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中冶南方持续引领未来绿色化、智能化长寿高炉发展

中冶南方持续引领未来绿色化、智能化长寿高炉发展 2026工业设备智能运维供需对接会
2021-05-24
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导读:长期以来,中冶南方持续引领钢铁行业发展的重大课题,积极致力于高炉

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长期以来,中冶南方持续引领钢铁行业发展的重大课题,积极致力于高炉技术的研究、开发和应用,在绿色、长寿、智能等领域同步发力,开发出一批具有自主知识产权、技术诀窍的高炉专有技术

主要包括绿色钢铁代表技术——联合软水密闭循环冷却技术,独具高炉长寿优势的砖壁合一薄内衬冷却壁技术、长寿高效炉型技术,炉底炉缸长寿技术高炉,以及推动未来高炉智慧化发展的智慧制造技术等处于国内外先进水平、国内领先水平的顶尖技术,研究成果领先全球。


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。

绿色、长寿、智能高炉技术是中冶南方在炼铁领域的核心技术,为国内外钢铁企业带来了巨大的经济效益和社会效益,得到了业主的高度关注与认可。

作为钢铁行业的领跑者,中冶南方将坚持创新驱动,持续引领智能化、绿色化发展,为打造我国钢铁行业面向未来的竞争新优势、支撑中国冶金走向世界舞台中央作出卓越贡献!



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