高效長(zhǎng)壽促低碳 綠色生產(chǎn)譜新篇——《大型高爐低碳高效長(zhǎng)壽關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》項(xiàng)目攻關(guān)側(cè)記

技術(shù)人員觀察鐵水質(zhì)量，探討低碳攻關(guān)方案。

群山環(huán)抱中，巍然的三號(hào)高爐靜靜屹立在藍(lán)天白云下，生產(chǎn)節(jié)奏緊張有序，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)高效節(jié)能。

近年來(lái)，首鋼股份煉鐵作業(yè)部《大型高爐低碳高效長(zhǎng)壽關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》項(xiàng)目組圍繞高爐低碳、高效、長(zhǎng)壽要求，結(jié)合三號(hào)高爐生產(chǎn)實(shí)際，以實(shí)驗(yàn)室研究和仿真模擬為手段，對(duì)爐料結(jié)構(gòu)低碳化、生產(chǎn)操控高效化、設(shè)備功能精準(zhǔn)化和高爐本體長(zhǎng)壽化進(jìn)行了系統(tǒng)研發(fā)，取得了高效低耗、綠色低碳、安全長(zhǎng)壽協(xié)同發(fā)展績(jī)效，形成了一整套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高爐冶煉集成技術(shù)。項(xiàng)目已授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)，核心期刊發(fā)表論文7篇，攻關(guān)成果榮獲了2023年度首鋼科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，對(duì)大型高爐煉鐵生產(chǎn)起到一定的技術(shù)引領(lǐng)和示范作用，推廣應(yīng)用前景廣闊。

亮眼的成績(jī)是團(tuán)隊(duì)智慧和實(shí)踐的結(jié)晶，榮譽(yù)的背后更離不開每一位項(xiàng)目成員的辛勤付出和無(wú)私奉獻(xiàn)。在項(xiàng)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(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)。

攻關(guān)綜合爐料冶金性能 實(shí)現(xiàn)爐料結(jié)構(gòu)低碳化

望遠(yuǎn)能知風(fēng)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(yīng)國(guó)家能源雙控和超低排放政策，進(jìn)一步提高政治站位，更加自覺地從“國(guó)之大者”的高度謀劃和推動(dòng)各項(xiàng)工作。面對(duì)挑戰(zhàn)，鐵前降本減碳這場(chǎng)“硬仗”怎么打，牽動(dòng)著每個(gè)煉鐵人的心。

高品位天然塊礦資源較燒結(jié)礦等在成本控制、環(huán)境保護(hù)和減少二氧化碳排放方面有顯著優(yōu)勢(shì)，但是其熱爆裂性強(qiáng)、還原性及軟熔性差等特點(diǎn)，會(huì)對(duì)高爐冶煉和操作造成不利影響。

面對(duì)堿性爐料緊張的實(shí)際情況，如何保證高爐在安全穩(wěn)定的前提下提高爐料結(jié)構(gòu)中的塊礦比例，開發(fā)出最佳比例的低碳爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)降本目標(biāo)，成為項(xiàng)目組努力的方向。

交流高爐運(yùn)行情況、爐料情況、異常問題及影響、應(yīng)對(duì)措施等成為團(tuán)隊(duì)成員每天上班前早碰頭的必修課。異常問題快速響應(yīng)也為高效運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。一次，高爐指數(shù)曲線出現(xiàn)異常，項(xiàng)目組從現(xiàn)有物料分析數(shù)據(jù)中一時(shí)看不出原因所在。項(xiàng)目成員王榮剛立即帶領(lǐng)技術(shù)人員前往爐料現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)不同爐料粒級(jí)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)在化驗(yàn)室對(duì)爐料綜合冶金性能進(jìn)行檢驗(yàn)，終于揪出問題“元兇”，給生產(chǎn)操作人員裝料調(diào)整指明了方向。

“現(xiàn)行國(guó)標(biāo)塊礦熱爆裂性能及還原性測(cè)試方法中存在很多的不足，我們就自己在實(shí)驗(yàn)中摸索驗(yàn)證，創(chuàng)新性提出‘新型塊礦爆裂動(dòng)態(tài)測(cè)試法及非標(biāo)態(tài)礦石還原性測(cè)試方法’。該方法能夠更為真實(shí)地解析塊礦在爐內(nèi)的反應(yīng)行為，為生礦比例提高和低碳爐料結(jié)構(gòu)開發(fā)夯實(shí)了基礎(chǔ)。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員李洋介紹說(shuō)。

在經(jīng)過數(shù)次的失敗和不斷的技術(shù)創(chuàng)新后，項(xiàng)目組通過采取優(yōu)化結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)、預(yù)篩分塊礦及優(yōu)選品種、裝料調(diào)整等措施，成功開發(fā)了高堿度燒結(jié)礦搭配高比例塊礦的低碳爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高爐的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

提升熱風(fēng)系統(tǒng)供給和蓄熱能力 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作高效化

為應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的鋼鐵行業(yè)形勢(shì)，提高高爐冶煉指標(biāo)，降低煉鐵成本，三號(hào)高爐于2022年夏天進(jìn)行了爐缸澆注，澆注后對(duì)高爐頂壓、富氧、風(fēng)速、動(dòng)能等參數(shù)進(jìn)行了一系列計(jì)算，在現(xiàn)有條件下做好優(yōu)化匹配。

高爐熱風(fēng)爐送風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供給能力以及熱風(fēng)爐的蓄熱能力成為重中之重，這也再次考驗(yàn)了項(xiàng)目組的攻堅(jiān)能力。熱風(fēng)總管11臺(tái)波紋器的更新升級(jí)是改造項(xiàng)目中的難點(diǎn)。在熱風(fēng)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(chǎn)生應(yīng)力破損。一場(chǎng)“頭腦風(fēng)暴”會(huì)就此拉開，項(xiàng)目組成員會(huì)同耐材專業(yè)對(duì)冷卻方案展開深入討論，解決方案在你來(lái)我往的唇槍舌劍中得以完善和確定。整個(gè)冷卻過程有專人不間斷測(cè)量磚襯溫度，及時(shí)調(diào)節(jié)冷卻進(jìn)度，最終，既保護(hù)了耐材的使用壽命，又提前了54小時(shí)完工，啃下了波紋器更新升級(jí)“硬骨頭”。

在改造熱風(fēng)總管過程中，熱風(fēng)爐的保溫工作是項(xiàng)目組面對(duì)的另一大難題。高爐熱風(fēng)爐在停燒108小時(shí)后，拱頂溫度將會(huì)降低到800℃以下，為了下次點(diǎn)火燃燒，熱風(fēng)爐需要進(jìn)行保溫操作。但是由于要更換熱風(fēng)總管的波紋補(bǔ)償器，保溫操作無(wú)法按原有方案執(zhí)行。

項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人賈新統(tǒng)籌項(xiàng)目整體規(guī)劃、技術(shù)路線制定及團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)等工作。面對(duì)難題，他帶領(lǐng)項(xiàng)目組成員發(fā)揚(yáng)迎難而上、敢為人先的精神，將方案研討會(huì)搬到施工現(xiàn)場(chǎng)，夜以繼日扎根一線，推進(jìn)項(xiàng)目改造，解決每一個(gè)臨時(shí)出現(xiàn)的問題，號(hào)召大家堅(jiān)持“在客觀面前講主觀、困難面前講辦法、艱苦面前講奉獻(xiàn)”，以實(shí)際行動(dòng)破解保溫難題。星光不負(fù)趕路人。在賈新的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組創(chuàng)新提出了新式“小循環(huán)”熱風(fēng)爐長(zhǎng)周期低消耗保溫法，不僅達(dá)到了良好的熱風(fēng)爐保溫效果，還降低保溫期間煤氣和電量成本139萬(wàn)元。這種保溫操作的革新，刷新了歷次高爐開爐熱風(fēng)溫度提升速度和水平的紀(jì)錄，為鐵前降本增效提供了新思路、新辦法，也成為鐵前技術(shù)進(jìn)步的典范。

破解銅冷卻壁保護(hù)和維護(hù)密碼 實(shí)現(xiàn)高爐本體長(zhǎng)壽化

在高爐冷卻系統(tǒng)中，銅冷卻壁因其冷卻強(qiáng)度大、渣皮形成快、依靠渣皮在熱面工作等特點(diǎn)，自2000年開始，在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。但近年來(lái)，因銅冷卻壁破損，導(dǎo)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(hào)高爐這種4000立方米大型高爐銅冷卻壁的合理冷卻制度，項(xiàng)目組成員耐得住寂寞、甘坐冷板凳，歷時(shí)三個(gè)月時(shí)間，統(tǒng)計(jì)分析了近四十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，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(shù)，為銅冷卻壁超長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

項(xiàng)目攻關(guān)期間，3號(hào)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(bǔ)水量高達(dá)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(bǔ)水，造成氧腐蝕加劇，嚴(yán)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(shí)間緊、工作量大、現(xiàn)場(chǎng)空間狹小等不利因素，七議施工組織方案。賈爐長(zhǎng)帶領(lǐng)我們加班加點(diǎn)，與上百名施工人員一起上、一起干，不放過每一個(gè)細(xì)節(jié)。最終利用4天時(shí)間，更換密封墊近三千個(gè)，使日補(bǔ)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?xiàng)目組成員王榮剛回憶道。

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來(lái)！大量的研究實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐后，項(xiàng)目組創(chuàng)新性地提出了以“渣皮控制為核心”的銅冷卻壁長(zhǎng)壽基礎(chǔ)理論，建立了銅冷卻壁高爐爐體運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻制度，形成了以銅冷卻壁壁體溫度及掛渣能力為目標(biāo)的高爐爐喉煤氣分布、高爐熱負(fù)荷體系，成功破解了三座高爐銅冷卻壁長(zhǎng)壽密碼。目前，3號(hào)高爐已穩(wěn)定運(yùn)行14載，1號(hào)高爐更長(zhǎng)達(dá)20年，為鋼鐵企業(yè)高爐長(zhǎng)壽技術(shù)提升提供了范例。

雖然高爐低碳高效長(zhǎng)壽技術(shù)取得了顯著成效，但首鋼股份煉鐵人研究低碳煉鐵技術(shù)的步伐并未止步。2023年底，1號(hào)高爐利用自行設(shè)計(jì)開發(fā)的生物質(zhì)微粉并罐噴吹裝置成功完成生物質(zhì)富氫微粉百噸級(jí)連續(xù)噴吹工業(yè)試驗(yàn)，開啟了生物質(zhì)炭在鋼鐵工業(yè)應(yīng)用的新紀(jì)元，開創(chuàng)了鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的“新引擎”。2號(hào)高爐大球比試驗(yàn)攻關(guān)期間，高爐爐況順穩(wěn)，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有較大改善，為公司綠色產(chǎn)線建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

路雖遠(yuǎn)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(yáng)“求真務(wù)實(shí)、精細(xì)苛求、砥礪篤行、創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”的精神，堅(jiān)持“一引領(lǐng)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(zhì)量發(fā)展和高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步注入強(qiáng)大動(dòng)力，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)和碳中和愿景貢獻(xiàn)首鋼力量！