加氫母站的工作人員正在例行巡檢各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。

在濟(jì)南市萊蕪區(qū)泰山鋼鐵集團(tuán)的廠區(qū)外，有一座加氫站，是全國第一座鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)氫純化管道供氫加氫母站。它“吸”進(jìn)煉焦副產(chǎn)煤氣，“呼”出純度高達(dá)99.999%的燃料氫，成為全省氫能運(yùn)用樣板項(xiàng)目。現(xiàn)在，這家民營鋼企正與科研機(jī)構(gòu)合作，準(zhǔn)備用城市固廢制取本錢更低的氫動力，“以氫代煤”煉鋼，運(yùn)送逐漸用氫能轎車，展開氫能示范運(yùn)用。

我省“十強(qiáng)工業(yè)”行動計(jì)劃提出，要推動新動力工業(yè)體系建造，加強(qiáng)關(guān)鍵技能攻關(guān)突破。按照問題導(dǎo)向、需求導(dǎo)向原則，聚焦氫能、儲能等重點(diǎn)范疇，引導(dǎo)和支持優(yōu)勢企業(yè)單位加強(qiáng)關(guān)鍵范疇和薄弱環(huán)節(jié)技能攻關(guān)。記者以泰山鋼鐵集團(tuán)為樣本，進(jìn)行了考察查詢。

“與氫共舞”15年

在加氫站的西南角，管道延伸到鋼廠內(nèi)部。這個(gè)全流程煉鋼企業(yè)每小時(shí)都會產(chǎn)生5萬立方米的煉焦副產(chǎn)煤氣，俗稱焦?fàn)t煤氣。“里邊氫的含量在52%左右，還有一氧化碳、甲烷等其他成分。”加氫站站長李學(xué)震一邊巡檢一邊介紹，這些粗細(xì)紛歧的管道和高高低低的罐體，是與加油站、加氣站最大的區(qū)別，這套復(fù)雜的設(shè)備是工業(yè)廢氣變成清潔動力的關(guān)鍵一環(huán)。

事實(shí)上，這家鋼企制備氫氣的歷史已有15年，之前是在軋鋼過程中作為退火保護(hù)氣來用。“退火就是降溫硬化，來改進(jìn)產(chǎn)品的組織，通常就是用氫氣。”泰山鋼鐵集團(tuán)技能研發(fā)中心副主任任來鎖長時(shí)間與氫氣打交道，開始，他們用液氨分化制氫，這種危化品氣味沖鼻，一旦走漏損害極大。2007年，泰山鋼鐵進(jìn)行工業(yè)升級，引進(jìn)了國外的先進(jìn)配備，這條新式冷軋生產(chǎn)線，需求純度在99.99%以上的氫氣作為退火保護(hù)氣。

“咱們當(dāng)時(shí)決議拋棄液氨制氫的老路，從焦?fàn)t煤氣里提取氫氣。”任來鎖說，他們出資上馬了省內(nèi)第一個(gè)制氫站，將煉焦副產(chǎn)煤氣通過變壓、吸附，產(chǎn)出氫氣，每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)1500立方米。而此前這些工業(yè)廢氣大多一燒了之，最多用來發(fā)電。完成資源化運(yùn)用后，替代了高風(fēng)險(xiǎn)、高本錢的液氨分化制氫，也下降了碳排放。這個(gè)制氫站安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)至今，積累了大量氫氣制備、運(yùn)用、保護(hù)等相關(guān)經(jīng)歷和技能。

構(gòu)建氫能供應(yīng)“局域網(wǎng)”

近兩年，氫作為新動力異軍突起，山東在國內(nèi)首先出臺省級層面的氫能工業(yè)中長時(shí)間發(fā)展規(guī)劃，并在2021年聯(lián)合科技部實(shí)施“氫進(jìn)萬家”科技示范工程。“與氫共舞”十多年的泰山鋼鐵，深知新技能、新動力的價(jià)值。“從大趨勢來說，氫能是重要方向。咱們有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，努力創(chuàng)造氫氣的運(yùn)用場景，像廠內(nèi)物料轉(zhuǎn)運(yùn)、原料和產(chǎn)品運(yùn)送等，首先作一些實(shí)驗(yàn)和嘗試。”泰鋼集團(tuán)黨委書記、董事長王永勝以為，氫能的春天來了，泰鋼有經(jīng)歷、有資源、有技能，經(jīng)過多次論證，決議再一次“吃螃蟹”。在工業(yè)制氫的基礎(chǔ)上，出資近6000萬元建造加氫母站，選用“前站后廠”的模式，進(jìn)一步延伸氫氣工業(yè)鏈，進(jìn)步工業(yè)廢氣的附加值。從源頭破解氫能工業(yè)的發(fā)展瓶頸，面向周邊城市構(gòu)建氫能供應(yīng)“局域網(wǎng)”。

“盡管都是氫氣，但工業(yè)氫氣和車用氫氣徹底不是一個(gè)概念。”任來鎖介紹，按照2011年的國家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)氫氣僅僅分為純氫、高純氫和超純氫，對總烴、總硫、甲醛、甲酸、氨、總鹵化物、顆粒物濃度等都沒有規(guī)則。用于軋鋼時(shí)，這并無大礙。但用于轎車，這些“雜質(zhì)”會直接導(dǎo)致質(zhì)子交流膜燃料電池“中毒”，成為“喪命殺手”。因而，2018年的車用氫氣標(biāo)準(zhǔn)，對水分、氧、氮等15項(xiàng)目標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)范，2021年增加到16項(xiàng)。

在泰鋼加氫母站的內(nèi)地，成群的罐體通過粗細(xì)不等的管道連接。“這是純化吸附塔，每個(gè)塔內(nèi)的填充料都不同，濾除不同的元素。”任來鎖解釋，純化原理和凈水器類似，靠十幾種“濾芯”把氫氣里邊的各種“雜質(zhì)”過濾掉。

“咱們選用兩級純化，一級純化篩掉氮、甲烷、顆粒物等成分;二級純化進(jìn)一步對燃料電池敏感的元素成分精準(zhǔn)脫雜，保證十多項(xiàng)目標(biāo)都符合國家標(biāo)準(zhǔn)。”任來鎖表示，從氣體中除掉十幾種雜質(zhì)，難度很大，因而選用了兩級純化的工藝“雙保險(xiǎn)”。但更難的是檢測，詳細(xì)的含量參數(shù)控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，就比如一個(gè)人站在大型地磅上稱體重。

在輸氫管道上，分出一根細(xì)小的取樣管，工作人員翻開閥門，氫氣就流入取樣容器內(nèi)，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，可以實(shí)時(shí)在線取得車用氫氣的各項(xiàng)目標(biāo)。這樣一個(gè)檢測實(shí)驗(yàn)室耗資數(shù)百萬元。作為密度最小的氣體，每千克氫氣的體積為11.2m³，有必要緊縮才能便利儲存。在進(jìn)入加氫機(jī)之前兩級加壓，在35兆帕高壓下，氫氣的體積縮小到本來1/343。除了直接為轎車加氫，還可以通過長管拖車輸送到周邊的加氫站。

下流企業(yè)接連不斷

加氫母站投產(chǎn)時(shí)，我國重汽等三家車企向泰山鋼鐵提供了10輛氫動力重卡，進(jìn)行試運(yùn)營，驗(yàn)證相關(guān)數(shù)據(jù)。以我國重汽的C7H重卡為例，6個(gè)氫瓶8分鐘注滿，續(xù)航可達(dá)420公里。“按照現(xiàn)在的政府指導(dǎo)價(jià)每千克35元，氫燃料本錢和柴油根本相等。”任來鎖說，但氫動力轎車的購置本錢太高，大約是純電動重卡的2倍、柴油重卡的4倍。“純算經(jīng)濟(jì)賬，現(xiàn)在還是沒賬算。”

這個(gè)加氫母站建成之后，工業(yè)鏈下流企業(yè)接連不斷。“找上門的不下十家單位，包含LNG運(yùn)送企業(yè)、新動力車企等。”任來鎖表示，現(xiàn)在一天可供應(yīng)車用氫氣2噸，滿意100多輛車的加氫需求，年產(chǎn)能為750噸。根據(jù)市場需求，后期可進(jìn)步到2萬噸。

王永勝介紹，為低本錢、規(guī)模化供氫，現(xiàn)在正與浙江中科運(yùn)用技能研究院合作，用城市有機(jī)固廢制備氫氣，每年能“吃進(jìn)”10萬噸廢物，“吐出”2億立方米氫氣，本錢降到20元/公斤左右。一起，與我國鋼研集團(tuán)聯(lián)合成立氫能研究院，建造30萬噸氫冶金項(xiàng)目，研究“以氫代煤”煉鋼鐵，在提高鍛煉效率的一起，大幅下降動力消耗和碳排放。依托加氫母站，還將連續(xù)投運(yùn)氫動力轎車，展開氫能重卡示范運(yùn)用，探究大宗物品清潔、綠色運(yùn)送的新路徑。大眾日報(bào)作者：趙國陸

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加氫母站

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