近日，在第四屆全國(guó)鋼鐵行業(yè)“新知識(shí)、新技術(shù)、新理念”交流大會(huì)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(bào)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(gè)高溫、高壓、多相多場(chǎng)耦合、固—液—?dú)狻鄱鄳B(tài)共存的多相流反應(yīng)器，是冶煉反應(yīng)過(guò)程無(wú)法直接觀察和檢測(cè)的“黑匣子”，其操作控制主要依賴(lài)于人工經(jīng)驗(yàn)。

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(diǎn)聚焦3個(gè)方面。一是爐況診斷定量化與標(biāo)準(zhǔn)化，要實(shí)現(xiàn)從“定性”到“定量”、從“離線(xiàn)、階段性”到“在線(xiàn)、連續(xù)”、從“個(gè)體經(jīng)驗(yàn)”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(wú)法直接監(jiān)測(cè)的冶煉過(guò)程，通過(guò)機(jī)理模型、仿真模型進(jìn)行解析，其輸出與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)高度吻合，變“不可見(jiàn)”為“可見(jiàn)”。三是關(guān)鍵操作過(guò)程自動(dòng)控制，關(guān)鍵操作過(guò)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(dòng)閉環(huán)控制，即自動(dòng)判斷調(diào)什么參數(shù)、什么時(shí)候調(diào)、調(diào)整多大幅度。

“在智能化高爐研制過(guò)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(dòng)調(diào)劑技術(shù)、高爐爐溫水平自動(dòng)調(diào)控技術(shù)等，打造‘會(huì)思考’的高爐。”王臣說(shuō)。

目前，該公司智能化高爐項(xiàng)目受理發(fā)明專(zhuān)利9項(xiàng)，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(xiàng)，經(jīng)中國(guó)金屬學(xué)會(huì)鑒定，成果達(dá)到國(guó)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(xiàng)目已在寶鋼股份4座高爐應(yīng)用，正實(shí)施推廣至寶武各基地其他高爐。在該項(xiàng)目開(kāi)展期間，實(shí)現(xiàn)年度最高效益10767.2萬(wàn)元；3年累計(jì)效益達(dá)23831.5萬(wàn)元。

“智能化高爐項(xiàng)目引領(lǐng)我國(guó)高爐智慧制造發(fā)展方向，推動(dòng)業(yè)內(nèi)進(jìn)一步智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)；高爐自動(dòng)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。”就該項(xiàng)目社會(huì)效益，王臣如是說(shuō)。

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(gè)方面。其中，在低成本煉鐵方面，要關(guān)注高爐長(zhǎng)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(chǎng)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(zhǎng)流程、短流程低碳化工藝路徑。在煉鐵長(zhǎng)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(kāi)展操作優(yōu)化工作。具體來(lái)看，脫除爐頂煤氣中的二氧化碳，實(shí)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(lái)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(lái)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(jí)流化床，使用天然氣、焦?fàn)t煤氣等作為還原劑，未來(lái)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(chǔ)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

“目前，豎爐直接還原工藝相對(duì)成熟，歐洲的大部分鋼鐵公司都計(jì)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(lái)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)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(guó)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)。”王臣坦言。

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