——记河钢集团专家委员会副主任王新东的绿色创新之路

蔡巧玉

 

 

 

绿色经济已成为全球产业变革的主基调之一。党的二十大报告指出，“推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节”“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。钢铁行业是承载绿色低碳发展的重要脊梁，绿色转型也是钢铁工业高质量发展的必选项。

在推动钢铁工业创新发展、绿色发展、高质量发展的道路上，俄罗斯工程院院士，河钢集团原副总经理兼首席技术官、现任专家委员会副主任王新东坚韧如钢。40年来，王新东一直从事钢铁流程工艺设计、工程管理及技术研发工作，他围绕钢铁绿色转型的重大需求，研发了多工序多污染物超低排放、二次能源高效利用、亚熔盐清洁生产、氢能利用等多项关键技术，建立了钢铁绿色制造技术体系，技术支撑了国家在钢铁行业超低排放政策的制定和实施；在工程管理领域，建立了钢铁行业“全过程多要素融合协同”的绿色工程管理方法，主持设计建成了以唐钢新区为代表的多项重大工程。他先后获第十四届光华工程科技奖、第四届杰出工程师奖、河北省科学技术突出贡献奖、国务院特殊津贴专家、河北省高端人才、《科学中国人》2022年度影响力科学家等荣誉和称号。

探索中勇毅笃行，实践中淬火成钢。40年的职业历程中，一路拼搏，王新东始终坚守着扎根钢铁事业的初心使命，见证着中国钢铁工业快速发展、世界钢铁进入“中国时代”；一路奋进，他坚持以科技创新和技术进步为引领，让钢铁的绿色底色更加鲜明，让钢铁的低碳印记愈加深彻；一路跨越，他全身心投入河钢集团的科技创新中，用创新引擎推动着河钢集团成为全球最大的钢铁材料制造和综合服务商之一，成长为钢铁行业低碳绿色转型引领者、示范者。

 

深植绿色基因，挖掘能源高效综合利用新空间

 

钢铁业是碳排放大户，其碳排放量占全国碳排放总量的16%左右。在建设美丽中国的大图景下，向绿而行、加快绿色转型，成为钢铁企业共同的战略选择。

然而，绿色转型是一项复杂、庞大的系统性工程。传统的绿色转型措施主要包括新上环保装备、改造提升除尘设施等，投入高、周期长、难度大。“钢铁工业流程复杂，传统末端治理解决方法很难实现绿色工艺技术的低成本开发和推广，必须用新方法、新思路推动绿色转型。”王新东认为，要把绿色低碳的发展基因深植入钢铁企业经营发展的全过程，建设钢铁行业减污降碳系统解决方案和技术体系，在钢铁生产全流程做到绿色、清洁。

贯穿全过程、覆盖全流程，以创新驱动发展，以绿色绘就未来。这样的绿色转型蓝图宏大且艰巨，但王新东和技术团队不惧艰难。落脚的第一步，就是拿钢渣、蒸汽、余热、烟气等钢铁生产副产品和污染物的综合利用“开刀”。“环境问题本质上是能源高效利用问题，节能是最大的减排。”在王新东眼里，污染物大多是“放错位置的资源”。

2008年，“钢铁企业低压余热蒸汽发电和钢渣改性气淬处理技术及示范”在国家科技计划重点项目的支持下落户河钢集团，项目旨在解决余热资源高效回收利用的难题。在王新东的主持推动下，河钢集团唐钢公司（以下简称“唐钢”）与钢铁研究总院、北京科技大学、华北理工大学合作，实施了钢铁企业低压余热蒸汽发电和钢渣改性气淬处理技术及示范项目，对钢渣粒度控制技术、双层流化床余热锅炉高效换热技术、气淬渣微观结构控制等多项关键技术进行攻关。

项目实施过程中，王新东把现场当成了“战场”，带领团队将烧结余热回收入管网，用汽轮发电机发电；用氮气气淬处理钢渣变成直径1毫米左右的小粒子，广泛用于建筑材料的制作；白天跟踪工艺调试，一遍一遍现场勘察，与同事探讨技术问题；夜晚整理数据资料，撰写报告……“连轴转”成了王新东的工作常态，在他的主持下，一系列技术改造相继完成。

王新东和技术团队一起研发了具有自主知识产权的钢渣气淬处理与余热回收和烧结、转炉烟气余热回收发电关键技术与成套装置，首次成功应用于唐钢，建成钢渣气淬处理、烧结余热发电和转炉余热发电三大示范工程，构建二次能源利用关键技术平台，累计节能192万吨标准煤，新增效益24.5亿元，实现了良好的经济效益和社会效益。研究成果在国内钢铁企业广泛推广应用，为国家“十二五”计划实现重点大中型钢铁企业余热余压利用率达到50%以上的目标提供了技术支撑。2013年，相关项目荣获国家科技进步奖二等奖。

 

实践颠覆创新，开发钒产业链绿色制造新工艺

 

钒、铬是世界公认的紧缺资源和重要战略金属，广泛应用于钢铁、化工、航空航天、新能源、军工等重要领域，与国民经济15%的商品品种相关，其中钒被称为“现代工业的味精”。钒钛磁铁矿作为我国重大特色战略金属矿产资源，已探明储量202亿吨，储量居世界第三位。

钢铁高炉提钒是当今提钒的主要工艺之一，但由于缺乏钒铬资源高效清洁利用技术，这一资源难以进行大规模开发利用。特别是采用传统高温焙烧工艺处理钒渣三废末端治理代价大，区域环境承载压力接近极限。

发展的堵点、痛点，就是王新东和技术团队绿色创新的发力点和攻关点。王新东主持推动的亚熔盐高效提钒清洁生产技术正式立项，与中国科学院过程工程研究所联合开发具有自主知识产权的新一代全湿法提钒技术，致力实现钒铬资源的高效绿色提取及污染源头控制，助推河钢集团钒钛产业高质量发展，有效支撑我国钒产业生态化可持续发展的国家战略需求。

开发钒铬资源高效清洁利用及产品绿色制造新流程，建成产业化示范，在国际上首次实现钒铬工业化规模高效同步提取；首次在国际上采用微气泡强化法在150℃实现钒渣中钒铬的高效提取；突破钒铬共存多元体系铬分离难题，蒸发结晶分离铬酸钠产品，同步实现介质的高效回用……项目推进过程中，王新东和技术团队研究开发出一系列原创性、颠覆性的创新技术，形成了全过程成套技术解决方案。

从实验室基础研究，到公斤级实验、千吨级中试工程，再到项目圆满落地，先后历经8年时间。在王新东带领下，河钢集团示范了全流程清洁生产技术的重要案例——2017年6月12日，世界首条亚熔盐法高效提钒清洁生产线在河钢集团承德钒钛正式投入运营。以亚熔盐钒铬高效共提—清洁相分离—产品绿色短流程制备—尾渣全量化增值利用为特色的、具有自主知识产权的新流程新工艺，充分验证了技术的先进性、可靠性及经济性。整个生产过程无废水、无废气、无废渣，生产成本降低10%，钒回收率提高10%以上，铬由不能回收到回收率达到90%。

亚熔盐清洁提钒生产线一投产，就具备了年处理5万吨钒渣的生产能力，正式运营一年后，生产线连续进料、连续下料量达到设计产能的80%以上，实现了全线联动生产，生产出的钒酸钠成品质量满足高纯粉剂钒生产需求，为引领钒钛产业绿色升级奠定了基础。

这一原创技术被院士专家组评价为“重大原始创新”，入选2017年中国钢铁行业创新全球第一技术、2018年度世界钢铁工业十大技术要闻、2018世界钢协年度创新奖提名，并于2020年获河北省科学技术进步奖一等奖。国际钒技术委员会首席执行官约翰·海博特如此评价：“河钢集团建设的‘亚熔盐法清洁提钒生产线’对国际钒产业的绿色制造是一个颠覆性创新。我非常期待这项技术在河钢的引领下，能够在全行业推广。”

 

推动绿色升级，构建钢铁行业超低排放新体系

 

“钢铁多污染物超低排放控制等多项关键技术推广应用，促进了空气质量改善。”2021年5月28日，习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科学技术协会第十次全国代表大会上发表重要讲话时说。

总书记点赞的钢铁多污染物超低排放控制技术，就是王新东和技术团队研发的“多工序多污染物超低排放控制技术”。

2013年国务院颁布实施《大气污染防治行动计划》以来，我国以前所未有的力度向大气污染宣战，“蓝天保卫战”全面打响。实施钢铁行业超低排放是打赢蓝天保卫战的重要措施，也是钢铁行业高质量发展、绿色发展的主要推力。钢铁企业生产流程长、工艺类型复杂、产排污环节多，动辄上百个排放口、几千个无组织控制点、每天上千辆次的车辆运输，更为核心的是关键技术缺失严重制约钢铁行业全流程、全方位、全覆盖、全周期的超低排放，迫切需要打破技术瓶颈，研发钢铁行业污染物治理创新技术。

王新东敏锐地察觉到治理理念应由传统的“单点切入”向“全局优化”转变，在行业首次提出“源头减排—过程控制—末端治理”的污染物治理技术思路，并在国家“863计划”、环保公益性项目、国家自然科学基金等支持下，历经十余年攻关，研发了覆盖烧结、球团、焦炉、高炉、转炉5个重点工序的多污染物超低排放控制技术，其中高比例球团冶炼、烧结烟气循环、逆流式活性焦、低温氧化脱硝等关键技术，达到国际领先水平，国内高炉球团矿比例首次达到80%，烧结烟气循环率达30%以上，烧结机提产10%以上。SO2、NOX、粉尘比先进水平再减排53%、33%、71%，CO2减排10%以上，率先实现钢铁企业超低排放，为生态环境部等五部委联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》全面实施提供了可靠的技术途径。

项目技术成果在河钢集团实现整体落地，为钢铁行业全流程、全过程、全污染物的全面减排提供了系统性解决方案和应用范例。目前，项目产生的成果已在宝武、鞍钢及印度塔塔集团等国内外大型企业的46条产线应用，实现废气处理规模达2475亿立方米/年。

项目成果中多项关键技术入选《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》推荐技术、2017年《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》、2018年《国家先进污染防治技术目录（大气污染防治领域）》，项目成果入选2019年度“中国生态环境十大科技进展”，2022年成为钢铁行业唯一入选《国家清洁生产先进技术目录》的项目。2021年11月，“钢铁行业多工序多污染物超低排放控制技术与应用”创新成果荣获2020年度国家科技进步奖二等奖，成为当年度钢铁行业环保领域唯一的获奖成果。

 

挑战世界难题，首发国际领先绿色工艺新技术

 

在积极研发减污降碳系统解决方案和技术体系同时，王新东还致力于提升产线效益效率的绿色工艺技术的研发，主持推动连铸凝固末端重压下等重要生产工艺技术突破，从技术、体系、工艺等多个维度，为钢铁行业绿色转型提供全面支撑。

连铸工序是钢铁制造的关键流程。转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，会被铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工序就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序。然而在钢铁行业，大断面连铸坯中心偏析与疏松严重影响铸坯质量，制约了后续高端大规格钢材产品的成材率、生产效率及服役稳定性，这一直是炼钢领域的世界性技术难题。

“实现高水平科技自立自强，就要勇于挑战世界难题，攻克关键核心技术。”王新东说。在他看来，科研最大的魅力与价值，就在于解决一项项难题，开启一项项新的创新突破。

针对大断面铸坯质量提升的制约瓶颈，以及常规连铸工艺由于设备和技术原因无法实现大压下量的难题，王新东提出了在连铸凝固末端增加大压下的创新思路，带领团队成员首创板坯连铸凝固末端重压下技术，研制出增强型扇形段与渐变曲率凸型辊等核心装备，压下量达到35mm的国际领先水平，建设了国际首条可实施连续、动态重压下的宽厚板坯连铸生产线。实施过程中，面对关键装备安装、技术路线确立、工艺操作规范，以及生产中重压下技术“在哪儿压、压多少”等关键问题，王新东带领团队进行了系统、全面、细致的研究和摸索，针对技术实施的关键性、根本性问题开展了深入技术探讨和落地研究。结合产线实际情况，他们制定了一整套操作规程，细化50多条标准化操作规定，涵盖数百个精准控制数据，操作控制水平达到世界领先；开发重压下和轻压下生产切换研发自动化模型，实现了“一键自动切换”。目前，这项创新成果已推广至宝武、本钢及韩国现代等国内外钢铁企业，实现了我国重大连铸技术的国际引领。2021年，“连铸凝固末端重压下技术开发与应用”项目荣获2020年度国家科学技术进步奖二等奖。

与此同时，王新东还创新性提出了利用连铸坯余温免加热直送轧制的技术路径，开发了小半径连铸机高拉速技术、钢坯快速保温输送技术、棒材性能窄窗口控制技术等多项原创和集成技术，主持建成示范产线并推广，吨钢工序能耗降低73.2%，成本降低40元以上。针对我国高品质涂镀板严重依赖进口的现状，团队研发出具有高耐蚀、高表面、高抗菌等功能的系列涂镀覆钢板，产品质量总体达到国际领先水平。

 

建设低碳工厂，打造数字化绿色化钢厂新样本

 

面对钢铁行业区位调整、转型升级新的时代命题，地处京津冀地区的河钢集团肩负着更多的历史使命和社会责任。挑战面前、重任在肩，王新东时刻思考着如何在河钢“将区位调整、企业发展的艰巨挑战和重大责任，内化为重塑企业竞争力的历史性机遇，在绿色转型中开辟河钢高质量发展新境界”的大战略中发挥科技力量的支撑作用。

如何将“一片滩涂”变成“海滨钢城”？如何在白纸上科学合理绘制现代化钢铁企业蓝图？如何打造代表中国乃至世界钢铁工业先进水平的技术、创新、产品、智能制造和绿色发展高地？在唐钢区位调整过程中，王新东带领技术团队抽丝剥茧、深入调研，梳理出4项须聚焦聚力解决的核心问题：解决新一代信息技术与钢铁全流程深入融合的问题，解决绿色技术与工程设计的融合与协同问题，解决新一代流程钢厂各工序高效衔接的问题，解决钢铁工程项目管理手段不统一的问题。

针对数字化、绿色化钢厂建设工程面临的钢厂全流程数字孪生、行业排放限值要求高、多污染物协同治理难、生产环保深度耦合难、绿色技术工程集成难等诸多难题，王新东带领团队靶向发力、逐项攻坚，为“绿色化、智能化、品牌化”的建设目标提供方案，以物质流、能源流、信息流的最优网络结构为方向，运用最新的钢厂动态精准设计、集成理论和流程界面技术，形成了钢铁工程建设“全过程多要素融合协同”的绿色工程管理方法，以及数字虚拟工厂与现实工厂协同架构、绿色技术与工程设计协同模式、全要素资源动态协同的过程管控模式等“四个协同”具体实践路径。

以问题为导向，把破解难题升级为方法学，让数字化、绿色化新型钢厂建造更具实践性和生命力。构建基于设计、交付、运维全生命周期和全要素数据的数字孪生虚拟与现实协同智能化集成技术平台，建立贯穿于钢铁企业设计—施工—生产—运营全生命周期的绿色技术数据库，建立全过程与全要素资源动态协同的过程管理方法，研究开发基于工程数字与模块建造协同管理的可视化、信息化、高效化建造体系。

基于这些创新技术，在王新东的带领下，唐钢新区工程统筹设计和建成包括230余项前沿新工艺及130多项绿色制造技术在内的新一代流程钢厂，吨钢投资比国内同类型沿海项目低21%，污染物排放比国家超低排放标准又降低了10%，与同类钢铁企业相比减少碳排放21%，二次能源回收利用率达100%。2022年唐钢新区成功入围中国企业联合会与中国企业家协会联合发布的“2022企业绿色低碳发展优秀实践案例”，并被河北省生态环境厅评为环保A级绩效企业。2023年，唐钢新区项目荣获国家优质工程金奖，这是钢铁行业唯一获得金奖的工程。

王新东建立的“全过程多要素融合协同”绿色工程管理方法，还被应用到河钢集团石钢新区短流程典范工厂、河钢集团邯钢老区搬迁等建设工程中，取得了显著的经济效益和社会效益。特别是成功应用于“一带一路”样板钢厂——河钢塞钢（塞尔维亚）技术改造工程，王新东作为技术负责人，主持制订塞钢技术改造方案，实施大规模工艺创新和装备升级，移植河钢集团绿色制造技术和先进管理理念，河钢塞钢已成为中国与中东欧国际产能合作和“一带一路”建设的样板工程，受到中塞两国领导人高度赞誉，河钢塞钢管理团队被中宣部授予“时代楷模”称号。

 

引领绿色变革，示范从碳冶金到氢冶金新路径

 

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。立足“双碳”时代，展望新能源未来，王新东和技术团队正在瞄准“氢能”多维发力、持续发力。他深耕氢能与钢铁的融合创新、协同发展，为钢铁“摆脱”对煤炭等传统化石能源的深度依赖提供全新路径、创造全新场景，同时将氢能利用作为重点发展的战略性新兴产业，构建氢能源开发和利用的低碳、绿色生态圈。

针对传统氢还原介质制备成本高、效率低、难以商业化的行业突出问题，王新东提出依托国内焦炉煤气富余的资源禀赋，将富氢焦炉煤气作为还原气的氢冶金基本思路，并在引进、吸收、集成多项国际先进技术基础上，在世界上首次研发出焦炉煤气“零重整”的创新工艺及氢冶金全流程技术，打通了焦炉煤气零重整的行业技术瓶颈。

2022年12月16日，河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通，这一工程是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐，将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革，全面开启绿色、低碳发展新纪元。

氢能重卡是王新东在氢能领域的又一成功应用。

针对钢铁行业传统重卡物流运输密集、化石能源碳排放量大的现状，王新东提出“焦炉煤气制氢+构建运输线路加氢服务网点+氢能重卡运营单元”的氢能物流总体实施路径，主持建成我国钢铁行业首批两座固定式加注能力为500千克/天的加氢站，以及唐山—沧州、滦州—沧州、滦州—唐山3条氢能重卡运输服务专线，目前已开工建设焦炉煤气制氢工程，已运营100辆49吨氢能重卡，实现了我国“零排放”氢能重卡物流运输的可持续、规模化、商业化示范。

奋进新时代，展望新征程。王新东坚信：“钢铁产业的未来是充满生机与活力的。低碳绿色钢铁将为人类创造更美好的未来！”新一轮科技革命和产业变革深入发展，在钢铁行业高端化、智能化、绿色化发展的新周期和新赛道上，王新东和技术团队以创新引领绿色、以绿色赋能创新，推动河钢集团驶入打造“近零碳排”全产业链示范工厂快车道，推动低碳钢铁产品研发及低碳产业链建设进入高质量发展新阶段。

（责编：李白薇）