一座上世纪80年代末投产、历经两次大修的老高炉,在“最大化利旧”的前提下于原址由1000m³扩容至1210m³。2025年11月13日,由山东省冶金设计院股份有限公司(以下简称“山冶设计”)EPC总承包的酒钢本部2号高炉优化升级及超低排改造项目顺利投产。项目自2025年3月15日开工,历时约8个月,老炉以绿色低碳的新面貌开启新一代炉役,也为同类型老旧高炉改造提供了可复制、可推广的“山冶样板”。
一、原址扩容,产能置换焕新老炉
酒钢本部2号高炉1989年底投产出铁,先后于2000年、2013年两次大修,矿焦槽、斜桥等建构筑物和粗煤气系统已连续运行30余年,高炉本体步入炉役后期。彼时,三重压力摆在面前:原有除尘设施颗粒物排放不能满足国家超低排放要求;炉缸侧壁环炭侵蚀严重,存在安全生产隐患;1000m³级高炉又被列入《产业结构调整指导目录(2024年本)》限制类工艺装备。改造,势在必行。
项目按照《钢铁行业产能置换实施办法》,将酒钢本部2号高炉与榆钢3号高炉部分产能合并实施减量置换,在原址扩容为1210m³高炉,同步实施超低排放、安全本质化和生产优化改造。不新增用地、不整体搬迁,把老炉的既有资源用到极致——拆迁少、投资省、对生产影响小。
二、绿色低碳,专利技术集成应用
改造不是修修补补,而是一次系统性的技术重塑。设计采用山冶设计自主研发的高效低耗高炉内型,以炉腹煤气量指数为核心理论,结合酒钢原燃料条件优化炉型,适应经济炉料、改善煤气能量利用;在利旧炉壳上增设2个风口,风口由18个增至20个,煤气流初始分布更规整,料柱透气性更好。炉底炉缸采用大块炭砖+陶瓷杯结构,预制陶瓷杯以凹凸错台、迷宫式咬合砌筑,消除直通热面到炭砖的连续直线缝隙,为炉缸长寿筑牢底座。
冷却系统选用联合软水密闭循环,全封闭运行、几乎无蒸发损耗,节水节电、运行费用低。出铁场实施平坦化改造,渣铁沟配上迷宫密封环保型铸钢盖板全封闭除尘;主沟应用山冶设计专利技术——风冷智慧主沟,对两侧渣线实时测温、建立侵蚀模型,从源头杜绝注沟漏铁事故。炉顶采用均压煤气全回收专利技术,实现均压煤气零排放,既避免大气污染,又回收了能源。改造后,各排放口颗粒物浓度不大于10mg/m³,热风炉烟气二氧化硫排放不大于50mg/m³,全面满足超低排放要求。
三、数智赋能,高炉运行可视可控
改造后的2号高炉,实现了炉况可视可控。炉缸炉底侵蚀模型动态监测、及时预警,水温差及热流强度在线检测实时跟踪炉体高温区的挂渣能力变化;炉顶红外热成像仪、风口成像仪和料面在线扫描装置,让料面形状、风口状态一目了然,为操作人员调剂炉况提供量化依据。热风炉智能燃烧优化技术实现全过程自动烧炉,渣铁沟管理同步可视化。
节能降碳贯穿炼铁工序:电力设施改造后全部达到一级能效,处于重点用能产品设备能效先进水平;大型高压电机变频调速,平抑启动时对电网的冲击;鼓风机静叶调节以REXA替代原液压伺服系统,TRT控制系统软硬件同步升级,运行更稳、控制更精。
四、利旧攻坚,驻场设计攻克难关
老高炉改造是冶金施工的高风险工程:既要拆除更换旧设备,又要建设新设施,还要兼顾安全、工期和停炉窗口期。更为棘手的是,项目年代久远、业主历经多次改造,大量原始图纸缺失或与现场不符。山冶设计各专业人员驻场设计,通过三维建模手段摸清现场后及时调整改造思路,避免返工,为按期投产创造了先决条件。
各项施工难点被逐一攻克:炉壳现场高空组对,椭圆度、错边量等安装偏差精准受控,质量控制点一次性通过;炉缸耐材新旧交接处是最薄弱环节,施工偏差严控到位,烘炉曲线也针对新旧砌体热膨胀差异重新编制;服役30余年的原矿焦槽经结构鉴定、三维建模核算,薄弱部位逐一加固,改造为混凝土框架+钢结构,功能和外观双双满足超低排放要求。
五、达产达效,打造行业示范样板
投产以来,改造成效全面显现。指标显著优化:高炉快速达产达效,产量逐步提高,燃料比按预期降低,炉况长期稳定顺行。排放全面达标:矿焦槽、出铁场等除尘设施颗粒物排放浓度不大于10mg/m³,热风炉烟气二氧化硫排放不大于50mg/m³,均压煤气零排放,除尘灰全程密闭输送,作业环境明显改善。合规与安全双提升:高炉优化升级符合国家产能置换和产业政策要求,炉缸侵蚀等重大隐患得到根除,老旧建构筑物结构安全隐患得以消除,设备设施安全本质化水平大幅提升。
从一座功勋卓越的老炉,到指标先进、清洁绿色的新一代高炉,酒钢本部2号高炉的蜕变,为同类型老旧高炉在“最大化利旧”前提下实施扩容升级与超低排放改造蹚出了一条可复制、可推广的路子,对钢铁企业落实产能置换政策、加快绿色低碳转型具有示范意义。
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