加氢母站的工作人员正在例行巡检各项运行参数。
在济南市莱芜区泰山钢铁集团的厂区外，有一座加氢站，是全国第一座钢铁行业副产氢纯化管道供氢加氢母站。它“吸”进炼焦副产煤气，“呼”出纯度高达99.999%的燃料氢，成为全省氢能利用样板项目。目前，这家民营钢企正与科研机构合作，准备用城市固废制取成本更低的氢能源，“以氢代煤”炼钢，运输逐步用氢能汽车，开展氢能示范应用。
我省“十强产业”行动计划提出，要推进新能源产业体系建设，加强关键技术攻关突破。按照问题导向、需求导向原则，聚焦氢能、储能等重点领域，引导和支持优势企业单位加强关键领域和薄弱环节技术攻关。记者以泰山钢铁集团为样本，进行了蹲点调查。
“与氢共舞”15年
在加氢站的西南角，管道延伸到钢厂内部。这个全流程炼钢企业每小时都会产生5万立方米的炼焦副产煤气，俗称焦炉煤气。“里面氢的含量在52%左右，还有一氧化碳、甲烷等其他成分。”加氢站站长李学震一边巡检一边介绍，这些粗细不一的管道和高高低低的罐体，是与加油站、加气站最大的区别，这套复杂的设备是工业废气变成清洁能源的关键一环。
事实上，这家钢企制备氢气的历史已有15年，之前是在轧钢过程中作为退火保护气来用。“退火就是降温硬化，来改善产品的组织，通常就是用氢气。”泰山钢铁集团技术研发中心副主任任来锁长期与氢气打交道，最初，他们用液氨分解制氢，这种危化品气味刺鼻，一旦泄漏危害极大。2007年，泰山钢铁进行产业升级，引进了国外的先进装备，这条新式冷轧生产线，需要纯度在99.99%以上的氢气作为退火保护气。
“我们当时决定放弃液氨制氢的老路，从焦炉煤气里提取氢气。”任来锁说，他们投资上马了省内第一个制氢站，将炼焦副产煤气通过变压、吸附，产出氢气，每小时产量可达1500立方米。而此前这些工业废气大多一烧了之，最多用来发电。实现资源化利用后，替代了高风险、高成本的液氨分解制氢，也降低了碳排放。这个制氢站稳定运行至今，积累了大量氢气制备、使用、维护等相关经验和技术。
构建氢能供给“局域网”
近两年，氢作为新能源异军突起，山东在国内率先出台省级层面的氢能产业中长期发展规划，并在2021年联合科技部实施“氢进万家”科技示范工程。“与氢共舞”十多年的泰山钢铁，深知新技术、新能源的价值。“从大趋势来说，氢能是重要方向。我们有得天独厚的优势，努力创造氢气的使用场景，像厂内物料转运、原料和产品运输等，率先作一些实验和尝试。”泰钢集团党委书记、董事长王永胜认为，氢能的春天来了，泰钢有经验、有资源、有技术，经过多次论证，决定再一次“吃螃蟹”。在工业制氢的基础上，投资近6000万元建设加氢母站，采用“前站后厂”的模式，进一步延伸氢气产业链，提高工业废气的附加值。从源头破解氢能产业的发展瓶颈，面向周边城市构建氢能供给“局域网”。
“虽然都是氢气，但工业氢气和车用氢气完全不是一个概念。”任来锁介绍，按照2011年的国家标准，工业氢气只是分为纯氢、高纯氢和超纯氢，对总烃、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化物、颗粒物浓度等都没有规定。用于轧钢时，这并无大碍。但用于汽车，这些“杂质”会直接导致质子交换膜燃料电池“中毒”，成为“致命杀手”。因此，2018年的车用氢气标准，对水分、氧、氮等15项指标进行了具体规范，2021年增加到16项。
在泰钢加氢母站的腹地，成群的罐体通过粗细不等的管道连接。“这是纯化吸附塔，每个塔内的填充料都不同，滤除不同的元素。”任来锁解释，纯化原理和净水器类似，靠十几种“滤芯”把氢气里面的各种“杂质”过滤掉。
“我们采用两级纯化，一级纯化筛掉氮、甲烷、颗粒物等成分;二级纯化进一步对燃料电池敏感的元素成分精准脱杂，确保十多项指标都符合国家标准。”任来锁表示，从气体中剔除十几种杂质，难度很大，因此采用了两级纯化的工艺“双保险”。但更难的是检测，具体的含量参数控制在国家标准以内，就好比一个人站在大型地磅上称体重。
在输氢管道上，分出一根细小的取样管，工作人员打开阀门，氢气就流入取样容器内，然后在实验室进行检测，能够实时在线获得车用氢气的各项指标。这样一个检测实验室耗资数百万元。作为密度最小的气体，每千克氢气的体积为11.2m³，必须压缩才能方便储存。在进入加氢机之前两级加压，在35兆帕高压下，氢气的体积缩小到原来1/343。除了直接为汽车加氢，还可以通过长管拖车输送到周边的加氢站。
下游企业纷至沓来
加氢母站投产时，中国重汽等三家车企向泰山钢铁提供了10辆氢能源重卡，进行试运营，验证相关数据。以中国重汽的C7H重卡为例，6个氢瓶8分钟注满，续航可达420公里。“按照目前的政府指导价每千克35元，氢燃料成本和柴油基本持平。”任来锁说，但氢能源汽车的购置成本太高，大约是纯电动重卡的2倍、柴油重卡的4倍。“纯算经济账，目前还是没账算。”
这个加氢母站建成之后，产业链下游企业纷至沓来。“找上门的不下十家单位，包括LNG运输企业、新能源车企等。”任来锁表示，目前一天可供应车用氢气2吨，满足100多辆车的加氢需求，年产能为750吨。根据市场需求，后期可提高到2万吨。
王永胜介绍，为低成本、规模化供氢，目前正与浙江中科应用技术研究院合作，用城市有机固废制备氢气，每年能“吃进”10万吨垃圾，“吐出”2亿立方米氢气，成本降到20元/公斤左右。同时，与中国钢研集团联合成立氢能研究院，建设30万吨氢冶金项目，研究“以氢代煤”炼钢铁，在提升冶炼效率的同时，大幅降低能源消耗和碳排放。依托加氢母站，还将陆续投运氢能源汽车，开展氢能重卡示范应用，探索大宗物品清洁、绿色运输的新路径。
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