中國(guó)冶金報(bào)社
記者 呂林 報(bào)道
特約通訊員 藍(lán)義高 攝影
環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于國(guó)標(biāo)、新型燃料噴吹有效降碳、智能高爐提升生產(chǎn)穩(wěn)定性與能效……近年來(lái)，中國(guó)寶武鋼鐵集團(tuán)寶鋼股份煉鐵廠在綠色、低碳及智能技術(shù)方面收獲頗豐，不僅為行業(yè)提供了可復(fù)用的技術(shù)模塊，更驗(yàn)證了綠色低碳與高效生產(chǎn)兼容的可能性。8月26日，寶鋼股份煉鐵廠廠長(zhǎng)張代華在“第十屆國(guó)際煉鐵科技大會(huì)”上分享了這方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
據(jù)介紹，寶鋼股份煉鐵廠目前擁有4座有效容積超4000m3的現(xiàn)代化高爐、3座600m2級(jí)燒結(jié)機(jī)及3座焦?fàn)t，年產(chǎn)能達(dá)1500萬(wàn)噸鐵水、2100萬(wàn)噸燒結(jié)礦與550萬(wàn)噸焦炭。近年來(lái)，寶鋼通過(guò)系統(tǒng)性技術(shù)與流程創(chuàng)新，在超低排放、廢水零排放、固廢資源化利用、低碳冶煉及智能煉鐵系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，為煉鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了有力技術(shù)支撐。
綠色煉鐵
多污染物協(xié)同治理體系領(lǐng)跑行業(yè)
面對(duì)煉鐵工序高排放、高污染的行業(yè)難題，寶鋼構(gòu)建了“源頭減量—過(guò)程優(yōu)化—末端治理”的全鏈條綠色技術(shù)體系，主要包括以下四個(gè)方面：
一是煙氣超低排放技術(shù)矩陣。寶鋼煉鐵廠配備數(shù)百套環(huán)保設(shè)施，針對(duì)不同工序特性定制凈化方案。例如，針對(duì)焦?fàn)t煙氣，一期采用SDA半干法脫硫+布袋除塵+SCR脫硝，三期、四期升級(jí)為活性炭干法脫硫+中低溫SCR；備用系統(tǒng)采用逆流式活性炭一體化技術(shù)，確保排放值穩(wěn)定優(yōu)于國(guó)標(biāo)（如1號(hào)焦?fàn)tSO?實(shí)測(cè)為11.7mg/Nm3，大大低于國(guó)標(biāo)要求的30mg/Nm3）。
二是廢水零排放閉環(huán)系統(tǒng)。該廠建立了全流程水資源管理體系：原料場(chǎng)新建5座雨水收集池，雨水回用于灑水及燒結(jié)生產(chǎn)；燒結(jié)酸性廢水經(jīng)中和、沉淀、過(guò)濾后渣料送煉鋼回用；焦化脫硫廢水產(chǎn)生的3%-5%稀硫酸通過(guò)NaOH中和后進(jìn)入集中污水處理設(shè)施進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理；高爐沖渣水構(gòu)建“智能液位監(jiān)測(cè)+冗余儲(chǔ)水罐”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)100%循環(huán)利用。
三是“固廢不出廠”系統(tǒng)性資源化利用體系。該廠創(chuàng)新固廢分類(lèi)資源化路徑：含鋅塵泥、電爐灰經(jīng)轉(zhuǎn)底爐處理，鋅回收率超90%，爐渣用作建材原料；酸堿污泥、熱解吸污泥直接摻入燒結(jié)原料協(xié)同處理；廢輪胎、廢塑料經(jīng)預(yù)處理后噴吹至高爐替代燃料。
四是無(wú)組織排放智能管控。原料場(chǎng)全封閉改造，配合無(wú)人化運(yùn)輸、霧炮抑塵、“兩蓋一吸”皮等帶密封技術(shù)，從源頭削減粉塵逸散。
低碳煉鐵
傳統(tǒng)工藝優(yōu)化與新型燃料替代雙線并進(jìn)
張代華表示，圍繞高爐降碳核心目標(biāo)，寶鋼在傳統(tǒng)工藝優(yōu)化與新型燃料替代領(lǐng)域取得雙線進(jìn)展。
一方面，寶鋼對(duì)高爐能效展開(kāi)極限挖掘。主要措施包括：高塊礦比冶煉——通過(guò)調(diào)整高爐送風(fēng)系統(tǒng)、優(yōu)化裝料順序、強(qiáng)化槽下篩分管理，2024年，寶鋼四座大型高爐塊礦比年均達(dá)到18%，燃料比穩(wěn)定在490kg/t左右，為低成本冶煉積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。低燃料比操作——通過(guò)煤焦配比優(yōu)化與操作制度創(chuàng)新，高爐煤氣利用率穩(wěn)定在50%以上，為鋼鐵行業(yè)低碳高效生產(chǎn)提供可復(fù)制的實(shí)踐路徑。高比例循環(huán)鋼鐵料利用——寶鋼開(kāi)展高爐使用熱壓塊鐵（HBI）與廢鋼的工業(yè)試驗(yàn)，當(dāng)廢鋼添加量達(dá)200kg/t時(shí)，燃料比較添加廢鋼前降低60kg/t以上。
另一方面，寶鋼推進(jìn)新型爐料的研發(fā)與應(yīng)用。主要進(jìn)展如下：一是開(kāi)發(fā)冷壓結(jié)合熱處理制備的高強(qiáng)度顆粒鋼球團(tuán)，冷壓強(qiáng)度超3000N、在2米水泥地面的落下強(qiáng)度超13次，高溫抗壓強(qiáng)度大于800N，基本滿足高爐冶煉性能要求。二是大力推進(jìn)新型燃料噴吹技術(shù)的應(yīng)用，富氫燃料噴吹工業(yè)化和生物質(zhì)燃料篩選均取得可喜進(jìn)展。
智能煉鐵
全流程閉環(huán)控制重塑生產(chǎn)模式
據(jù)張代華介紹，依托大數(shù)據(jù)與AI技術(shù)，通過(guò)智能模型與智能裝備的協(xié)同發(fā)力，寶鋼建成了覆蓋“原料—焦化—燒結(jié)—高爐”的智能煉鐵系統(tǒng)，具體如下：
一是智能高爐系統(tǒng)。寶鋼實(shí)現(xiàn)了爐溫閉環(huán)控制、氣流智能調(diào)優(yōu)、爐渣堿度自調(diào)整，并通過(guò)與華為公司的AI深度合作，優(yōu)化溫度預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)2小時(shí)溫度預(yù)測(cè)平均誤差低于5℃，模型自動(dòng)調(diào)整比例超過(guò)90%，保證了爐況的長(zhǎng)期的穩(wěn)定。同時(shí)，通過(guò)智慧診斷平臺(tái)監(jiān)控22座高爐的料運(yùn)動(dòng)、爐型、壓容關(guān)系、爐缸狀況、煤氣流分布五個(gè)維度的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跨基地實(shí)時(shí)預(yù)警。
二是智能燒結(jié)協(xié)同優(yōu)化。寶鋼以大數(shù)據(jù)應(yīng)用、自動(dòng)控制等為基礎(chǔ)，運(yùn)用過(guò)程推理、歷史優(yōu)化、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，開(kāi)發(fā)燒結(jié)礦堿度自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整、燒結(jié)過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化、燒結(jié)礦質(zhì)量預(yù)測(cè)等模型，提升燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定性，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低高爐工序燃料消耗。
三是智能焦化全鏈貫通。煤焦切片跟蹤實(shí)現(xiàn)焦炭質(zhì)量溯源，單燃燒室按需供熱模型降低煤氣消耗，干熄焦風(fēng)料比與循環(huán)氣成分智能控制減少焦炭燒損，焦?fàn)t煙氣凈化協(xié)同運(yùn)行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煙氣凈化裝置在超低排放前提下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
四是智能裝備集群落地。寶鋼煉鐵廠以生產(chǎn)線自動(dòng)化率100%為目標(biāo)，通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化、智能化改造替代人工操作，減少“3D”（臟、累、險(xiǎn)）崗位；通過(guò)設(shè)備升級(jí)改造提升質(zhì)量與效率。
未來(lái)展望
圍繞三大核心方向開(kāi)展系統(tǒng)性創(chuàng)新
張代華認(rèn)為，未來(lái)煉鐵技術(shù)發(fā)展將圍繞綠色低碳、智能、低成本三大核心方向開(kāi)展系統(tǒng)性創(chuàng)新。
針對(duì)綠色低碳轉(zhuǎn)型，應(yīng)該構(gòu)建多污染物協(xié)同治理體系，重點(diǎn)推動(dòng)廢水零排放工藝優(yōu)化與固廢資源化利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污染物排放強(qiáng)度持續(xù)降低。低碳發(fā)展采取雙路徑策略：一方面，通過(guò)富氫冶金技術(shù)、余熱余能梯級(jí)回收系統(tǒng)及全流程能效優(yōu)化模型，推動(dòng)現(xiàn)有工序極致能效生產(chǎn)；另一方面，加快HyCROF工藝、氫基豎爐直接還原、生物質(zhì)能應(yīng)用、電冶金等顛覆性技術(shù)的工業(yè)驗(yàn)證，建立碳減排效果與成本競(jìng)爭(zhēng)力綜合評(píng)價(jià)體系。
針對(duì)智能化升級(jí)，應(yīng)該基于工藝機(jī)理與大數(shù)據(jù)融合，開(kāi)展全煉鐵流程智能大模型研發(fā)。通過(guò)構(gòu)建高爐數(shù)字孿生系統(tǒng)、智能操作控制模塊及能耗優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工藝參數(shù)閉環(huán)控制與動(dòng)態(tài)優(yōu)化。深化人工智能（AI）技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)管理、生產(chǎn)調(diào)度決策等場(chǎng)景的應(yīng)用，形成覆蓋“感知—分析—決策—執(zhí)行”的智能生產(chǎn)體系，提升工序協(xié)同效率與控制精度。
針對(duì)低成本制造能力建設(shè)，應(yīng)該建立基于多目標(biāo)優(yōu)化的智能配礦模型，開(kāi)發(fā)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)高效利用技術(shù)，強(qiáng)化礦—焦—煤協(xié)同調(diào)控機(jī)制。通過(guò)全系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)、設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)性維護(hù)、工藝指標(biāo)持續(xù)改進(jìn)，系統(tǒng)性降低噸鐵物料消耗與運(yùn)維成本。同時(shí)推動(dòng)低成本與低碳技術(shù)融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益有機(jī)統(tǒng)一。
落實(shí)到企業(yè)來(lái)說(shuō)，張代華表示，未來(lái)寶鋼將持續(xù)探索低碳冶金與AI技術(shù)，推動(dòng)煉鐵工序向碳中和目標(biāo)邁進(jìn)，為全球鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供系統(tǒng)性解決方案。
