本報記者 郝淑慧
近日，在第四屆全國鋼鐵行業“新知識、新技術、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、新裝備及新工藝報告。他介紹了該公司智能化高爐關鍵技術研發與應用情況，并表示，低成本、低碳、智能成為煉鐵高質量轉型發展方向。
王臣介紹，高爐是一個高溫、高壓、多相多場耦合、固—液—氣—粉多態共存的多相流反應器，是冶煉反應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驗。
因此，寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠在智能化高爐研發工作上，重點聚焦3個方面。一是爐況診斷定量化與標準化，要實現從“定性”到“定量”、從“離線、階段性”到“在線、連續”、從“個體經驗”到“統一規則”的轉變。二是爐內狀態高仿真解析，即將爐內無法直接監測的冶煉過程，通過機理模型、仿真模型進行解析，其輸出與實際運行狀態高度吻合，變“不可見”為“可見”。三是關鍵操作過程自動控制，關鍵操作過程是爐內煤氣流的分布調劑及爐溫水平的控制調節；煤氣流分布、爐溫水平自動閉環控制，即自動判斷調什么參數、什么時候調、調整多大幅度。
“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、爐內狀態一體化解析、高爐煤氣流分布自動調劑技術、高爐爐溫水平自動調控技術等，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明專利9項，相關工作人員發表論文4篇；形成《智能高爐系統》行業團體標準；獲得企業技術秘密認定4項，經中國金屬學會鑒定，成果達到國際領先水平。
在應用效果方面，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，實現年度最高效益10767.2萬元；3年累計效益達23831.5萬元。
“智能化高爐項目引領我國高爐智慧制造發展方向，推動業內進一步智慧化轉型升級；高爐自動控制模型可移植、可復制推廣，具備基礎信息化的大高爐均可應用，并明顯改善技術經濟指標，產生顯著的經濟效益。”就該項目社會效益，王臣如是說。
就煉鐵高質量轉型發展方向，王臣認為，應關注低成本、智能、低碳3個方面。其中，在低成本煉鐵方面，要關注高爐長壽穩定、高爐高效低耗、高爐經濟大煤比、低成本智能配礦，以及高效低耗燒結、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，要積極擁抱數字化、場景+AI（人工智能）應用、大模型研發等前沿技術。在低碳煉鐵方面，要關注氫還原電熔煉、富氫碳循環氧氣高爐、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、富氫氣體噴吹技術，使用綠色原料，并開展操作優化工作。具體來看，脫除爐頂煤氣中的二氧化碳，實現一氧化碳和氫氣循環使用，完全利用碳的化學能；優化現有高爐的操作制度，使用高品位原料等；噴吹生物質炭、廢塑料、廢輪胎等，使用微波團礦、廢鋼、含碳球團等。
在煉鐵短流程低碳化工藝路徑方面，可使用氫冶金技術，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礦，后接電爐煉鋼，使用天然氣、焦爐煤氣等作為還原劑，未來使用純氫作為還原劑；使用中低品位球團礦，后接熔分爐煉鐵，使用天然氣、焦爐煤氣等作為還原劑，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、焦爐煤氣等作為還原劑，未來使用純氫作為還原劑。氨還原工業方面，相比氫氣，氨在運輸和存儲方面具有明顯優勢，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。受高品位球團礦產量限制，近年來越來越多的企業開始研究預還原—電熔分工藝。流化床直接還原工藝處在商業化完善階段，工藝操作控制復雜，大規模推廣難度大。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。”王臣坦言。
