本報通訊員 南方

　　2022年9月15日，隨著電子大屏上手印按鈕的開啟，中冶南方的“智慧高爐整體解決方案”在發(fā)布會全場倒計時的口號中重磅發(fā)布。

　　中冶南方智慧高爐解決方案，以領(lǐng)先的綠色、低碳、長壽高爐綜合技術(shù)為依托，聚合智能裝備、智能生產(chǎn)與智能管控功能，打造高爐“最強大腦”，真正實現(xiàn)“黑箱”生產(chǎn)透明化，成為鋼鐵行業(yè)智能化發(fā)展趨勢下，引領(lǐng)高爐生產(chǎn)邁向更高效、更長壽、更安全的新一代高爐煉鐵智慧解決方案。

　　一場科技感十足的發(fā)布會，讓多位業(yè)界專家、多家知名媒體與寧波鋼鐵、中冶南方一起，共同體驗了一次對鋼鐵“智”造的探索之旅，也扣響了通往未來智慧鋼廠的大門。

　　在制造強國的大背景下，中冶南方立足科技型工程公司的定位，緊緊圍繞鋼鐵生產(chǎn)工藝過程推進核心技術(shù)開發(fā)，全面提速智能化、數(shù)字化、綠色化技術(shù)應用，持續(xù)助力鋼鐵生產(chǎn)的智能化變革。以智慧高爐技術(shù)為代表的中冶南方系列高爐技術(shù)，是中冶南方堅持創(chuàng)新驅(qū)動，服務鋼企降本增效、行業(yè)智能綠色發(fā)展的領(lǐng)先技術(shù)之一。

　　智慧高爐轉(zhuǎn)型升級 劍指未來引領(lǐng)變革

　　高爐是鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域最大的單體反應容器，具有高溫、高壓、密閉、連續(xù)生產(chǎn)的“黑箱”特性。在傳統(tǒng)高爐冶煉中，高爐內(nèi)部生產(chǎn)看不見、摸不著，內(nèi)部信息極度缺乏，也無法對其實施同步檢測。

　　為打破這種現(xiàn)狀，中冶南方依托先進的信息化技術(shù)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行治理、感知與分析，從爐料可視化、氣流可視化、爐型可視化、爐熱可視化、安全可視化和管理可視化的角度，實現(xiàn)了高爐生產(chǎn)狀態(tài)的全面監(jiān)測、評估與診斷，將高爐這個“黑箱”容器逐步“透明化”。此舉為行業(yè)首創(chuàng)。同時，中冶南方以自主開發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) WISDRI DiPlant平臺為基礎，在大數(shù)據(jù)采集的基礎上，利用機器學習算法，結(jié)合專家規(guī)則庫，對高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行離線和實時兩個維度的分析，能根據(jù)不同高爐的生產(chǎn)特點，為操作者提供當前生產(chǎn)狀況與歷史同類型原料、生產(chǎn)參數(shù)下的對比，并根據(jù)每一座高爐的設計特點、原燃料條件、操作經(jīng)驗與當前爐況，對專家規(guī)則管理系統(tǒng)進行定制化的設計，量體裁衣打造專屬解決方案，讓智慧高爐的“高智商”表現(xiàn)得更加出色。

　　中冶南方智慧高爐解決方案中的“智慧高爐大數(shù)據(jù)智能感知及可視化管理平臺”入選了工業(yè)和信息化部2021年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點示范項目、2021年世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞，并以冶金行業(yè)唯一入選身份榮獲第五屆數(shù)字中國建設峰會“十佳解決方案”。目前，中冶南方智慧高爐解決方案已在寶武武鋼有限6號高爐、昆鋼新區(qū)2號高爐、寧鋼2號高爐等項目中進行應用。

　　這些項目實施后，高爐生產(chǎn)在長期安全性、穩(wěn)定性、高效運行方面相比同類高爐均有顯著提升，可達到高爐燃料比降低約10kg/t、CO2減排約32.5kg/t的效果。按2500m3高爐容積核算，日產(chǎn)5500噸鐵，一年可節(jié)省焦炭1.76萬噸，節(jié)約成本超3000萬元。在系列智能化技術(shù)的實力支持下，中冶南方建設的現(xiàn)代化高爐在安全、長壽、高效方面的競爭優(yōu)勢更加突出。

　　在山西晉南鋼鐵集團產(chǎn)能置換曲沃基地內(nèi)，兩座狀態(tài)優(yōu)良、容積均為1860m3的高爐正穩(wěn)步運行，優(yōu)質(zhì)的鐵水源源不斷流入鋼包車內(nèi)，實現(xiàn)高爐月平均利用系數(shù)長期保持在3.5t/m3·d以上，處于世界領(lǐng)先水平。如此高效的生產(chǎn)率，吸引了業(yè)內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)前往參觀。而在我國云南省安寧市昆鋼新區(qū)內(nèi)，也有一座安全綠色、智能高效現(xiàn)代化的2500m3高爐，一經(jīng)投產(chǎn)，便立刻憑借綠色、智能、長壽、高效等特點成為行業(yè)新標桿。今年6月15日，該高爐產(chǎn)量超過7000噸，創(chuàng)造該廠運行以來鐵水日產(chǎn)量的新紀錄。

　　在高爐這一鋼鐵生產(chǎn)流程的關(guān)鍵工序和核心單元上，安全、長壽、高效這三個關(guān)鍵詞，成為提及中冶南方所承建高爐時的高頻詞。而這，正是中冶南方一系列高爐技術(shù)所具備的最大特點和最顯著優(yōu)勢。

　　截至目前，中冶南方已為中國寶武、鞍鋼、河鋼、山鋼、沙鋼、華菱、晉南、德龍和POSCO、MMK、Hoa Phat等超過50家國內(nèi)外知名鋼鐵企業(yè)提供過高爐系統(tǒng)技術(shù)服務，承擔的≥1000m3高爐工程項目已超過120項，30余座運行中的2000m3以上級大中型高爐已安全、高效連續(xù)生產(chǎn)超過10年。其中，8座高爐無大修且安全高效生產(chǎn)超過15年，高爐壽命最長的已有18年。

　　爐型設計工藝有訣竅 實現(xiàn)爐型“定制化”

　　高爐想要實現(xiàn)安全、長壽、高效，首先需要滿足“合理的爐型”這一基本條件。但設計合理的爐型，并不簡單。

　　技術(shù)人員經(jīng)過長期探索、實踐發(fā)現(xiàn)，高爐投產(chǎn)一段時間后，為了適應實際的生產(chǎn)條件，會出現(xiàn)爐況波動和內(nèi)襯侵蝕，進而導致爐型發(fā)生變化，影響使用壽命。

　　為解決這一難題，中冶南方將目標放在如何實現(xiàn)“設計爐型就是操作爐型”上，下力氣鉆研。通過挖掘分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，調(diào)查分析高爐破損原因，并結(jié)合爐內(nèi)氣體動力學研究、高爐反應過程的仿真計算，中冶南方技術(shù)團隊理清了高爐的原燃料條件、生產(chǎn)操作制度及變化趨勢對于高爐爐型的影響機理，摸索出一套長壽、高效爐型設計訣竅技術(shù)體系，并在多座高爐中得到驗證。

　　一座2000m3級高爐經(jīng)中冶南方的全新設計和全面改造，由瘦高型爐型變?yōu)榘中?，高爐透氣性得到有效改善，對優(yōu)質(zhì)焦炭的依賴也得到緩解，改造后利用系數(shù)由2.3t/m3·d提升至2.8t/m3·d，燃料比也由531kg/tFe降至522kg/tFe。一座4000m3級高爐一直受爐缸溫度高、爐腹爐腰氣流不易控制等困擾，中冶南方針對性地優(yōu)化其爐腹爐腰設計結(jié)構(gòu)，不僅使得爐型更加穩(wěn)定，也令利用系數(shù)由2.1t/m3·d提升至2.42t/m3·d，燃料比由532kg/tFe降至511kg/tFe。

　　無論是高爐大修還是新建高爐，中冶南方始終堅持從實際情況出發(fā)，充分考慮鋼廠的原燃料條件、生產(chǎn)率要求及高爐操作模式，確定爐缸、爐腹角、爐身角、等效爐腹角等結(jié)構(gòu)尺寸，為客戶提供“定制化”方案。因此，中冶南方設計的爐型具有針對性強、適應性強的特點，保證合理的設計爐型與生產(chǎn)條件、冶煉制度相適應，為實現(xiàn)安全、長壽、高效打好基礎。

　　高爐長壽綜合技術(shù) 提供整體技術(shù)方案

　　要保證高爐安全、長壽、高效，以“定制化”方式實現(xiàn)爐型的合理設計只是基礎條件，還需要整體技術(shù)方案做堅實支撐。

　　中冶南方經(jīng)過數(shù)十年的科技創(chuàng)新，掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)、處于國內(nèi)外先進水平的高爐專有技術(shù)。

　　在高爐冷卻系統(tǒng)方面，中冶南方開發(fā)的聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)，具有水量小、投資低、運行費用低、冷卻效率高等特點，與獨立軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)相比，運行水量可降低50%以上，總投資可減少18%-20%；相較于采用其他冷卻系統(tǒng)，運行費用可削減30%-50%。作為一項系統(tǒng)工程，聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)可以根據(jù)高爐內(nèi)各冷卻設施熱負荷特點和阻損匹配原則，將冷卻壁、爐底水冷系統(tǒng)、風口系統(tǒng)、熱風閥系統(tǒng)等巧妙地整合為一個系統(tǒng)，讓幾種冷卻方式聯(lián)合發(fā)揮作用，為高爐在高負荷冶煉過程中提供高水平的安全保障。

　　在高爐冷卻壁方面，中冶南方取消了凸臺和爐內(nèi)砌磚，將磚襯直接鑲嵌在冷卻壁的燕尾槽中，以磚壁合一的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了爐體薄內(nèi)襯，進而保證操作爐型的穩(wěn)定；同時，持續(xù)更新冷卻壁的材質(zhì)，從鑄鐵冷卻壁到具有高導熱、耐熱震和耐高熱流沖擊等性能的銅冷卻壁，再到耐磨銅冷卻壁、具有無滲碳層的高導熱鑄鐵冷卻壁，冷卻壁的性能不斷升級；持續(xù)延伸冷卻壁的覆蓋范圍，使得爐腹、爐腰和爐身下部高熱負荷區(qū)域以及爐缸異常侵蝕區(qū)，也受到中冶南方獨特的“高爐全冷卻壁技術(shù)”的保護，從而承受更強的冶煉條件。

　　在這個過程中，為了延長高爐冷卻壁的壽命，中冶南方開發(fā)了無剪切冷卻壁固定技術(shù)。這種技術(shù)能夠確保冷卻壁的膨脹方向與爐殼膨脹方向一致，有效適應爐體受熱產(chǎn)生的變形，保護冷卻壁不因溫度波動和熱流沖擊而損壞。該技術(shù)自從在武鋼有限5號高爐第一代爐役成功應用以來，已經(jīng)在100多座高爐得到檢驗。

　　在高爐抗侵蝕方面，中冶南方的爐缸長壽整體解決方案，以具備抗侵蝕能力的傳熱體系為核心，選擇具備微孔化、抗鐵水侵蝕、高導熱等性能的高爐炭磚，為高爐爐缸在高冶煉強度下也能長壽提供保障。例如中冶南方研發(fā)的“石墨墻”爐缸長壽技術(shù)，提高了冷卻壁與超微孔炭磚間導熱能力，加強了對陶瓷杯的保護，并且增強了陶瓷杯在炭塊熱面形成穩(wěn)定凝固保護層的效果。

　　“石墨墻”爐缸長壽技術(shù)在武鋼有限高爐使用后效果突出，武鋼有限7號高爐已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)超過16年、8號高爐已經(jīng)連續(xù)生產(chǎn)近13年，爐缸狀態(tài)均保持良好，有望實現(xiàn)20年的長壽目標。

　　從對未來高爐智能化發(fā)展的扎實探索，到高爐綜合技術(shù)實力的持續(xù)引領(lǐng)，中冶南方以核心技術(shù)的迭代更新，堅定不移地深化在高爐安全、長壽、高效領(lǐng)域的探索與實踐，勇?lián)苿愉撹F工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的責任。目前，中冶南方已形成了國內(nèi)領(lǐng)先的高爐長壽等系列核心工藝技術(shù)及裝備，擁有國內(nèi)數(shù)量最多的煉鐵專有、專利技術(shù)，打造了國內(nèi)領(lǐng)先的智慧高爐解決方案。

　　萬里長空多遠志，十年辛苦不尋常。要做，就做出實實在在的成績來，在一項項“一鳴驚人”的創(chuàng)新成果背后，是一代代中冶南方人“十年磨一劍”的苦功夫。靜下心來、沉潛下去，走求真務實的技術(shù)路線，把智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展的高追求落實到工藝裝備的不斷突破中，讓技術(shù)的創(chuàng)新始終與工程實踐緊密結(jié)合，中冶南方在扎實深耕的專業(yè)專注道路上，厚植起自身致恒致遠發(fā)展的技術(shù)底蘊與競爭優(yōu)勢。

　　“十四五”期間，中冶南方將繼續(xù)堅定不移地推進高爐核心工藝技術(shù)和裝備的創(chuàng)新迭代，大力推進工藝技術(shù)與數(shù)字化、智能化技術(shù)的深度融合，為高爐煉鐵的安全、長壽、高效賦予新的動能。

　　

　　圖為中冶南方智慧高爐發(fā)布會現(xiàn)場。

　　

　　圖為中冶南方“智慧高爐解決方案”入選數(shù)字中國建設峰會“十佳解決方案”。

　　

　　圖為中冶南方建設的寧鋼高爐集控中心。

　　

　　圖為中冶南方建設的晉南鋼鐵3號高爐。

　　

　　圖為中冶南方建設的武鋼有限6號高爐。

　　

　　圖為武鋼有限5號3200立方米高爐。

　　

　　圖為中冶南方建設的寧鋼2號高爐。

　　

　　圖為中冶南方建設的昆鋼新區(qū)2號高爐。

　　

　　圖為中冶南方建設的印尼德信350萬噸鋼鐵項目1號高爐。

　?。▓D片均由中冶南方提供）      

　　《中國冶金報》（2022年10月18日 05版五版）