山冶宣
國務(wù)院《2024—2025年節能降碳行動(dòng)方案》提出，到2025年底，鋼鐵行業(yè)能效標桿水平以上產(chǎn)能占比達到30%。山東省冶金設計院股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)山冶設計）以這一目標為己任，強力推進(jìn)技術(shù)自主創(chuàng )新與集成創(chuàng )新，在綠色低碳、節能減排、智能制造等特色技術(shù)上持續攻關(guān)，著(zhù)力培育鋼鐵冶金發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力，為鋼鐵極致能效工程貢獻了智慧和力量。
聚焦長(cháng)流程鋼鐵 挖掘極致能效
具備鋼鐵冶金全部設計專(zhuān)業(yè)、全流程先進(jìn)工程技術(shù)是山冶設計的獨特優(yōu)勢，以動(dòng)態(tài)-精準的流程設計，推動(dòng)鋼鐵冶金各工序高效聯(lián)動(dòng)，降低能源消耗，形成協(xié)同減碳效應。
新型綠色高效智能大容積焦爐技術(shù)。山冶設計與意大利Paul Wurth公司聯(lián)合設計開(kāi)發(fā)的新型綠色高效智能大容積焦爐，以綠色環(huán)保、節能減排、安全高效、極致能效、智能化為目標，采用FAN火焰分析模型、VAP焦爐組裝等三維設計和大容積寬炭化室空氣多段助燃、大廢氣循環(huán)、高效薄爐墻、分格蓄熱室、非對稱(chēng)式煙道等源頭控硝、過(guò)程控硝、低氮燃燒及低耗煉焦以及多段式保護板SOPRECO?單孔調壓、無(wú)煙裝煤、焦爐智能化等一系列先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)設計了SWJ系列7m、7.3m、7.6m，新型6m等大型頂裝焦爐以及SWDJ系列6.25m、6.73m、7.15m等大型搗固焦爐，并在山鋼日照、華菱湘鋼、云煤能源、盛隆泰達、四川達鋼、河南利源、河北新興能源、山西閩光、河北新彭楠及印度AMNS等項目投產(chǎn)應用。
6.25m搗固焦爐
7.6m頂裝焦爐
焦爐投產(chǎn)后，焦爐煙道廢氣NOx約100mg/m3（混合煤氣加熱時(shí)，脫硫脫硝裝置前），優(yōu)于國家超低排放標準；焦爐煉焦耗熱量約2190kJ/kg濕煤（7%H2O），優(yōu)于國家特級爐標準；焦化工序能耗約100kg標準煤/噸焦，達到極致能效標桿水平。
高效燒結技術(shù)。在燒結技術(shù)方面，山冶設計經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗積累，目前擁有燒結煙氣循環(huán)、厚料層燒結、高效密封環(huán)冷機、燒結主抽風(fēng)機高壓變頻等高效節能技術(shù)，并在實(shí)際設計項目中進(jìn)行了推廣和應用。尤其是燒結煙氣循環(huán)和高效密封環(huán)冷機技術(shù)的結合在一起應用后，減少了末端治理脫硫脫硝的煙氣量約30%，充分回收利用了廢氣的顯熱，降低了燃料消耗和工序能耗，提高了發(fā)電效率，發(fā)電量≥24kWh/t，固體燃耗≤39kgce/t，生產(chǎn)取水量≤0.18m3/t，綜合工序能耗≤44kgce/t，達到了國內先進(jìn)水平。
高效密封環(huán)冷機
高爐大型化、高效化、低碳化技術(shù)。大型高效高爐具有穩定、燃料比低、工序能耗低、生產(chǎn)效率高的顯著(zhù)特點(diǎn)，對于低碳化生產(chǎn)、降低環(huán)境負荷、實(shí)現生態(tài)化發(fā)展具有重要意義。由山冶設計總承包的萊鋼新舊動(dòng)能轉換3800m3高爐，實(shí)現了工序能耗356.58公斤/噸鐵，優(yōu)于行業(yè)先進(jìn)標桿指標，僅此一項每年可減排CO2約17萬(wàn)噸，產(chǎn)生經(jīng)濟效益近億元。萊鋼3號3200m3高爐先后兩次在“全國重點(diǎn)大型耗能鋼鐵生產(chǎn)設備節能降耗對標競賽”中獲得3000m3級“冠軍爐”稱(chēng)號，多次榮獲“優(yōu)勝爐”稱(chēng)號。
山冶設計非常注重單項特色技術(shù)的研發(fā)與推廣，已成功研發(fā)應用了高爐長(cháng)壽高效綜合技術(shù)、緊湊型鐵鋼界面技術(shù)、爐頂煤氣零排技術(shù)（均壓放散煤氣全回收+休風(fēng)放散煤氣全回收）、冷卻壁在線(xiàn)自動(dòng)測厚技術(shù)、風(fēng)冷智慧主溝技術(shù)、全氧燃燒節能主溝烘烤技術(shù)、“潔凈型”環(huán)保底濾法渣處理技術(shù)、煤氣干法除塵凈煤氣反吹及吹掃技術(shù)、噴吹CDQ粉技術(shù)、爐內添加廢鋼、鐵水罐內廢鋼加熱技術(shù)、節能型點(diǎn)火放散技術(shù)、冷卻水余熱水產(chǎn)養殖技術(shù)、高爐快速大修技術(shù)等。以上技術(shù)的應用可實(shí)現煉鐵工序燃料消耗降低10公斤/噸鐵~30公斤/噸鐵、成本降低20元/噸鐵~50元/噸鐵的目標，為鋼鐵企業(yè)的進(jìn)一步挖潛增效提供服務(wù)和支撐。
綠色智能頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)。山冶設計是國內唯一一家具有4000m3以上高爐配套頂燃式熱風(fēng)爐總承包業(yè)績(jì)和能力的工程公司，擁有完全自主知識產(chǎn)權的新一代綠色智能頂燃式熱風(fēng)爐具有高風(fēng)溫、壽命長(cháng)和環(huán)境友好等特點(diǎn)。山冶設計與東北大學(xué)、安徽工業(yè)大學(xué)等大學(xué)以及一些科研院所開(kāi)展緊密合作，持續進(jìn)行熱風(fēng)爐進(jìn)行理論計算、數值模擬、冷態(tài)模型試驗、熱態(tài)模型實(shí)驗，對熱風(fēng)爐系統燃燒器結構、蓄熱體配置、氣體流動(dòng)、煙道外加燒嘴加熱等進(jìn)行研發(fā)和改進(jìn)，確保熱風(fēng)爐技術(shù)的先進(jìn)性，純燒高爐煤氣風(fēng)溫達到1250℃、外加燃燒爐系統風(fēng)溫達到1300℃，噸鐵降低高爐煤氣消耗80Nm3、減排CO2 68.56kg。
5100m3高爐配套熱風(fēng)爐
4000m3級高爐配套熱風(fēng)爐
山冶設計頂燃式熱風(fēng)爐特色優(yōu)勢技術(shù)有：高效低氮燃燒技術(shù)、燃燒器隔熱層技術(shù)、熱風(fēng)管系布置、全自動(dòng)燒爐控制系統和熱風(fēng)爐煙氣脫硝技術(shù)。
典型頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)指標：
高效低耗智能棒材生產(chǎn)線(xiàn)集成技術(shù)。山冶設計在石橫特鋼新區一棒和二棒廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的單線(xiàn)年產(chǎn)200萬(wàn)噸新型棒材生產(chǎn)線(xiàn)，具有技術(shù)先進(jìn)、智能高效、高產(chǎn)低耗等顯著(zhù)特點(diǎn)，對于低能耗低碳生產(chǎn)具有重要意義，生產(chǎn)線(xiàn)裝備技術(shù)水平達到國內領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。該生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)際成材率指標達到98.5%，較國內先進(jìn)棒材生產(chǎn)線(xiàn)提高0.5%；生產(chǎn)線(xiàn)噸鋼煤氣消耗低于0.4GJ，較國內先進(jìn)棒材生產(chǎn)線(xiàn)噸鋼降低0.3GJ；生產(chǎn)線(xiàn)噸鋼電耗指標低于10kWh，較國內先進(jìn)棒材生產(chǎn)線(xiàn)噸鋼降低10kWh；相比國內先進(jìn)棒材生產(chǎn)線(xiàn)，其單線(xiàn)每年可減少CO2排放達6萬(wàn)噸。
年產(chǎn)200萬(wàn)噸的新型棒材生產(chǎn)線(xiàn)
除此之外，山冶設計高效低耗智能棒材生產(chǎn)線(xiàn)優(yōu)勢技術(shù)還有：閉環(huán)控軋控冷技術(shù)、高溫熱送熱裝技術(shù)、雙蓄熱步進(jìn)式加熱爐技術(shù)、經(jīng)濟高效的長(cháng)坯生產(chǎn)技術(shù)、全線(xiàn)溫度場(chǎng)智能監測與控制技術(shù)、多線(xiàn)切分孔型開(kāi)發(fā)技術(shù)、全定尺生產(chǎn)技術(shù)、冷床余熱回收技術(shù)、智能式強化收集集成技術(shù)、智能裝備和智能機器人技術(shù)、短尺材自動(dòng)剔除改制技術(shù)及關(guān)鍵設備自動(dòng)監測技術(shù)等。
柔性鐵鋼界面協(xié)同技術(shù)。該技術(shù)以汽車(chē)運輸鐵水為核心，科學(xué)地解決了大型高爐、轉爐之間鐵水輸送等多個(gè)問(wèn)題，取得多項行業(yè)首創(chuàng )，實(shí)現了總圖布置省用地、省投資、省崗位定員、省生產(chǎn)運行費用、省能源的“五省”目標；鐵水從出鐵到轉爐兌鐵整個(gè)過(guò)程平均溫降約58℃，較傳統運輸工藝溫降100℃~180℃顯著(zhù)改善。僅此一項，噸鋼減排CO2就達35.8公斤。
強化低碳零碳冶金 培育新質(zhì)生產(chǎn)力
HIsmelt煉鐵工藝是已實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原煉鐵技術(shù)之一，屬于一種噴射冶金工藝，是當今冶金領(lǐng)域前沿技術(shù)，也是典型非焦煉鐵工藝，具有原料適應性廣、流程短、能源效率高、綠色環(huán)保、鐵水純度高、成本低及占地面積小等優(yōu)勢。該技術(shù)可降低顆粒物排放70%、SO2排放50%和NOx排放50%，并基本遏制二噁英、呋喃、焦油和酚等污染物的產(chǎn)生。
作為全球擁有唯一全過(guò)程咨詢(xún)策劃且穩定運行商業(yè)HIsmelt熔融還原煉鐵業(yè)績(jì)的工程技術(shù)公司，山冶設計近年來(lái)在HIsmelt技術(shù)的研發(fā)、推廣方面做了大量的工作，隨著(zhù)HIsmelt工程在國內開(kāi)工建設（河北邢鋼），標志著(zhù)HIsmelt工藝已正式進(jìn)入聯(lián)合鋼鐵企業(yè)，是聯(lián)合鋼鐵企業(yè)開(kāi)啟“HIsmelt+電爐”的新型短流程工藝應用的典范，是適合我國國情的低碳冶金技術(shù)路徑。
針對氫冶金技術(shù)，山冶設計在高爐富氫冶煉、氫基熔融還原技術(shù)研發(fā)方面也取得突破，完成高爐富氫冶煉技術(shù)的研究，正在商業(yè)化推廣中。該技術(shù)的應用可助力高爐節能減碳近20%。
同時(shí)，圍繞鋼鐵工業(yè)“生產(chǎn)過(guò)程三大功能”，山冶設計發(fā)揮全流程的特有優(yōu)勢，開(kāi)展碳質(zhì)能源替代及能源轉化及時(shí)的研究及生物質(zhì)氣化生產(chǎn)綠色甲醇或者清潔合成氣等技術(shù)研究。
打造智能制造 賦能鋼鐵企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
《“十四五”智能制造發(fā)展規劃》提到“站在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快高質(zhì)量發(fā)展的歷史性交匯點(diǎn)，要堅定不移地以智能制造為主攻方向，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和優(yōu)化升級，推動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和企業(yè)形態(tài)根本性轉變，以‘鼎新’帶動(dòng)‘革故’，提高質(zhì)量、效率效益，減少資源能源消耗，暢通產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈，助力碳達峰碳中和，促進(jìn)我國制造業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端?！?/div>
數智化管控。山冶設計積極響應國家新時(shí)期推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數字化的政策，以問(wèn)題為導向，結合現狀，引入大數據、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數字孿生等技術(shù)，推出了一整套焦化數智化解決方案。
其中，焦化數智化工廠(chǎng)建設，以集中管控為平臺，以流程再造為抓手，以智能制造為技術(shù)手段，實(shí)現數字化、智能化焦化生產(chǎn)，達到高質(zhì)量、高效率、低消耗、少定員的目標；通過(guò)基于優(yōu)化算法的軟件模型實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制和作業(yè)指導，采用先進(jìn)的機器人技術(shù)輔助人工作業(yè)，改善作業(yè)環(huán)境，降低勞動(dòng)強度，實(shí)現智能生產(chǎn)；利用高效的生產(chǎn)、物流、能源、設備、安全、環(huán)保智能化管控系統，提升資源利用率、組織協(xié)同效率和事件處理速度，實(shí)現本質(zhì)化安全管理；通過(guò)三維建模和數字孿生技術(shù)構建高精度的廠(chǎng)區、產(chǎn)線(xiàn)數字模型，結合各類(lèi)管理要素的數據資源，建設數字孿生工廠(chǎng)，為生產(chǎn)、運維、管理等工作提供風(fēng)險預警和決策建議，協(xié)助制訂處置方案，幫助管理人員提高決策質(zhì)量，確保執行效果，進(jìn)而提升全系統運行效能。
焦化數智化工廠(chǎng)界面
在數字化治理方面，山冶設計以焦化大數據平臺為數字底座，以數字孿生工廠(chǎng)為數字應用手段，采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云平臺等先進(jìn)IT技術(shù)，建設工業(yè)化、數字化“兩化融合”的“數字化工廠(chǎng)”。
極致能效技術(shù)。山冶設計通過(guò)人工智能技術(shù)實(shí)現節能、減碳，自研的“高爐熱風(fēng)爐自動(dòng)燃燒系統”在保證95%以上自控率的基礎上，實(shí)現了4%以上的煤氣節省率，降低了生產(chǎn)成本，減少了二氧化碳的排放。另外，山冶設計自研的“焦爐自動(dòng)加熱優(yōu)化控制系統”和“軋鋼加熱爐燃燒優(yōu)化系統軟件”等技術(shù)也在節能、減碳上效果明顯。
山冶設計基于人工智能、大數據技術(shù)開(kāi)發(fā)的數字化料場(chǎng)、燒結機智能控制系統、煉鐵大數據平臺、智能煉鋼系統等還在降低生產(chǎn)成本、節約能源等方面作用顯著(zhù)。
能源管控助力減碳。山冶設計建立能源一體化智慧管控，含數據中心，集能源集中監控、能源統一計量、能源流平衡、能源管控、能源大數據挖掘、能源績(jì)效等為一體的多功能，實(shí)現全局能源監視、能源調度、能源預測、智能診斷、優(yōu)化生產(chǎn)，節能降耗。目前，山冶設計全面提升鋼鐵企業(yè)能源管控系統運行和協(xié)調效率，最終使噸鋼綜合能耗降低2%以上，并實(shí)現了減碳目標。
煉鋼配套的環(huán)境除塵設施
助力鋼企減污降碳 保護綠水青山
在有組織及無(wú)組織方面，山冶設計形成了一系列節能減排技術(shù)。針對燒結球團等大煙氣量、高濃度二氧化硫的煙氣，山冶設計采用活性焦煙氣脫硫脫硝技術(shù)，脫硫脫硝后煙氣中二氧化硫排放低于10mg/Nm3，其他指標也優(yōu)于國家標準。該技術(shù)實(shí)現了二氧化硫資源化利用，無(wú)固廢產(chǎn)生。
山冶設計獨立開(kāi)發(fā)了活性焦脫硫脫硝廢水零排放技術(shù)，解決了活性焦脫硫脫硝廢水問(wèn)題。其中，熱風(fēng)爐、焦爐、加熱爐、發(fā)電等煙氣純干法活性鈣脫硫，在脫硫的同時(shí)可脫除煙氣中的二氧化碳，脫硫后煙氣溫度溫降較小，可保持排煙煙囪吸力，產(chǎn)生固廢為硫酸鈣，為一般固廢非危廢，相比小蘇打脫硫產(chǎn)生的固廢更好處理。
活性鈣脫硫裝置
活性焦脫硫脫硝裝置
山冶設計擁有鋼鐵企業(yè)全流程配套環(huán)境除塵設施的豐富經(jīng)驗和業(yè)績(jì)，如袋式除塵、電袋除塵、水浴除塵、塑燒板除塵等，可為鋼鐵企業(yè)全流程、全過(guò)程降低環(huán)保運行成本診斷、優(yōu)化工作。由山冶設計總承包并BOO（建設、擁有、運營(yíng)）的山鋼萊蕪分公司陶家嶺2×120噸轉爐連鑄工程，噸鋼運行電耗小于13kWh。
面向未來(lái)，山冶設計將繼續以創(chuàng )新驅動(dòng)為引擎，堅持一切為用戶(hù)著(zhù)想、全生命周期服務(wù)的宗旨，為鋼鐵綠色低碳、智能化發(fā)展提供全方位服務(wù)，為鋼鐵產(chǎn)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力賦能。
燒結煙氣循環(huán)設施
?。ū景鎴D片均由山冶設計提供）
《中國冶金報》（2024年11月26日 05版五版）
來(lái)源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯：宋玉錚
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