欧冶炉
智慧操控
富氢碳循环全氧高炉
■记者吴永中张 萍
位于乌鲁木齐的新疆八一钢铁有限公司厂区的西南片区，矗立着两座相距不远、一高一低的大型炼铁装置———富氢碳循环全氧高炉和欧冶炉。
富氢碳循环全氧高炉由八钢原来的430立方米高炉改造而成，这是一座有着几十年历史的功勋高炉，为新疆钢铁工业发展立下了汗马功劳。八钢进入宝钢后，随着新建的2500立方米高炉的投产，430高炉功成身退。2020年，随着中国宝武绿色低碳发展步伐加速，这座高炉有了一个全新的使命和定位———全球首家低碳冶金创新实验基地。
欧冶炉前身是2012年从上海搬迁至新疆的CO REX炉。2005年，宝钢从国外引入熔融还原技术，建成了当时全球最大的COR EX炉。由于国内外原燃料结构的差异，CO REX炉于2008年5月顺利实现“三达”后，运行和经济性受到了前所未有的挑战。2011年，公司作出了搬迁的决策。落户八钢后，CO REX炉先后实施了数十个改造项目，其核心工艺进行了大量的颠覆性创新。2018年，CO REX炉被确定为集团公司低碳冶炼试验基地项目之一，全名是———欧冶炉全氧熔融还原试验中心。
谁曾预想到，这两座诞生于不同时代，代表着不同工艺的炼铁装置，如今比邻而立，凭借着技术人员的潜心钻研和创新突破，正一步一个脚印，联袂担当起低碳冶金技术“试验田”的重任。
低碳冶金技术创新基地，只是八钢践行“碳达峰碳中和”工作的一个重要方面。八钢通过低碳冶金技术的创新、碳资产管理的探索、绿色清洁能源的布局、碳中和技术的研究等“组合拳”，进入全球绿色低碳冶金技术的前沿水平，成为中国宝武推进“双碳”工作、探索低碳冶金技术之路上，蹄疾步稳的“排头兵”。
“双碳”工作不断提速
碳达峰碳中和已经成为我国的国家重点战略目标，是全社会的行动指南。
今年1月20日，中国宝武党委书记、董事长陈德荣在中国宝武党委一届五次全委（扩大）会暨2021年干部大会上宣告的中国宝武碳减排目标：2021年发布低碳冶金路线图，2023年力争实现碳达峰，2025年具备减碳30％工艺技术能力，2035年力争减碳30％，2050年力争实现碳中和。这昭示了中国宝武全力打造“国之重器”、铸就“镇国之宝”的决心和使命，践行着绿色发展理念、建设生态文明的责任与担当。
由此，中国宝武的低碳冶金创新工作不断提速。作为中国宝武的低碳试验基地之一，八钢在“十四五”规划中提出了碳减排工作要求：坚定不移推进八钢绿色低碳创新发展，在节能减排、源头治理、过程控制、技术创新发展上实现新跨越。八钢党委书记、董事长吴彬表示，我们将立足新疆能源实际，积极谋划和推动碳达峰碳中和工作，推动绿色低碳发展。
围绕碳达峰碳中和，八钢着眼长远、整体规划，推出了一系列措施：成立八钢碳中和办公室，加快碳达峰碳减排规划和工作推进；完善钢铁产业规划与布局，处理好减排与发展的关系；加大存量联合重组，持续提升产业集中度，追求极致效率；合理资源配置，优化能源结构，加快产线升级与替代；构建完善的碳足迹、碳数据管理与评价体系；探索和研发低碳冶金工艺技术，为高炉碳减排提供示范。
今年6月，八钢碳中和办公室正式挂牌运行，全面负责推进绿色低碳领域的科技创新、技术合作、最佳实践推广及碳数据、碳资产管理等十余项日常工作，标志着八钢碳达峰碳中和工作全面进入系统化推进阶段。
低碳冶金工艺路线日渐明晰
碳中和办公室成立伊始，工作千头万绪，但主攻方向是明确一贯的。“低碳冶金是我们的主攻方向。到2023年要力争实现碳达峰，2025年要具备减碳30％的工艺技术能力，时间很紧。而且因为牵涉到整个钢铁行业的技术转型，按照公司的要求，只能成功不能失败。”尽管压力很大，但许晓兵依然表示“非常有信心”。
这位从八钢炼铁厂厂长转任公司碳中和办公室主任的专家型管理者的信心，源自于对欧冶炉和富氢碳循环全氧高炉的了解，源自于低碳冶金技术上一步一步成功的推进。
欧冶炉本身就属于非高炉炼铁技术，是低碳冶炼的一种探索。炉顶煤气回用和二氧化碳捕集分离两大突破性技术，是欧冶炉在低碳冶炼探索上的重大成果。2019年，欧冶炉的“顶煤气回配项目”投用后，八钢专门请来权威第三方进行了减碳认证，其结果表明，该技术有效降低了系统的碳排放量0.1吨/吨铁，按年产120万吨铁水能力，每年可实现降低碳排放12万吨。
高炉炼铁要想实现真正意义的碳减排，就必须实现全氧冶炼，实现碳循环。从工艺上讲，传统高炉采用热风炉生产，高炉煤气因含有大量氮气，不具备脱碳（去除二氧化碳）再循环使用的价值，这也是传统高炉实现碳减排最大的难点，而八钢技术人员通过大胆创新，成功打通了高炉和欧冶炉耦合的工艺路线，为突破这个难点提供了技术基础。6月11日，八钢富氢碳循环全氧高炉成功接入经过脱碳处理的欧冶炉煤气，这是全球首次实现脱碳煤气循环利用的案例，标志着八钢在高炉碳减排、碳循环技术探索方面取得重大技术突破。实验结果与当初理论分析和模拟计算吻合，表明八钢富氢碳循环全氧高炉目前的实验方向和工艺路径选择完全正确。富氢碳循环全氧高炉炉长田宝山介绍说，“经过近一个星期的运行，碳减排效果明显。与接入欧冶炉脱碳煤气前相比，富氢碳循环全氧高炉吨铁燃料比下降近45千克”。在完成第一阶段35％富氧目标的基础上，7月30日，八钢富氢碳循环全氧高炉成功实现第二阶段50％高富氧冶炼目标。实践表明，八钢富氢碳循环全氧高炉炉况良好，各项重要参数稳定可控，部分时段富氧率已超过50％。高炉燃料比较喷吹脱碳煤气前基准期燃料比降低70kg/t。
“像管成本一样管碳资产”
7月16日，全国碳交易市场正式开市。顺应潮流，摸清家底，将碳资产纳入公司管理体系，也是八钢碳中和办公室的一项重要工作。
碳中和办公室成立首月，多项工作齐头并进。一方面，围绕八钢双碳体系职责的建立，在7月份完成了绿色低碳政策研究管理制度、低碳技术管理办法、碳达峰碳中和创新项目管理办法等七项制度的编制工作，做到“有法可依”。另一方面，通过碳盘查，摸清家底。“虽然没有经验和先例可循，但这是做好碳管理的基础，必须要做。”许晓兵说，“我们八钢人是有好的传统的，不然光有想法，没有吃苦精神，就干不了这事。”面对困难，八钢碳中和办公室只能“摸着石头过河”，边摸索边完善。建立“碳中和联络员制”，以工序为基本单元进行碳排放数据排查及识别，包括“一总部多基地”，全工序、全流程，每个工序、每个产线都要算清楚。在此基础上建立绩效评价体系。碳盘查是一项艰苦而繁琐的基础工作，现场监测点成千上万，80％是现有系统可以自动采集的，但还有19％多的数据需要手工录入，工作量非常大。但功夫不负有心人，最终还是基本清楚家底了，为下一步碳资产管理打下了扎实的基础。“当然，我们和相关部门也协调好了，目前还是手工录入的监测点位，今后该上计量的上计量，该上模型的上模型。毕竟已是互联网5G时代了。”
工欲善其事，必先利其器。数字驱动（智能化）是钢铁业低碳发展、建立双碳数智管控体系的必然选择。建立双碳数智管控体系是八钢双碳体系的重中之重。
8月1日，八钢管理信息系统全面升级改造二期及巴州钢铁、伊犁钢铁信息系统覆盖项目全新上线成功，八钢建成了中国宝武首个覆盖“8＋1”业务体系的“数智监控、智慧管理”平台。其中，“＋1”就是指低碳冶金———八钢碳足迹、碳排放相关数据的系统性管控，包括碳排放计算、各工序相关四级指标的动态跟踪、富氢碳循环全氧高炉、欧冶炉等创新型技术的减排效益跟踪等。
八钢双碳数智管控体系，就是要建立碳消耗管控、锁定碳消耗源，数智管控碳排放源四级末端因素，通过碳排放数据分析、碳排放预测预警、碳排放监管进行数智化管控，实现源头治理、过程控制、技术创新的低碳绿色发展方式，碳排放总量及强度的“双控”有效管控，从而实现低碳减排、低碳数智化运营、智能生成碳报告，最终加速“绿色转型”，实现低碳引领。
碳资产就是成本，是企业的竞争力。双碳数智管控体系的建成，为八钢“像管成本一样管碳资产”奠定了坚实的基础。八钢从7月份开始，已经对每个工序按照“双控”指标（配额计划值）进行管理。如果哪个厂、哪个工序没达到控制标准，就要分析、查找原因，进而不断降低排放总量和排放强度。
碳达峰碳中和工作，任重而道远。八钢将以信息化建设为抓手，对能源信息化系统进行提升改造，强化事前管控和事中管控，深挖工序节能潜力，建设一批绿电、绿氢、高炉喷吹煤气、智慧管控等节能减碳设施，努力实现能源价值最大化目标，为实现中国宝武碳达峰碳中和目标奠定坚实基础。吴彬说，“虽然压力很大，但也感到很光荣。绿色低碳发展之路真能走出来的话，就是八钢对世界冶金史的贡献。”
