山冶設(shè)計打造精品高爐工程　助力山鋼集團(tuán)產(chǎn)業(yè)升級

    發(fā)布日期：2020-08-31


對于高爐的設(shè)計與創(chuàng)新，山東省冶金設(shè)計院股份有限公司（以下簡稱：山冶設(shè)計）一直走在煉鐵行業(yè)的前沿，從未停止探索的腳步。圍繞高爐高效、低耗、長壽、環(huán)保等方面的發(fā)展，山冶設(shè)計持續(xù)跟蹤研究，自主創(chuàng)新，取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)成果。通過EPC總承包模式，將一系列先進(jìn)實用、成熟可靠、綠色低碳、清潔環(huán)保的綜合性技術(shù)應(yīng)用于山鋼集團(tuán)產(chǎn)業(yè)升級項目中，打造了“日照鋼鐵精品基地高爐精品工程”和“萊蕪分公司新舊動能轉(zhuǎn)換高爐精品工程”。

一、引領(lǐng)特大型高爐技術(shù)發(fā)展，支撐特大型高爐綠色智能化運(yùn)行

山鋼集團(tuán)日照鋼鐵精品基地項目是國家部署優(yōu)化調(diào)整鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的大背景下，經(jīng)國家發(fā)改委核準(zhǔn)的山東省鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整重點示范性項目。日照鋼鐵精品基地2座5100m3高爐，由山冶設(shè)計總體規(guī)劃、自主設(shè)計并采用“EPC”總承包模式建成，是目前國內(nèi)外采用“EPC”模式建成的最大容積的高爐。該工程優(yōu)化集成了一系列的高效長壽、節(jié)能降耗、綠色低碳先進(jìn)工藝技術(shù)。

特大型高爐長壽技術(shù)，延長高爐生命周期

建立“隔離”和“引導(dǎo)”的長壽設(shè)計理念，借助理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，有效解決了限制高爐長壽的突出問題。

?建立合理的爐缸傳熱體系：保證爐缸長期穩(wěn)定形成自保護(hù)性渣鐵凝滯層，將渣鐵與耐材“隔離”。

?“自適應(yīng)操作型爐缸爐底”結(jié)構(gòu)：采用“引導(dǎo)”的理念，引導(dǎo)爐底爐缸侵蝕向“鍋底狀”發(fā)展，引導(dǎo)爐芯溫度保持在合理的范圍。

?“平滑型”爐缸鐵口區(qū)過渡技術(shù)：通過合理增加鐵口區(qū)域炭磚厚度和“平滑型”過渡的措施，減少鐵水對鐵口區(qū)耐材的沖刷侵蝕。

?安全可靠的爐缸爐腹過渡銜接技術(shù)：徹底解決爐缸和爐腹冷卻壁銜接部位結(jié)構(gòu)燒損的問題。

先進(jìn)全流程工藝裝備，實現(xiàn)高爐的高效、智能化生產(chǎn)

“聯(lián)合礦焦槽”及“無人值守”全自動控制技術(shù)：減少物料中轉(zhuǎn)和運(yùn)輸路徑，節(jié)省項目占地和投資，降低運(yùn)行成本。通過綜合應(yīng)用稱量誤差自動補(bǔ)償技術(shù)、稱量斗在線自動校準(zhǔn)技術(shù)、槽上卸料小車自動精準(zhǔn)定位技術(shù)、轉(zhuǎn)運(yùn)站全自動化取樣等創(chuàng)新型技術(shù)，實現(xiàn)礦焦槽“無人值守”全自動控制。

改進(jìn)型串罐無料鐘爐頂設(shè)備：布料方式多樣、靈活，實現(xiàn)爐頂布料的全自動控制。提高布料精度，通過裝料制度助力煤氣利用率的提高。

先進(jìn)可靠的出鐵場設(shè)備，最大限度地實現(xiàn)爐前操作機(jī)械化、自動化：采用大功率液壓泥炮和開口機(jī)，采用國內(nèi)首創(chuàng)的液壓落地旋轉(zhuǎn)式移蓋機(jī)，采用自主研發(fā)的“新型自然風(fēng)冷貯鐵式主溝”專利技術(shù)。

特大型高爐頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，助力高爐高效低耗生產(chǎn)：采用四座特大型頂燃式熱風(fēng)爐，預(yù)熱系統(tǒng)采用前置預(yù)熱爐+板式換熱器的方式，燒爐采用純高爐煤氣，實現(xiàn)風(fēng)溫1260℃。

潔凈長壽型轉(zhuǎn)鼓法渣處理技術(shù)，提高渣處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性：對易侵蝕部件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)化和提升。改進(jìn)了傳統(tǒng)INBA法熱水池和集水池集中相鄰布置在轉(zhuǎn)鼓下方的設(shè)計方案，并設(shè)置細(xì)渣過濾池，大大提高沖渣水的潔凈度，最大限度降低設(shè)備和管道磨損。

優(yōu)化的煤粉制備和噴吹技術(shù)，采用旋轉(zhuǎn)給料機(jī)精確控制噴煤量，實現(xiàn)全自動精準(zhǔn)噴吹，助力富氧大噴煤操作。

緊湊型鐵鋼界面技術(shù)，實現(xiàn)鐵鋼協(xié)同生產(chǎn)

對鐵鋼界面物質(zhì)流、能量流和信息流的協(xié)同問題進(jìn)行分析論證，研發(fā)了“PBC-380型超大型汽車運(yùn)輸鐵水”緊湊型鐵鋼界面技術(shù)。該技術(shù)具有占地少、投資省、低能耗、低成本以及生產(chǎn)組織靈活可靠、物流管理先進(jìn)智能等顯著優(yōu)點。

實現(xiàn)了鐵包智能組配與調(diào)運(yùn)，為“一包到底”汽車運(yùn)輸技術(shù)的成功應(yīng)用提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)了煉鐵-煉鋼界面協(xié)同生產(chǎn)。

完善的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，實現(xiàn)綠色低碳的可持續(xù)化生產(chǎn)

現(xiàn)代化出鐵場綜合技術(shù)：出鐵場平坦化、機(jī)械化、環(huán)境綠色化。渣鐵溝全封閉除塵，渣鐵溝及擺動溜槽蓋板采用創(chuàng)新改進(jìn)的嵌入式迷宮密封環(huán)保型鑄鋼蓋板，杜絕粉塵外泄。出鐵場各產(chǎn)塵區(qū)域均設(shè)計完善的除塵裝置，除塵后的崗位粉塵濃度≤8mg/m3，排放粉塵濃度≤10mg/m3。

煤氣凈化綜合技術(shù)：自2002年，山冶設(shè)計將煤氣全干法除塵技術(shù)首次在國內(nèi)（萊鋼3#750m3高爐）成功應(yīng)用，此技術(shù)在國內(nèi)得到廣泛推廣應(yīng)用，已成為現(xiàn)代高爐煉鐵設(shè)計首選技術(shù)。經(jīng)過多年的經(jīng)驗積累，山冶設(shè)計將“高效螺旋筒式旋風(fēng)除塵器技術(shù)+煤氣全干法除塵”的煤氣凈化綜合技術(shù)成功應(yīng)用于日照精品基地特大型高爐。經(jīng)過布袋除塵器的煤氣含塵量達(dá)到5mg/Nm3以下，TRT噸鐵發(fā)電量提高到了54kWh/t。

自主研發(fā)爐頂均壓煤氣回收技術(shù)：山冶設(shè)計將自主研發(fā)的創(chuàng)新型爐頂均壓煤氣回收技術(shù)成功應(yīng)用于日照精品基地特大型高爐，實現(xiàn)了料罐殘余煤氣的高效回收。

日照精品基地1#和2#兩座5100m3高爐分別于2017年和2019年點火開爐，開爐后快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，目前兩座高爐均穩(wěn)定順行，各項生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

日照鋼鐵精品基地項目，榮獲“十三五”鋼鐵工業(yè)創(chuàng)新工程獎。山冶設(shè)計在項目規(guī)劃咨詢、總體設(shè)計、工程總承包建設(shè)等方面成功跨入國內(nèi)外先進(jìn)行列，為日照精品基地實施“精品制造、智能制造、高效制造、綠色制造”戰(zhàn)略，建成綠色智能化夢工廠目標(biāo)的實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。

二、發(fā)揮核心技術(shù)優(yōu)勢，依托先進(jìn)的工程管理，助力萊鋼新舊動能轉(zhuǎn)換

新舊動能轉(zhuǎn)換是山東省供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重大舉措。山鋼股份萊蕪分公司新舊動能轉(zhuǎn)換項目是以新技術(shù)、新工藝實施改造和裝備升級，打造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級示范工程。該公司兩座3800m3高爐是山冶設(shè)計采用EPC總承包模式建設(shè)的又一個精品高爐工程。

2.1發(fā)揮總體設(shè)計和核心技術(shù)優(yōu)勢，助力綠色智能制造提檔升級

山冶設(shè)計積極創(chuàng)新設(shè)計思路和設(shè)計方法，充分分析研究了3000m3級別高爐的設(shè)計及技術(shù)裝備特點，結(jié)合萊鋼發(fā)展戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)、自主創(chuàng)新，協(xié)同優(yōu)化，努力在布局合理化、裝備現(xiàn)代化、制造智能化、發(fā)展綠色化上實現(xiàn)新突破。

布局合理化：充分發(fā)揮山冶設(shè)計總體設(shè)計優(yōu)勢，構(gòu)架新一代鋼鐵工廠最優(yōu)化的鋼鐵制造流程和整體技術(shù)方案。

充分結(jié)合現(xiàn)有廠區(qū)總圖布置和地形條件，將高爐煉鐵區(qū)域的地坪標(biāo)高分為兩個臺階。兩個臺階的設(shè)置充分考慮鐵水運(yùn)輸物質(zhì)流、原燃料物質(zhì)流、能源介質(zhì)流、信息流的最優(yōu)化，并盡可能降低高爐區(qū)域的土石方量，節(jié)省投資。廠區(qū)的人流、物流及鐵水運(yùn)輸通道功能分區(qū)更加合理；鐵水車運(yùn)輸通暢基礎(chǔ)上專道專用，增強(qiáng)運(yùn)輸安全性。在此基礎(chǔ)上，總圖布置充分考慮區(qū)域功能集中化，兩座高爐的礦焦槽聯(lián)合布置，水泵房、鼓風(fēng)機(jī)站、制粉噴煤系統(tǒng)集中布置，主控樓一體化布置，在保證生產(chǎn)規(guī)模與工序流暢同時大幅節(jié)約占地面積，降低生產(chǎn)運(yùn)營成本。

裝備現(xiàn)代化：山冶設(shè)計充分發(fā)揮核心技術(shù)優(yōu)勢，通過對每個工序和生產(chǎn)環(huán)節(jié)技術(shù)方案的詳盡比較和科學(xué)論證，選擇國際上先進(jìn)可靠的技術(shù)、裝備，實現(xiàn)工藝技術(shù)和裝備水平的先進(jìn)性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合。

采用聯(lián)合礦焦槽及“無人值守”全自動控制技術(shù)、高爐精料和布料控制技術(shù)、基于石墨安全墻的高爐長壽綜合技術(shù)、現(xiàn)代化出鐵場綜合技術(shù)、潔凈長壽型轉(zhuǎn)鼓法渣處理技術(shù)、改進(jìn)型頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)、煤氣凈化綜合技術(shù)、全自動煤粉制備和噴吹技術(shù)等核心技術(shù)，實現(xiàn)高爐裝備現(xiàn)代化。

制造智能化：高爐智能化系統(tǒng)充分考慮智能、自動控制技術(shù)的應(yīng)用，采用了先進(jìn)的過程檢測技術(shù)、智能化模型、設(shè)備專家管理系統(tǒng)、掌上工廠、無人化技術(shù)等，實現(xiàn)安全操作、綠色智控、減員增效的目的。

主控室采用一體化管控的模式，兩座高爐聯(lián)合管控，生產(chǎn)操作-協(xié)同優(yōu)化-專家診斷的三層功能模式，采用大數(shù)據(jù)平臺，對生產(chǎn)、物流、設(shè)備信息等集中顯示，實現(xiàn)整個煉鐵產(chǎn)線物料流、能源流、質(zhì)量流、價格流四流合一，形成全流程的一體化配礦、一體化配煤，生產(chǎn)、能源、物流、設(shè)備的協(xié)同優(yōu)化；充分發(fā)揮基于信息化平臺的多種智能化模型，借助于成熟的自動化系統(tǒng)、各種智能診斷系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，實現(xiàn)礦焦槽、綜合水泵房等公輔崗位無人化值守。

發(fā)展綠色化：完備的通風(fēng)除塵、降噪、節(jié)水等環(huán)保設(shè)施。采用高爐串聯(lián)軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)，降低水耗及提高冷卻效果，利用污水處理后的濃鹽水作為渣處理系統(tǒng)的補(bǔ)充水，使水的循環(huán)使用率達(dá)到100%。采用超潔凈排放、有效強(qiáng)化除塵等技術(shù)，出鐵場、焦礦槽等環(huán)境除塵排放濃度≤8mg/m3，優(yōu)于超低排放的標(biāo)準(zhǔn)要求；采用高爐爐頂均壓煤氣回收技術(shù)，大幅降低煤氣排放。

依托先進(jìn)工程管理經(jīng)驗，高質(zhì)量打造高爐精品工程

山冶設(shè)計經(jīng)過眾多總承包工程的不斷積累，形成了一套科學(xué)先進(jìn)的項目管理體系和全流程管理機(jī)制，形成了數(shù)據(jù)化、表單化、信息化管理模式。

在萊蕪分公司1號高爐建設(shè)中，山冶設(shè)計通過科學(xué)的工程質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理、信息管理、設(shè)備材料管理、交通管理、指揮協(xié)調(diào)管理等各項管理制度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，發(fā)揮多專業(yè)系統(tǒng)集成優(yōu)勢，有力保證了工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。

山冶設(shè)計戰(zhàn)勝工程體量大、交接面多、地基處理復(fù)雜的困難，尤其是突如其來的新冠肺炎疫情對設(shè)備供應(yīng)、人員復(fù)工等產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，在確保安全和質(zhì)量的前提下，積極組織、協(xié)調(diào)各種資源和力量，減少工程建設(shè)受影響的程度。

山冶設(shè)計積極響應(yīng)山東省新舊動能轉(zhuǎn)換的戰(zhàn)略決策，貫徹新發(fā)展理念，在項目規(guī)劃咨詢、總體設(shè)計、工程總承包建設(shè)等方面全面助力山鋼集團(tuán)產(chǎn)業(yè)升級。在服務(wù)好山鋼集團(tuán)的同時，山冶設(shè)計立足國內(nèi)、放眼全球，持續(xù)為鋼鐵工業(yè)的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保的服務(wù)。?。ㄉ揭痹O(shè)計　李慶洋　石小釗　魏淑超）