揭开“世界财富”专利的神秘面纱
创新是引领发展的第一动力,中冶南方在消化、吸收国外软水密闭循环系统的基础上,大胆创新,于2001年11月向国家知识产权局申请了具有我国自主知识产权的专利“联合软水密闭循环冷却系统”(专利号:ZL01133659.5)。
该技术冷却效率高、能源消耗少、密封性好、水质稳定、管道腐蚀率低,使高炉冷却技术跃上了新的台阶,助力200多座炼铁高炉节能数亿元。按照发明专利20年的保护期,该专利将于今年11月结束保护期,成为世界公共技术财富。
联合软水密闭循环冷却技术是一项系统工程,在独立软水系统的基础上发展而来,为高炉在高负荷冶炼过程中提供冷却保障。它将三个独立的软水系统,即冷却壁软水系统、炉底软水系统、风口及热风阀软水系统,通过并联与串联的方式,巧妙地合并成一个系统。其核心技术主要包括系统工艺参数的确定、系统的阻力计算、外部管网分区及水量平衡匹配技术、系统脱汽及排汽技术、系统压力平衡技术、自动补水及系统破损报警技术、水管破损快速修补技术等,通过对这些核心技术的系统集成,可以有效保证整个系统的正常运行。
经过长期实践,中冶南方创新开发的联合软水系统具有水量小、投资低、运行费用低、冷却效率高等特点,与三个独立软水密闭循环系统相比,其总水量可降低50%-55%,总投资可减少18%-20%;相较于采用其它冷却系统,联合软水系统运行费用可削减30%-50%,对促进建设未来绿色化、长寿高炉作出突出贡献。
2001年 武钢1号高炉
中冶南方率先在2001年投产的的武钢1号高炉的设计上,运用了联合软水密闭循环冷却壁技术,1号高炉于2019年停炉,安全高效地生产了18年,取得了巨大成功。
2009年 沙钢高炉
2009年投产的沙钢高炉,目前国内最大的高炉,运用了联合软水密闭循环冷却壁技术,其高效的冷却效果、较低的运行成本得到业主的高度认可。
中冶南方始终将创新的方向与产业发展方向紧密结合,充分利用软水不结垢、可适当提高风口及热风阀进水温度的特点,对联合软水密闭循环冷却系统进行了迭代升级。
2009年,又开发了第二代联合软水密闭循环技术发明专利(专利号:ZL201110287065.5),对高炉的保护优势更为突出。与第一代理专利相比,第二代专利实现了风口中、高压增压泵组间的串或并联,使得风口增压泵组间冷却水流量和余压的全利用,在保证高效冷却的前提下,大大减少了冷却水量和降低泵组的扬程;同时通过巧妙设置联通管,使得风口增压泵组间能够互为备用,极大增强整个冷却系统的安全系数。
该专利获得了中国五矿集团2020年度专利奖二等奖和湖北省首届专利奖银奖。再次彰显了中冶南方推动行业进步的价值与责任。
匠心独运的专有“长寿设计”
砖壁合一薄内衬冷却壁技术
进入21 世纪,中冶南方根据现代大型高炉强化冶炼的特点,开发出第四代铸铁冷却壁。更新了冷却壁材质、改善了冷却壁结构,并对冷却壁的外形进行了细致优化,取消了凸台,将内衬直接镶嵌在冷却壁的燕尾槽中,使冷却及内衬结构简化;此外,在固定形式方面也作了进一步改进,改善了固定点、滑动点和浮动点相结合的形式。在一系列独具匠心的优化设计下,第四代铸铁冷却壁可以大幅度提高生产效率,并延长冶炼条件下的使用寿命。
中冶南方率先在炉腹、炉腰和炉身下部高热负荷区域,以及炉缸铁口、异常侵蚀区域采用了国际上最先进的,具有高导热、耐热震和耐高热流冲击等性能的铜冷却壁,并发明了砖壁合一薄内衬冷却壁,加快了铜冷却壁在我国的推广和应用,形成了中冶南方独特的高炉全冷却壁技术风格。
起跑即领先,一骑绝尘。中冶南方该技术的突出优势在于,取消了炉腹以上的砌砖工程,可以始终保持稳定的操作炉型,充分体现了稳定生产、降低投资、缩短建设工期、延长高炉寿命的傲人优势。
砖壁合一冷却壁的出现,是冷却壁技术的一次飞跃,与软水密闭循环系统的配合使用,可为现代化大高炉实现15-20 年以上寿命提供强有力的保障,为未来高炉的长期稳定、高效生产做出了突出贡献。
中冶南方矢志不移坚持创新,在“突破性解决钢铁行业难题”的道路上砥砺前行。针对部分高炉在铜冷却壁、铸铁冷却壁使用过程中遇到的问题,中冶南方联合冷却设备制造商,自2016年开始,又开发出了耐磨铜冷却壁和无渗碳层的高导热铸铁冷却壁。
耐磨铜冷却壁具有耐磨、更易形成稳定渣皮的特性,克服了铜冷却壁因不易挂渣而导致过早磨损的缺点。无渗碳层高导热铸铁冷却壁,取消了壁体与铸入水管间的防渗碳层,可以提高铸铁冷却壁的综合导热系数1倍以上。
长寿高效炉型技术
中冶南方通过对炉内气体动力学研究、高炉反应过程的仿真计算,在结合大量生产数据的挖掘分析以及高炉破损调查等工作的基础上,形成了中冶南方长寿高效炉型设计的诀窍技术,为建设绿色发展的钢铁企业再次做出了突出贡献。
中冶南方以客户至上的企业态度,充分分析业主的原燃料条件及生产率要求,设计的炉型具有针对性及适应性强的特点,基本实现设计炉型即为生产炉型,且具有高产、稳产、低耗、长寿的优势。
炉底炉缸长寿技术
高炉炉底、炉缸的寿命,作为多年来一直困扰着炼铁厂及高炉操作者的普遍性问题,不仅是限制高炉寿命的一项重要因素,也是影响安全生产的关键要素。为此,中冶南方攻克大量技术难关,取得了丰硕成果,打造的炉底炉缸长寿技术具有极强的竞争力,在国内外处于领先地位。
中冶南方始终站在工程长期整体竞争力的高度,为客户提供更优化、更高效的设计方案,通过建立具备抗侵蚀能力的传热体系,实现了高冶炼强度条件下的高炉炉缸长寿;在设计长寿炉底炉缸时,始终把超微孔化、抗铁水侵蚀、高导热作为选取炭砖的第一选择。这些独具中冶南方特色的工艺技术,能够更有效地保证炉底炉缸的寿命和高热传导能力,显著稳定地提高了生产效率。
国内高炉长寿的新纪录
使用中冶南方综合长寿技术的武钢5号高炉,采用全铸铁冷却壁结构,第一代炉役寿命达15年8个月,没有进行一次喷涂、没有更换一块冷却壁、更没有进行一次中修,创造了国内高炉长寿的新纪录。
助力高炉“智”享未来
随着现代高炉容积向大型化方向发展,进一步提高高炉生产的稳定性和安全性,加强对高炉工作状况的监控,成为了高炉操作者的切实需求。
为此,中冶南方开发了高炉多维度可视化智能感知及操作指导系统,将常规高炉对布料、炉型、风铁口及炉缸的关注信息进行合理优化整合,从炉料、气流、炉热、炉型、安全、管理可视化的角度提供全局性监视;创新性将一级核心数据、二级管理系统与专家系统进行融合,提供炉长、工长全方位监视、诊断及操作平台;为高炉长寿提供全生命周期的多维度可视化智能感知及操作指导,为建设智能化钢铁行业做出了突出贡献。


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