本報記者 郝淑慧
近日，在第四屆全國鋼鐵行業(yè)“新知識、新技術(shù)、新理念”交流大會上，寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠主任工程師王臣做煉鐵新技術(shù)、新裝備及新工藝報告。他介紹了該公司智能化高爐關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用情況，并表示，低成本、低碳、智能成為煉鐵高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展方向。
王臣介紹，高爐是一個高溫、高壓、多相多場耦合、固—液—氣—粉多態(tài)共存的多相流反應(yīng)器，是冶煉反應(yīng)過程無法直接觀察和檢測的“黑匣子”，其操作控制主要依賴于人工經(jīng)驗。
因此，寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠在智能化高爐研發(fā)工作上，重點聚焦3個方面。一是爐況診斷定量化與標(biāo)準(zhǔn)化，要實現(xiàn)從“定性”到“定量”、從“離線、階段性”到“在線、連續(xù)”、從“個體經(jīng)驗”到“統(tǒng)一規(guī)則”的轉(zhuǎn)變。二是爐內(nèi)狀態(tài)高仿真解析，即將爐內(nèi)無法直接監(jiān)測的冶煉過程，通過機(jī)理模型、仿真模型進(jìn)行解析，其輸出與實際運(yùn)行狀態(tài)高度吻合，變“不可見”為“可見”。三是關(guān)鍵操作過程自動控制，關(guān)鍵操作過程是爐內(nèi)煤氣流的分布調(diào)劑及爐溫水平的控制調(diào)節(jié)；煤氣流分布、爐溫水平自動閉環(huán)控制，即自動判斷調(diào)什么參數(shù)、什么時候調(diào)、調(diào)整多大幅度。
“在智能化高爐研制過程中，我們使用了高爐爐況智能診斷技術(shù)、爐內(nèi)狀態(tài)一體化解析、高爐煤氣流分布自動調(diào)劑技術(shù)、高爐爐溫水平自動調(diào)控技術(shù)等，打造‘會思考’的高爐。”王臣說。
目前，該公司智能化高爐項目受理發(fā)明專利9項，相關(guān)工作人員發(fā)表論文4篇；形成《智能高爐系統(tǒng)》行業(yè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)；獲得企業(yè)技術(shù)秘密認(rèn)定4項，經(jīng)中國金屬學(xué)會鑒定，成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
在應(yīng)用效果方面，王臣介紹，該公司智能化高爐項目已在寶鋼股份4座高爐應(yīng)用，正實施推廣至寶武各基地其他高爐。在該項目開展期間，實現(xiàn)年度最高效益10767.2萬元；3年累計效益達(dá)23831.5萬元。
“智能化高爐項目引領(lǐng)我國高爐智慧制造發(fā)展方向，推動業(yè)內(nèi)進(jìn)一步智慧化轉(zhuǎn)型升級；高爐自動控制模型可移植、可復(fù)制推廣，具備基礎(chǔ)信息化的大高爐均可應(yīng)用，并明顯改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益?！本驮擁椖可鐣б?，王臣如是說。
就煉鐵高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展方向，王臣認(rèn)為，應(yīng)關(guān)注低成本、智能、低碳3個方面。其中，在低成本煉鐵方面，要關(guān)注高爐長壽穩(wěn)定、高爐高效低耗、高爐經(jīng)濟(jì)大煤比、低成本智能配礦，以及高效低耗燒結(jié)、大比例弱黏煤配煤煉焦、高效的低碳低耗煉焦、一體化鐵水成本控制。在智能煉鐵方面，要積極擁抱數(shù)字化、場景+AI（人工智能）應(yīng)用、大模型研發(fā)等前沿技術(shù)。在低碳煉鐵方面，要關(guān)注氫還原電熔煉、富氫碳循環(huán)氧氣高爐、電冶金、氫基流化床、低碳爐料等。
此外，王臣介紹了煉鐵長流程、短流程低碳化工藝路徑。在煉鐵長流程低碳化工藝路徑方面，可采用碳循環(huán)、富氫氣體噴吹技術(shù)，使用綠色原料，并開展操作優(yōu)化工作。具體來看，脫除爐頂煤氣中的二氧化碳，實現(xiàn)一氧化碳和氫氣循環(huán)使用，完全利用碳的化學(xué)能；優(yōu)化現(xiàn)有高爐的操作制度，使用高品位原料等；噴吹生物質(zhì)炭、廢塑料、廢輪胎等，使用微波團(tuán)礦、廢鋼、含碳球團(tuán)等。
在煉鐵短流程低碳化工藝路徑方面，可使用氫冶金技術(shù)，包括豎爐直接還原工藝、流化床直接還原工藝、氨還原工藝。其中，豎爐直接還原工藝使用高品位球團(tuán)礦，后接電爐煉鋼，使用天然氣、焦?fàn)t煤氣等作為還原劑，未來使用純氫作為還原劑；使用中低品位球團(tuán)礦，后接熔分爐煉鐵，使用天然氣、焦?fàn)t煤氣等作為還原劑，未來使用純氫作為還原劑。流化床直接還原工藝使用礦粉，后接熔分爐煉鐵，分為流化床和多級流化床，使用天然氣、焦?fàn)t煤氣等作為還原劑，未來使用純氫作為還原劑。氨還原工業(yè)方面，相比氫氣，氨在運(yùn)輸和存儲方面具有明顯優(yōu)勢，還處在實驗室研究階段。
“目前，豎爐直接還原工藝相對成熟，歐洲的大部分鋼鐵公司都計劃用直接還原豎爐替換高爐。受高品位球團(tuán)礦產(chǎn)量限制，近年來越來越多的企業(yè)開始研究預(yù)還原—電熔分工藝。流化床直接還原工藝處在商業(yè)化完善階段，工藝操作控制復(fù)雜，大規(guī)模推廣難度大。中國寶武在氫冶金方面處于跟跑位置，已布局氫冶金2.0技術(shù)?！蓖醭继寡?。
