效降低，碳排放量大幅下降，同时配套二氧化碳捕集和精制系统，实现二氧化碳变废为宝、增值创效。经测算，较企业转型升级前，该公司主要污染物二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上；该工艺吨钢碳排放降至约0.5吨，相较于传统的长流程炼钢可减少二氧化碳排放约70%，年可减少二氧化碳排放约80万吨；生产1吨直接还原铁可捕集二氧化碳约125千克，年可回收二氧化碳约6万吨。同时，该公司实现电炉配加DRI产品冶炼“绿钢”，最高配加比例达到40%，累计研发轴承钢、齿轮钢、球磨用钢、铬钼系列用钢、铬锰钛合金钢等绿色高端材料40余种，进一步拓展了市场、创造了新的经济增长点。

攻克氢能源冶金工业利用核心技术。作为一种富氢气体，焦炉煤气本身含有55%—65%的氢气成分，可在氢基竖炉内催化裂解为一氧化碳和氢气，实现“自重整”。该公司研发“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术，自重整后，工艺气体中的氢碳比可达到8∶1以上，是目前工业化生产中含氢比例最高的气基竖炉直接还原工艺，最接近未来100%氢还原的工艺状态。同时，河钢氢冶金示范工程竖炉反应器针对高比例氢含量进行了优化设计，预留了绿氢切换功能，不需大规模改造，即可直接切换为更高比例富氢还原气、纯氢还原气开展工业试验，为未来实现100%绿氢竖炉直接还原打下基础。

氢冶金过程内嵌碳捕集和利用工序。该公司研发氢冶金内嵌“二氧化碳捕集+二氧化碳精制”技术，利用竖炉反应器产生的工艺气体，采用化学吸附法进行脱碳捕集，在吸收塔中，MDEA溶液（贫液）吸收来自工艺气体中所含的二氧化碳，使工艺气体中的二氧化碳得到大部分脱除，失去二氧化碳的工艺气回到工艺回路；吸收二氧化碳后的MDEA溶液（富液）经过贫/富液换热器，进入汽提塔，在汽提塔中经过蒸汽汽提再生，形成贫液，贫液经换热冷却后回到吸收塔循环使用；捕集后的二氧化碳气体，采用净化低温蒸馏原理进一步去除杂质提纯，二氧化碳气体通过压缩机增压，经冷却进入干燥床吸收水分，干燥气体被冷却降温液化后进入精馏塔精馏，最终制成工业级或食品级二氧化碳产品，显著减少整个工艺过程中的二氧化碳排放量同时，通过精制制成成品级二氧化碳用于下游产业，完成末端治理，为钢铁行业降碳提供了创新可行的解决方案。