技術人員觀察鐵水質量，探討低碳攻關方案。
群山環(huán)抱中，巍然的三號高爐靜靜屹立在藍天白云下，生產節(jié)奏緊張有序，設備運轉高效節(jié)能。
近年來，首鋼股份煉鐵作業(yè)部《大型高爐低碳高效長壽關鍵技術研究與應用》項目組圍繞高爐低碳、高效、長壽要求，結合三號高爐生產實際，以實驗室研究和仿真模擬為手段，對爐料結構低碳化、生產操控高效化、設備功能精準化和高爐本體長壽化進行了系統(tǒng)研發(fā)，取得了高效低耗、綠色低碳、安全長壽協(xié)同發(fā)展績效，形成了一整套具有自主知識產權的高爐冶煉集成技術。項目已授權發(fā)明專利3項，實用新型專利2項，核心期刊發(fā)表論文7篇，攻關成果榮獲了2023年度首鋼科學技術獎二等獎，對大型高爐煉鐵生產起到一定的技術引領和示范作用，推廣應用前景廣闊。
亮眼的成績是團隊智慧和實踐的結晶，榮譽的背后更離不開每一位項目成員的辛勤付出和無私奉獻。在項目研發(fā)過程中，他們緊密協(xié)作，相互支持，不斷創(chuàng)新，共同攻克了一個又一個技術難關。
攻關綜合爐料冶金性能 實現(xiàn)爐料結構低碳化
望遠能知風浪小，凌空始覺海波平。鋼鐵工業(yè)是制造業(yè)中碳排放量最高的行業(yè)，鋼鐵業(yè)碳排放又主要集中在鐵前工序。煉鐵作業(yè)部積極響應國家能源雙控和超低排放政策，進一步提高政治站位，更加自覺地從“國之大者”的高度謀劃和推動各項工作。面對挑戰(zhàn)，鐵前降本減碳這場“硬仗”怎么打，牽動著每個煉鐵人的心。
高品位天然塊礦資源較燒結礦等在成本控制、環(huán)境保護和減少二氧化碳排放方面有顯著優(yōu)勢，但是其熱爆裂性強、還原性及軟熔性差等特點，會對高爐冶煉和操作造成不利影響。
面對堿性爐料緊張的實際情況，如何保證高爐在安全穩(wěn)定的前提下提高爐料結構中的塊礦比例，開發(fā)出最佳比例的低碳爐料結構，實現(xiàn)降本目標，成為項目組努力的方向。
交流高爐運行情況、爐料情況、異常問題及影響、應對措施等成為團隊成員每天上班前早碰頭的必修課。異常問題快速響應也為高效運行提供堅實的保障。一次，高爐指數曲線出現(xiàn)異常，項目組從現(xiàn)有物料分析數據中一時看不出原因所在。項目成員王榮剛立即帶領技術人員前往爐料現(xiàn)場，對不同爐料粒級進行對比，同時在化驗室對爐料綜合冶金性能進行檢驗，終于揪出問題“元兇”，給生產操作人員裝料調整指明了方向。
“現(xiàn)行國標塊礦熱爆裂性能及還原性測試方法中存在很多的不足，我們就自己在實驗中摸索驗證，創(chuàng)新性提出‘新型塊礦爆裂動態(tài)測試法及非標態(tài)礦石還原性測試方法’。該方法能夠更為真實地解析塊礦在爐內的反應行為，為生礦比例提高和低碳爐料結構開發(fā)夯實了基礎。”項目團隊成員李洋介紹說。
在經過數次的失敗和不斷的技術創(chuàng)新后，項目組通過采取優(yōu)化結礦礦相結構、預篩分塊礦及優(yōu)選品種、裝料調整等措施，成功開發(fā)了高堿度燒結礦搭配高比例塊礦的低碳爐料結構，實現(xiàn)了高爐的高效穩(wěn)定運行。
提升熱風系統(tǒng)供給和蓄熱能力 實現(xiàn)生產操作高效化
為應對嚴峻的鋼鐵行業(yè)形勢，提高高爐冶煉指標，降低煉鐵成本，三號高爐于2022年夏天進行了爐缸澆注，澆注后對高爐頂壓、富氧、風速、動能等參數進行了一系列計算，在現(xiàn)有條件下做好優(yōu)化匹配。
高爐熱風爐送風系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供給能力以及熱風爐的蓄熱能力成為重中之重，這也再次考驗了項目組的攻堅能力。熱風總管11臺波紋器的更新升級是改造項目中的難點。在熱風總管冷卻過程中，一方面要加快冷卻速度以保工期，另一方面又要防止不均勻溫降造成襯體收縮不均產生應力破損。一場“頭腦風暴”會就此拉開，項目組成員會同耐材專業(yè)對冷卻方案展開深入討論，解決方案在你來我往的唇槍舌劍中得以完善和確定。整個冷卻過程有專人不間斷測量磚襯溫度，及時調節(jié)冷卻進度，最終，既保護了耐材的使用壽命，又提前了54小時完工，啃下了波紋器更新升級“硬骨頭”。
在改造熱風總管過程中，熱風爐的保溫工作是項目組面對的另一大難題。高爐熱風爐在停燒108小時后，拱頂溫度將會降低到800℃以下，為了下次點火燃燒，熱風爐需要進行保溫操作。但是由于要更換熱風總管的波紋補償器，保溫操作無法按原有方案執(zhí)行。
項目主要負責人賈新統(tǒng)籌項目整體規(guī)劃、技術路線制定及團隊協(xié)調等工作。面對難題，他帶領項目組成員發(fā)揚迎難而上、敢為人先的精神，將方案研討會搬到施工現(xiàn)場，夜以繼日扎根一線，推進項目改造，解決每一個臨時出現(xiàn)的問題，號召大家堅持“在客觀面前講主觀、困難面前講辦法、艱苦面前講奉獻”，以實際行動破解保溫難題。星光不負趕路人。在賈新的帶領下，項目組創(chuàng)新提出了新式“小循環(huán)”熱風爐長周期低消耗保溫法，不僅達到了良好的熱風爐保溫效果，還降低保溫期間煤氣和電量成本139萬元。這種保溫操作的革新，刷新了歷次高爐開爐熱風溫度提升速度和水平的紀錄，為鐵前降本增效提供了新思路、新辦法，也成為鐵前技術進步的典范。
破解銅冷卻壁保護和維護密碼 實現(xiàn)高爐本體長壽化
在高爐冷卻系統(tǒng)中，銅冷卻壁因其冷卻強度大、渣皮形成快、依靠渣皮在熱面工作等特點，自2000年開始，在國內得到廣泛應用。但近年來，因銅冷卻壁破損，導致高爐被迫停爐大修的情況屢見不鮮。
世上沒有什么事情是一蹴而就的。為摸索出3號高爐這種4000立方米大型高爐銅冷卻壁的合理冷卻制度，項目組成員耐得住寂寞、甘坐冷板凳，歷時三個月時間，統(tǒng)計分析了近四十萬個數據，最終得出適合4000立方米大型高爐銅冷卻壁的冷卻工藝參數，為銅冷卻壁超長周期穩(wěn)定運行奠定了堅實基礎。
項目攻關期間，3號高爐爐身銅冷卻壁外聯(lián)管接頭因密封墊問題，發(fā)生大面積漏水，日補水量高達360噸，既影響了銅冷卻壁的冷卻水量，又使軟水系統(tǒng)因大量補水，造成氧腐蝕加劇，嚴重威脅著銅冷卻壁的使用壽命。“為徹底解決軟水大量外漏問題，我們一方面從十多種密封材料中篩選出一種滿足密封需求的硅膠類材料，另一方面克服時間緊、工作量大、現(xiàn)場空間狹小等不利因素，七議施工組織方案。賈爐長帶領我們加班加點，與上百名施工人員一起上、一起干，不放過每一個細節(jié)。最終利用4天時間，更換密封墊近三千個，使日補水量降至3噸以下合理水平，徹底解決了銅冷卻壁外聯(lián)管接頭漏水問題，消除了影響銅冷卻壁使用壽命的不利因素?！表椖拷M成員王榮剛回憶道。
寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來！大量的研究實驗和現(xiàn)場實踐后，項目組創(chuàng)新性地提出了以“渣皮控制為核心”的銅冷卻壁長壽基礎理論，建立了銅冷卻壁高爐爐體運轉冷卻制度，形成了以銅冷卻壁壁體溫度及掛渣能力為目標的高爐爐喉煤氣分布、高爐熱負荷體系，成功破解了三座高爐銅冷卻壁長壽密碼。目前，3號高爐已穩(wěn)定運行14載，1號高爐更長達20年，為鋼鐵企業(yè)高爐長壽技術提升提供了范例。
雖然高爐低碳高效長壽技術取得了顯著成效，但首鋼股份煉鐵人研究低碳煉鐵技術的步伐并未止步。2023年底，1號高爐利用自行設計開發(fā)的生物質微粉并罐噴吹裝置成功完成生物質富氫微粉百噸級連續(xù)噴吹工業(yè)試驗，開啟了生物質炭在鋼鐵工業(yè)應用的新紀元，開創(chuàng)了鋼鐵行業(yè)低碳轉型的“新引擎”。2號高爐大球比試驗攻關期間，高爐爐況順穩(wěn)，各項技術經濟指標均有較大改善，為公司綠色產線建設打下了堅實基礎。
路雖遠行則將至，事雖難做則必成。首鋼股份煉鐵人將繼續(xù)發(fā)揚“求真務實、精細苛求、砥礪篤行、創(chuàng)先爭優(yōu)”的精神，堅持“一引領兩融合”，勇于在變局中謀創(chuàng)新，敢于在發(fā)展中抓創(chuàng)新，為公司高質量發(fā)展和高爐煉鐵技術進步注入強大動力，為我國實現(xiàn)碳達峰目標和碳中和愿景貢獻首鋼力量！
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