近日，由中冶京誠總體設計的河鋼張宣科技氫能源開發和利用工程示範項目經過安全、順利、連續生產，產品高純直接還原鐵金屬化率已穩定在94%以上，各項指標達到國際一類標準
，標誌著全球首例120萬噸氫冶金工程示範項目一期工程圓滿成功
，也標誌著我國鋼鐵行業由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”的轉變邁出顛覆性

、示範性、關鍵性步伐，開啟了鋼鐵行業綠色、低碳、智能化發展新紀元。

　　從2021年5月10日開工建設，到2022年12月16日全線建成投產
，這項由河鋼集團與意大利特諾恩（TENOVA）聯手中冶京誠共同研發和建設的全球首例120wandunqingyejingongchengshifanxiangmuyiqigongcheng
，zaihegangjituanzhangxuankejijianchengtouchan，weishijieqingnengzongheliyongjiesuolexinyingyongchangjing。gaigongchengzaiquanqiushoucicaiyongleyijiaolumeiqiweihaiyuanqitidegaoyashululingzhongzhengqingyejinjishu
，gongyiqitizhongqingtanbigaoda8∶1以上，產品——綠色高純直接還原鐵金屬化率達到94%以上，達到國際一類標準
；比同等高爐長流程生產每年減少二氧化碳排放達80萬噸，減排比例達到70%。中國鋼鐵工業協會在給其的賀信中指出，這是氫冶金核心關鍵技術創新的重大突破，是中國鋼鐵史乃至世界鋼鐵史上由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”轉變的重要裏程碑
，引領鋼鐵行業邁入“以氫代煤”冶煉“綠鋼”的時代。

　　走近全球首例120萬wan噸dun氫qing冶ye金jin工gong程cheng示shi範fan項xiang目mu，可ke以yi看kan到dao在zai其qi背bei後hou，是shi重zhong構gou用yong能neng體ti係xi的de突tu破po桎zhi梏gu
，是shi勇yong闖chuang創chuang新xin無wu人ren區qu的de責ze任ren擔dan當dang
，是shi智zhi能neng化hua建jian設she先xian行xing的de集ji智zhi聚ju力li。

　　近(jin)年(nian)來(lai)
，氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)持(chi)續(xu)關(guan)注(zhu)的(de)焦(jiao)點(dian)
，各(ge)國(guo)都(dou)致(zhi)力(li)於(yu)推(tui)進(jin)碳(tan)減(jian)排(pai)行(xing)動(dong)。作(zuo)為(wei)被(bei)重(zhong)點(dian)關(guan)注(zhu)的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)大(da)戶(hu)，傳(chuan)統(tong)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)麵(mian)臨(lin)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)峻(jun)的(de)碳(tan)減(jian)排(pai)任(ren)務(wu)。傳(chuan)統(tong)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)的(de)能(neng)量(liang)載(zai)體(ti)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)於(yu)碳(tan)元(yuan)素(su)，所(suo)以(yi)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)的(de)氣(qi)體(ti)排(pai)放(fang)物(wu)主(zhu)要(yao)是(shi)碳(tan)氧(yang)化(hua)物(wu)。從(cong)全(quan)球(qiu)範(fan)圍(wei)看(kan)，2022年，全球鋼鐵工業碳排放量約為28億噸，占全球能源係統排放量的8%左右，中國鋼鐵工業碳排放量貢獻了全球鋼鐵碳排放總量的60%以上，占全國碳排放總量的15%左右，是我國製造業領域中碳排放量最多的行業。可見，鋼鐵行業的碳減排任務十分艱巨，推進鋼鐵工業降碳是我國“雙碳”mubiaoshixiandezhongdianguanzhulingyu。erjingguoduonianfazhandewoguogangtiegongyedeshengchanjishuyijingdadaoshijieyiliushuiping，yitigaotansunengyuanliyongxiaolvweihexindejienengjiangtankongjianyiquyuweixiao，yiweizhetongguochuantonggongyijishuchuangxincushigaoluchangliuchengshengchandafudujiangtanyijihuchupengdaoletianhuaban。

　　2023年5月17日，歐盟碳邊境調節機製（CBAM）正式生效
，意味著鋼鐵、水泥等多個行業將被征收“碳稅”。根據預測

，我國鋼鐵行業出口成本或增加4%~6%，粗算為2億~4億美元。同時
，鋼鐵下遊行業也越來越關注鋼材產品的碳排放量，如奔馳、寶馬等汽車企業已經要求鋼鐵供應商提供汽車板產品的生命周期評價報告

，並提出“綠鋼”要求。這意味著，如果不能盡快降低鋼鐵工業的碳排放量，不僅將會通過“碳成本提升”直接影響鋼鐵產品的國際競爭力，還會通過“碳足跡”影(ying)響(xiang)下(xia)遊(you)製(zhi)造(zao)業(ye)和(he)建(jian)築(zhu)業(ye)的(de)綠(lv)色(se)發(fa)展(zhan)。因(yin)此(ci)，鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)要(yao)實(shi)現(xian)突(tu)破(po)性(xing)碳(tan)減(jian)排(pai)，必(bi)須(xu)要(yao)從(cong)能(neng)源(yuan)這(zhe)個(ge)源(yuan)頭(tou)入(ru)手(shou)。重(zhong)構(gou)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)用(yong)能(neng)體(ti)係(xi)
，這(zhe)個(ge)不(bu)破(po)不(bu)立(li)的(de)新(xin)理(li)念(nian)
，為(wei)打(da)破(po)冶(ye)金(jin)低(di)碳(tan)減(jian)排(pai)的(de)天(tian)花(hua)板(ban)指(zhi)明(ming)了(le)新(xin)方(fang)向(xiang)。

　　近年來
，氫能作為一種綠色、清潔、高效的二次能源正在加速發展。如果鋼鐵生產實現“以氫代碳”的能源轉換，將從源頭上大幅降低碳排放，甚至可以實現鋼鐵生產的“淨零碳”排放。冶金還原反應原理反映出，氫氣是一種很好的高效還原劑。氫氣擴散速度約為一氧化碳的4倍，其還原產物水的擴散速度約為二氧化碳的1.5bei
，suoyiqingqinenggoubiyiyanghuatangengkuaiditongguokuangshixiweidekongxidadaofanyingjiemian，haiyuanhoushengchengdeshuizhengqiyebieryanghuatankuosandekuai。qingqibudanbenshenjuyouhaiyuanzuoyong，erqieduiyiyanghuatanhaiyuanjuyoucuihuazuoyong。kejian，qinghaiyuanbitanhaiyuandexiaolvgenggao，qieqingqihaiyuanchanwushishui，meiyouwenshiqitichansheng。gangtieshengchanruguoshiyong“氫還原”替代“碳還原”
，既可以省去燒結、煉焦等重汙染工序，其產品——zhijiehaiyuantieyounengbuchongwoguofeigangziyuanbuzu，weigaozhilianggangcaitigongyouzhichunjingtie，shidianlushengchangaoduanyouzhiganghetezhonggangdechunjingyuanliao，jinertigaowoguogaoduanlvseditangangtiechanpindeguojijingzhengli。

　　為(wei)了(le)有(you)力(li)抓(zhua)住(zhu)重(zhong)構(gou)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)用(yong)能(neng)體(ti)係(xi)的(de)發(fa)展(zhan)機(ji)遇(yu)
，中(zhong)冶(ye)京(jing)誠(cheng)攜(xie)手(shou)河(he)鋼(gang)集(ji)團(tuan)著(zhe)手(shou)探(tan)索(suo)將(jiang)氫(qing)能(neng)用(yong)於(yu)鋼(gang)鐵(tie)冶(ye)金(jin)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)。但(dan)發(fa)展(zhan)氫(qing)能(neng)冶(ye)金(jin)，必(bi)須(xu)解(jie)決(jue)兩(liang)個(ge)前(qian)提(ti)。

　　一是必須有豐富且廉價的氫氣資源。氫能是一種二次能源，不像煤、石shi油you和he天tian然ran氣qi等deng可ke以yi直zhi接jie從cong地di下xia開kai采cai
，必bi須xu通tong過guo一yi定ding的de方fang法fa利li用yong其qi它ta能neng源yuan製zhi取qu。由you於yu資zi源yuan和he能neng源yuan稟bing賦fu，目mu前qian我wo國guo主zhu要yao通tong過guo化hua石shi燃ran料liao製zhi氫qing，主zhu要yao在zai化hua工gong領ling域yu應ying用yong。作zuo為wei鋼gang鐵tie聯lian合he企qi業ye來lai說shuo
，焦jiao化hua工gong序xu不bu僅jin可ke以yi為wei高gao爐lu提ti供gong優you質zhi的de焦jiao炭tan，而er且qie其qi副fu產chan品pin——焦爐煤氣含有60%左zuo右you的de氫qing氣qi。對dui氫qing冶ye金jin來lai說shuo
，焦jiao爐lu煤mei氣qi無wu論lun是shi從cong供gong應ying規gui模mo
，還hai是shi經jing濟ji性xing上shang都dou能neng很hen好hao地di滿man足zu氣qi源yuan需xu求qiu。不bu過guo
，這zhe是shi根gen據ju現xian有you資zi源yuan和he能neng源yuan稟bing賦fu采cai用yong焦jiao爐lu煤mei氣qi製zhi氫qing，隻zhi是shi過guo渡du。張zhang宣xuan科ke技ji120萬噸氫冶金工程示範項目一期工程為未來實現100%綠氫豎爐直接還原打下了基礎。未來，隨著分布式能源發電及核電行業發展，製氫技術將快速進步，相關機構預測在2025年~2030年，大規模廉價的氫氣將大量應用於全社會，為未來氫冶金發展提供穩定的氣源供給。

　　二是必須開發一整套流程和設備作為工藝載體。近代鋼鐵工業已經發展得相當成熟
，目前國內外成熟的工藝主要包括高爐、熔融還原
、煤mei基ji和he氣qi基ji直zhi接jie還hai原yuan等deng，其qi中zhong高gao爐lu工gong藝yi主zhu要yao使shi用yong以yi焦jiao炭tan和he煤mei為wei主zhu的de碳tan熱re還hai原yuan體ti係xi，熔rong融rong還hai原yuan和he煤mei基ji直zhi接jie還hai原yuan工gong藝yi雖sui然ran可ke以yi沒mei有you焦jiao化hua和he燒shao結jie等deng工gong序xu
，但dan仍reng然ran是shi以yi煤mei炭tan為wei能neng源yuan的de碳tan冶ye金jin。這zhe些xie工gong藝yi即ji使shi可ke以yi實shi現xian局ju部bu富fu氫qing噴pen吹chui
，但dan從cong本ben質zhi上shang無wu法fa改gai變bian碳tan冶ye金jin的de屬shu性xing。成cheng熟shu的de氣qi基ji直zhi接jie還hai原yuan工gong藝yi主zhu要yao集ji中zhong在zai北bei非fei和he中zhong東dong地di區qu，采cai用yong天tian然ran氣qi為wei氣qi源yuan
，天tian然ran氣qi經jing重zhong整zheng後hou得de到dao氫qing氣qi和he一yi氧yang化hua碳tan的de混hun合he氣qi體ti進jin行xing還hai原yuan煉lian鐵tie，從cong原yuan理li角jiao度du是shi最zui接jie近jin氫qing冶ye金jin理li念nian的de。因yin此ci，要yao實shi現xian“以氫代碳”的能源重構，選擇氣基直接還原為工藝載體符合氫冶金工藝的創新需求。

　　在解決了氣源和確定了工藝流程後
，2019年11月22日，“關於河鋼集團與意大利特諾恩（TENOVA）聯手中冶京誠共同研發和建設全球首例120萬噸規模的氫冶金示範工程”的重大事件進行了首次公開發布，並確定河鋼集團全球首套氫冶金項目旨在采用焦爐煤氣“自重整”製氫，生產綠色高品質的直接還原鐵。其基本路線為：從分布式綠色能源、低成本製氫、焦爐煤氣淨化、氫冶金、成品輸送、二氧化碳脫除等全流程進行創新研發，探索一條世界鋼鐵工業發展低碳

，甚至“零碳”經濟的最佳途徑，從改變能源供給結構入手，徹底解決鋼鐵冶金過程中產生的環境汙染和碳排放問題，引領鋼鐵冶煉工藝的綠色、低碳變革。

　　今天，河鋼集團在現有設計成果的基礎上
，基於數字孿生技術，正在建立氫冶金智能控製係統數字模型，將產線“克隆”到雲端，打造新一代智能管控模式，樹立全生命周期運營管控新理念。

　　其實，在該項目建設之初，中冶京誠與河鋼集團就為全廠設計注入了數字化基因，依托氫冶金的編碼體係，結合中冶京誠BIM（建築信息模型）設計經驗打造鋼廠的數字孿生體。目前，中冶京誠與河鋼集團正努力構建國內首套氫冶金全生命周期數據編碼體係
，為實現工廠級、車間級、設備級數字孿生的全麵應用奠定基礎。該項目以“一張藍圖管到底”為基本思想


，實現氫冶金全產線從設計、建設到運行的全生命周期智能化管理，形成全業務係統多源數據融合應用方案
，且數出同源
，為全廠生產
、質量
、能源
、環保
、安全、設備的管控提供統一平台，實現一體化管控。該項目的主要思路是以自動化、信息化、智能化、數字化為指導路徑，以數字孿生成熟度模型為評價標準
，構建全球首例氫冶金智能應用，實現涵蓋全工藝流程、全生命周期

、全業務係統的智慧化管理。

　　一是以設計為先導，以虛仿實。依托中冶京誠BIMshejichengguo，jieheshuziluanshengjishu，weiqiyedajianjigongchengshejiheshebeishejiyuyitideshuzihuaxietongshejipingtai，bingduizhenggechanxianjinxingmonihefangzhen
，weiqingyejintigonganquangaoxiaodeshuzihuajiejuefangan。

　　二是以交付為根基，以虛映實。搭建氫冶金工程數據中心，彙聚設計

、采購、施工全過程信息，構建以“對象”為核心的“網狀”數據結構，打造企業資產數據庫
，實現工程建造全生命周期信息（如設計、采購、製造
、施工、安裝和調試）的集中存儲，節省設計、施工全過程時間，提高建設效率。

　　三是以智控為血脈，以虛控實。建設了基於艾默生公司DeltaV係統的DCS（分散控製係統）及SIS（安全儀表係統）係統，實現產線的自動化運行，並為產線穩定運行築起了一道安全屏障；建立了加熱爐、換熱器、預熱器、冷卻和清潔
、壓縮機
、燃燒、冷卻塔、豎爐、外部冷卻器等全套數字模型
，通過實時數據和模型計算，實現智能化控製
，助力企業打造無人化、少人化生產場景。

　　四是以數據為大腦，以虛預實。打造鋼企信息化架構，建設了ERP（企業資源計劃）係統
、產銷係統、實時數據采購係統、設備管理係統等，全麵融合生產
、質量
、能源
、環保
、安全

、設備數據
，結合大數據分析和人工智能技術
，實現精準智慧決策
，向著以虛預實的方向不斷前進。

　　“氫”啟綠色，“智”聯世界，“能”創(chuang)未(wei)來(lai)。中(zhong)冶(ye)京(jing)誠(cheng)與(yu)河(he)鋼(gang)集(ji)團(tuan)將(jiang)進(jin)一(yi)步(bu)助(zhu)力(li)氫(qing)冶(ye)金(jin)工(gong)程(cheng)向(xiang)著(zhe)虛(xu)實(shi)共(gong)生(sheng)的(de)綠(lv)色(se)智(zhi)能(neng)化(hua)方(fang)向(xiang)不(bu)斷(duan)前(qian)進(jin)
，將(jiang)河(he)鋼(gang)集(ji)團(tuan)張(zhang)宣(xuan)科(ke)技(ji)打(da)造(zao)成(cheng)為(wei)世(shi)界(jie)一(yi)流(liu)的(de)綠(lv)色(se)、低碳、智(zhi)能(neng)的(de)氫(qing)冶(ye)金(jin)短(duan)流(liu)程(cheng)示(shi)範(fan)企(qi)業(ye)，並(bing)以(yi)國(guo)家(jia)冶(ye)金(jin)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)為(wei)己(ji)任(ren)，不(bu)斷(duan)深(shen)耕(geng)氫(qing)能(neng)與(yu)鋼(gang)鐵(tie)的(de)融(rong)合(he)創(chuang)新(xin)，驅(qu)動(dong)形(xing)成(cheng)新(xin)的(de)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)態(tai)產(chan)業(ye)鏈(lian)條(tiao)
，為(wei)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)轉(zhuan)變(bian)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)、實現工藝革命提供全新路徑和創造全新場景，走出一條具有中國綠色智造特色的可持續、高質量發展道路。（趙誌龍 楊永強 王東 李全鋼 貢金鵬）