黨的二十大報告提出，加快發展方式綠色轉型，推動經濟社會發展綠色化、低碳化是實現高質量發展的關鍵環節。昌黎縣興國精密機件有限公司（以下簡稱興國公司）積極籌劃從傳統“碳冶金”轉向新型“低碳氫冶金”，通過在冶煉過程中以氫代碳的方式，增加清潔能源在鋼鐵生產過程中的使用比例，爭做鋼鐵行業綠色低碳轉型發展引領者，打造冀東北地區能源轉型、產業結構調整新基地。
校企協同 搭建氫冶金前沿技術研發平臺
圖為富氫低碳冶煉熱模擬實驗系統。（興國公司 供圖）
上海大學在氫冶金領域有著深厚的理論和技術積累與行業影響力。2019年，興國公司和上海大學簽訂戰略合作協議，提出聯合共建以40立方米試驗高爐為核心的富氫低碳冶煉熱模擬試驗系統平臺，建設氫冶金低碳技術研發中心，開發建設我國氫冶金技術中試基地，研發先進的氫冶金技術，推進氫冶金低碳冶煉技術的完善、成熟和大規模產業化應用。
在2021年河北省重點研發計劃資助（項目名稱為“先進氫冶金技術與工藝開發試驗研究”）和2021年上海市首批雙碳專項項目資助（項目名稱為“高爐富氫低碳冶煉關鍵工藝技術研究與示范”）的支持下，興國公司與上海大學聯合共建了“可調控、可打開、可剖析”的氫冶金低碳技術研發試驗系統。該系統配備有儲輸一體化供氫系統，以及齊備的在線檢測與取樣系統，覆蓋爐體修復期、中試冶煉期、正式冶煉期和解剖期等完整的試驗階段。
通過打造開放性專業化實驗高爐通用技術開發系統平臺，興國公司和上海大學聚焦氫冶金低碳冶煉前沿技術，研制冶金大科學裝置，突破相關核心技術，致力于建成開放性高爐科學創新中心、氫冶金標準研發基地和工業節能綠色示范基地，引領鋼鐵冶金技術革新，全面踐行綠色發展理念，促進低碳循環經濟發展。
首次試驗 構建富氫冶煉技術理論和工藝原型
圖為高爐爐料解剖實物圖。（興國公司 供圖）
2021年12月28日，興國公司與上海大學聯合研發團隊在完成前期的全焦和富氧噴煤試驗基礎上，向40立方米的試驗高爐中成功注入純氫氣，進入“以氫代碳”的富氫冶煉試驗階段。這是中國首次以純氫為噴吹氣源、進行高爐富氫冶煉技術開發試驗。富氫冶煉試驗純氫氣的噴吹量達每小時1800立方米，噸鐵250立方米。近兩個月的工業試驗結果表明，高爐富氫冶煉可降低焦比10%以上，達到減少二氧化碳排放量10%以上和鐵產量增加13%以上（大幅提高高爐利用系數）的預期效果，節能降碳效果顯著。同時，該試驗項目也為之后鋼鐵生產中大規模安全使用氫氣積累了經驗。
在完成高爐富氫冶煉熱態試驗后，該研發團隊向爐內注入氣—液混合氮，對試驗高爐內熱態爐料進行快速“冷凍”，完整保留了爐內物料變化細節。依托可解剖打開式爐體結構，該研發團隊對“冷凍”后的試驗高爐進行了歷時3個月的解剖工作，獲取了高爐塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口區、死料柱、渣鐵層等關鍵物料樣品及相關數據信息，通過“打開高爐黑箱”，徹底弄清楚了富氫對高爐爐料結構和性狀變化的作用規律，構建了完整的高爐富氫低碳煉鐵過程技術理論和工藝原型。
應用推廣 助力鋼鐵行業綠色低碳發展
圖為綠氫制-儲-用共性關鍵技術與裝備研發基地牌。（興國公司 供圖）
在半工業化試驗和工業化推廣應用中，興國公司與上海大學聯合研發團隊獲發明專利授權5項；圍繞鋼鐵企業大規模供氫和高爐富氫技術操作，獲軟件著作權2項。在豐富的理論和扎實的實踐基礎上，上海大學牽頭，聯合寶鋼股份、中冶賽迪、興國公司、同濟大學等完成《氫冶金 高爐噴氫技術規范》（標準編號：T/CSTE 0208—2022）和《氫冶金 高爐噴吹氫氣工程設計規范》（標準編號：T/CSTE 0209—2022）兩項團體標準，已在全國團體標準信息平臺發布，有效推動了高爐富氫低碳冶煉技術的工業化普及應用，助力鋼鐵行業綠色低碳高質量發展。
在取得半工業化試驗成果的基礎上，興國公司積極謀劃，規劃建設光伏/風電綠電電解水制氫（日產氫30萬立方米及日產氧15萬立方米）—規模化適量儲氫—富氫冶煉項目，在現有450立方米鑄造生鐵高爐開展富氫富氧噴吹冶煉的工業化推廣應用，預計于2023年底運行。
該項目將進一步探索降碳節能的方向和途徑，打通工業規模的綠氫制—儲—用一體化工藝，形成光伏/風力發電—電解水制氫—氫冶金的可再生清潔能源就地大規模儲能、消納和利用的示范典型，預計每年降低二氧化碳排放20萬噸，節能降碳效果顯著，同時電解水系統制得的綠氫還可供應氫燃料汽車電池、配套建設的加氫站等，形成區域優質綠色氫源供應能力。
延鏈補鏈 打造高端裝備制造業生產基地
圖為干凈整潔的興國公司廠區。（興國公司 供圖）
興國公司致力于從“綠色底色”轉向“綠色競爭力”，基于高爐富氫冶煉生產得到的高品質鑄造用鐵水原料，建設以高端材料制造和綠色能源產業開發利用為核心的科技創新企業，樹立鋼鐵冶金鑄造行業低碳高質量轉型發展的典范。
在原廠址、原有產能和裝備的基礎上，興國公司新建年產50萬噸高端球墨鑄鋼、鑄鐵產線，產品可廣泛應用于冶金、機械制造、汽車及模具領域，通過技術轉型升級、裝備工藝升級、產品轉型升級，實現延鏈、補鏈、強鏈，由傳統的鑄造生產企業轉型升級為技術先進、工藝領先、產品優良、資源高效利用、環保節能的新型冶煉深加工生產企業，打造高端裝備制造業生產基地。
在興國公司與上海大學的良好合作下，雙方用學科鏈、專業鏈支撐創新鏈和產業鏈，共同完成引進技術消化吸收和自主創新，促使興國公司實現技術創新能力的突破性提高，形成了擁有自主知識產權的氫冶金低碳冶煉、特殊鋼生產等技術。
未來，興國公司將持續聚焦綠色低碳、節能高效、循環經濟，堅持科技引領、創新發展，推進“綠色興國、質量興國、低碳興國”建設。
