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从八钢欧冶炉的“前世今生”看中国宝武低碳发展

2021-04-20 14:46:00

  4月的乌鲁木齐,大地春回。八钢厂区东南面,欧冶炉巍然耸立于蓝天之下,透着一份大气。
  这座欧冶炉的“前世今生”,生动地刻画了中国宝武在低碳冶炼上,孜孜不倦的探寻与追索。
  早在2005年,当时的宝钢承担起了我国探索非高炉炼铁技术的重大使命,从奥钢联引入熔融还原技术,建成了设计年产能150万吨、当时全世界最大COREX炉,并于2008年5月顺利实现“三达”。任何敢为天下先的探索,都要付出巨大的代价。由于国内外原燃料结构的差异,COREX炉的运行和经济性受到了前所未有的挑战。2011年,公司作出决策,将COREX炉搬迁至新疆八钢,希望利用当地的资源,走出一条适合国情、高性价比的非高炉炼铁技术之路。
  颠覆“饮食结构”求生存
  从今天来看,非高炉炼铁技术其实就是低碳冶炼的一种探索。熔融还原工艺流程短、污染少,碳排放自然可以减量。COREX炉搬迁的初衷,就是要找到一条适合国内原燃料结构的低碳冶炼之路。但是,它首先要解决的还是生存问题。
  2012年,在很多八钢人心里是一个不同寻常的年份。正是这一年,COREX炉辗转几千公里,在八钢安家落户。“老外都玩不转的新玩意,到八钢能好使不?”“八钢效益本来就不咋地,这不是雪上加霜么?”消息传来,一时间干部员工议论纷纷,不少人都把COREX炉看成了一个“烫手山芋”。制造管理部首席李涛回忆说,那时候,八钢的接待酒店“好西部”连平常不开放的辅楼都住满了人,宝钢股份的支撑团队来了好几百号人。在此之前,八钢也组织了100多人到罗泾COREX炉跟班学习。李涛就在罗泾待了一年多,参与了设备搬迁的全过程。
  在集团公司的全力支撑下,项目团队充分发挥艰苦奋斗、敢闯敢试的精神,对COREX炉的原燃料结构进行了颠覆式的创新。八钢副总经理袁万能打了个比方,原来的COREX炉食不厌精、脍不厌细,“想啥吃啥”——煤要吃最好的块煤,矿要吃高品质球团。到了八钢以后,我们对原燃料结构进行了专项攻关,现在成了“有啥吃啥”,比如煤吃的就是新疆当地最平常的动力煤,球团也吃得少了。与此同时,欧冶炉还实现了高炉工艺返焦、返矿资源的全利用。原来派不上用处的高炉煤末、焦末等,都得到了充分利用,实现了资源耦合。
  从2018年到2020年,COREX炉的吨铁成本直线下降。与八钢2500高炉相比,2018年之前,COREX炉的吨铁成本远高于2500高炉;2018年基本持平;到去年,吨铁成本比2500高炉要低100多元。这个天天“山珍海味”的“富家子”,变身成了“粗茶淡饭”的“糙汉子”,“饮食结构”发生了天翻地覆的变化。2018年至今,COREX炉运行稳定,产量屡创新高,并已连续三年实现盈利。
  脱胎换骨的“忒修斯之船”
  “忒修斯之船”是一个古老的哲学悖论,以此来形容今天的欧冶炉,也许并不合适。但有一点是确定的,时至今日,已经很难说现在的“欧冶炉”还是当年的“COREX炉”。自开炉以来,八钢欧冶炉共申报专利400余项,已获得授权专利142项,其中发明专利42项。欧冶炉粗犷的肠胃,也是建立在其核心工艺大量的颠覆性创新上。2018年,脱胎换骨的COREX炉更名为欧冶炉,或许能说明这一点。
  几年来,欧冶炉不仅开创了高比例使用动力煤和烧结矿的原燃料结构,还自主创新了“两炉三段式”的煤气高效利用核心技术,开发了气化炉拱顶干煤粉气化(DCGT)风口喷吹煤气(TGIC)和竖炉CGD等系列新技术。在装备创新上,研发了新型高温布料器、矿煤垂直胶带机、粉尘线波补偿器和风口氧煤烧嘴等欧冶炉专用设备。在操作层面,建立了一整套集低成本烘开炉、固定竖炉炉顶压力和休风安全操作等技术为一体的独特操作技术。
  在欧冶炉管控中心,炼铁厂技术专家陈若平刚刚接待完一位慕名而来的业内专家。他笑着介绍说,这两年到欧冶炉参观考察的同行太多了,他们最感兴趣的,莫过于我们在欧冶炉上的这些工艺创新。在陈若平眼里,欧冶炉最根本的变化,在于突破了原有两段式冶炼的技术理念,创新了三段式的高效冶炼技术,不仅减少了含碳燃料的使用量,炉料燃烧还原更加充分,冶炼效率明显提升,而且,原来由于炉料粘结,每半年就要清炉一次,得花上10来天时间,现在因为炉料燃烧充分,清炉的时间周期已大大延长。
  “这样的创新几乎没有停过。这些年,欧冶炉先后实施了数十个改造项目,从冶炼工艺到原燃料结构,从专用装备到操作体系,我们改了个遍。它还是不是原来的COREX炉,我还真不好说。”出于专业技术人员的严谨,陈若平没有正面回答这样的问题,但他讲述的这些事实,却已经作出了完整的解答。
  低碳冶炼“急先锋”
  命运多舛的欧冶炉终于脱胎换骨,吨铁成本大幅下降,连续三年实现盈利……解决了生存问题。但集团公司和八钢显然并没有止步于此。COREX炉在诞生之时就有着节能环保、绿色减排的初衷,辗转十数年、纵横几千里,这样的初衷如今又打上了鲜明的时代印记。2018年,欧冶炉被确定为集团公司低碳冶炼试验基地项目之一,全名是——欧冶炉全氧熔融还原试验中心。毫无疑问,它是中国宝武低碳冶炼探索的“急先锋”。
  炉顶煤气回用和二氧化碳捕集分离两大突破性技术,是欧冶炉在低碳冶炼探索上的重大成果。从2018年到2020年,欧冶炉的探索实践一年一个台阶。2018年,欧冶炉实施“顶煤气回配项目”,充分利用欧冶炉分段炉型在炉温控制上的先天优势,通过煤气循环利用技术,不仅进一步提高了欧冶炉的生产稳定性,更重要的是,有效减少了欧冶炉生产的实际碳需求。2019年该系统投用后,八钢专门请来权威第三方进行了减碳认证,其结果表明,该技术有效降低了系统的碳排放量0.1吨/吨铁,按年产120万吨铁水能力,每年可实现降低碳排放12万吨。
  为了突破煤气循环量的“瓶颈”,2019年,欧冶炉又实施了“煤气制取和二氧化碳分离”项目。钢铁冶炼中分离二氧化碳,全世界都没有工业化的实践先例。欧冶炉开创性地引入了化工行业的二氧化碳分离技术,将回用煤气中的二氧化碳含量从30%降低到了1%以内,极大地提升了煤气回用的效能。该项目实施后,欧冶炉在原先基础上,每年又实现减碳9万余吨。2020年,八钢实施了“脱碳煤气综合利用项目”,进一步提升脱碳煤气的使用效率。“我们的长远目标是要实现全部顶煤气的回用,前提是这些分离出来的二氧化碳得有个好去处”,技术专家陈若平介绍说。而就在3月初八钢进行的一次低碳冶炼推进会上,一批二氧化碳深度应用的项目已经浮出水面,比如,制取甲醇燃料、石油行业去油应用等,都已经进入可研阶段。
  欧冶炉的“前世今生”,是中国宝武引领全行业低碳发展,矢志不渝、勇担使命的一个生动写照。无论身在何处,初心始终未改。它的不断探索,正在为钢铁冶炼的低碳化提供源源不断的可能性。
  今天的欧冶炉,似天山脚下的一个“绿巨人”,正迈开步子,向着低碳发展的前路,稳步行远!
 

来源:中国宝武

编辑:滕珊

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