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担当钢铁工业自主创新的排头兵
——记中冶赛迪引领原料场技术走向世界领先的发展历程

2022-07-05 07:54:00

  本报记者 陶海银 通讯员 刘占稳 刘敏 蒋鸿翼
  习近平总书记指出:“实践证明,我国自主创新事业是大有可为的!”在喜迎党的二十大召开、奋进新征程的历史节点上,回顾中冶赛迪引领钢铁工程技术创新发展的历程,对于深入贯彻落实新发展理念,积极推进科技自立自强、奋力实现钢铁强国梦具有重要意义。
  钢铁作为国民经济的基础产业,是国家深入实施制造强国战略的重要支撑。原料贮存和堆取是钢铁冶炼前的必要条件,也是建设生态文明、推动超低排放、践行绿色发展理念的重点治理环节。
  中冶赛迪作为钢铁企业原料场技术创新发展的排头兵和 “智能环保原料场”的首创者,通过自主创新,率先实现了钢铁原料场从严重污染到环保清洁生产,从工人艰苦劳作到智能化运行的转变,有效减少90%以上粉尘污染及85%以上物料损耗,同等储量下减少用地面积约60%,降低运营成本10元/吨铁~40元/吨铁,核心技术世界领先,为推动中国钢铁工业绿色化智能化发展走在世界前列做出了开创性贡献。
  “中国一定要拥有
  自主建设机械化料场的能力!”
  我国从“一五”时期到改革开放初期,高炉技术在大型化、高效化上不断演进,对原料生产管理提出了新的要求,简易的堆场已经不能满足生产的需要,集约高效化的机械化料场随着改革开放的春风在国内迅速萌芽。
  20世纪70年代以前,我国钢铁企业的原料场一直以堆场的形式存在于各个钢厂中,刮风时尘霾漫天,下雨时污水横流是第一代原料人记忆深刻的工作体验。现代化的原料场应该是什么样子?中国第一代原料人,头脑中也只有一个模模糊糊的概念,无法形成系统的认知和概念。
  1978年12月23日,由新日铁主持设计的宝钢一期工程打下第一根钢桩,标志着中国现代化钢厂建设迈出第一步,也拉开了中国机械化料场发展的序幕。在这个时期,中冶赛迪站在行业探索的浪尖,紧密跟随并积极投身到原料场技术的建设研究潮流中,力求国内原料场设计技术实现零的突破。面对“无概念、无工艺、无设备”的三无状态,第一批原料工艺的拓荒者努力睁大眼睛看世界。
  参与宝钢一期建设的中冶赛迪设计师冯志秀回忆工程开始建设时的状况:“工程建设开始的时候,研究日方提供的图纸是最主要的工作内容,因为我们院是国内工程管理与工程技术总包院,可以查看日方不同阶段的设计文件和图纸资料。单是我们专业需要查看的图纸就可以堆满两个房间。”
  谈及宝钢一期建设,中冶赛迪工程师李宁感触深刻:“第一次见到机械化的原料贮存和输送流程,第一次见到了堆取料机、翻车机等原料领域的大型设备,但也见识到了日本人通过全套的技术输出所赚取的巨额利润。我们自己不能计算、不能建造,就只能花大价钱买设计、买设备,甚至连钢结构都是作为设备买回来的。”
  “中国一定要拥有自主建设机械化料场的能力!”,中冶赛迪在对这一目标矢志不移的追求中,不断学习消化,一点点积累起原料场设计的实践经验。
  乘着宝钢一期建设的东风,赛迪原料人将积累起来的经验应用到后续攀钢、重钢等机械化料场的建设,培养了一批年轻的技术骨干,形成了经验丰富的设计团队,构建了完整的设计体系。到宝钢三期工程建设时,中冶赛迪独立承担了原料场单元几乎全部的设计,基本实现了原料场设计国产化。
  在这之后,中冶赛迪相继完成了包括梅钢、水钢、昆钢、上钢一厂等在内数十项钢铁冶金行业的原料场工程,改变了钢铁企业原料场无序、散料、小型、人工作业的历史面貌,也正是这一座座不断投产的现代化、机械化原料场,奠定了中冶赛迪在行业内的领先地位,也有力推动了机械化原料场在国内的迅速推广。
  在国内市场站稳脚跟后,中冶赛迪尝试原料处理技术走出国门,在海外市场与国外同行同台竞技。2004年,中冶赛迪顺利斩获巴西BV原料场设计项目,这是中冶赛迪独立承担的第一个海外原料项目,压力之大超乎寻常。初次走出国门的赛迪原料人,面对的是海外业主、国际同行怀疑和质询的目光。
  “当时我们不受重视,项目其他单元都是欧美公司负责,建设高炉的德国工程师身材高大,看我们都是俯视。外国团队的办公室里都有咖啡,而我们的办公室里连口热水都没有。”回忆起当时的经历,原项目主任设计师、中冶集团原料技术首席专家陈尚伦仍难以忘怀。这些经历犹如始终悬在背后的鞭子,令我们不能也不敢懈怠,唯有更快、更强,才能在国际舞台获得公平的竞争机会。就是在这样的条件下,中冶赛迪原料团队仍按时提交了技术方案,一经展示立刻得到了业主和外国同行的高度认可,中冶赛迪在原料领域的技术积累已经达到了国际领先的水平,在海外市场逐渐占据了一席之地。
  “原料场技术研发
  一定要有自己的特色”
  进入21世纪,随着中国城镇化加速,钢铁行业迎来了史无前例的高速增长期。作为典型的能源消耗和污染大户,钢铁企业在生产过程中产生了大量粉尘,尤其是铁前原料处理环节,更是无组织粉尘颗粒排放的重灾区。如何在发展和环境保护之间取得平衡,逐渐成为国家和行业关注的重点。
  习近平总书记指出:“绿水青山就是金山银山。”为贯彻落实《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国清洁生产促进法》,钢铁行业清洁生产标准于2006年10月1日正式发布,钢铁行业的环保改造势在必行。面对这种情况,赛迪原料人大胆在环保原料场建造方面做出尝试。
  环保原料场是什么?应该怎么设计?连国外也没有成熟经验可以借鉴。中冶赛迪设计团队另辟蹊径,把眼光放在了对环保需求更急切、实践更早的电力、煤炭等行业上,再结合钢铁行业实际的物料条件和作业特点,首次在业界创造性地提出了对露天料场进行整体封闭的方案构想,并率先开展了封闭环保原料场的技术探索和实践。
  项目机会比预想中来得更快。2006年6月,韩国现代唐津钢铁原料场项目全球招标,经过多轮方案对比和澄清,中冶赛迪环保原料场方案在技术和商务环节均获得业主高度认可。受制于国际大环境影响以及业主出于技术保护的目的,项目最终由韩国一家制造企业拿走,中冶赛迪与第一个环保料场项目失之交臂。
  “虽然没有拿到这个项目,但通过与国际竞争对手交锋,让我们认识到自己已经走在了行业技术的最前沿,我们要逐渐摆脱学习追赶者的角色定位,在技术发展中形成自己的特色,走出自己的路子。更重要的是,我们的技术和产品还是要扎根、服务于国内市场,在市场中摸爬滚打,强健筋骨,积蓄力量,应对未来更加猛烈的风雨。”时任中冶赛迪散料物流事业部部长的陈益辉,在总结韩国现代项目的得失时,敏锐地预见到了该项目对钢铁原料场技术发展带来的深远影响。赛迪原料人坚守初心,始终密切注意钢铁行业发展动向,不断完善环保原料场技术体系和营销体系的构建,静待市场的成熟。
  2007年,宝钢股份湛江钢铁基地筹划建设,致力于打造一个“全球排放最少,资源利用效率最高,企业与社会资源循环共享”的绿色环保钢厂。针对湛江钢铁的需要,中冶赛迪厚积薄发,顺利将湛江钢铁封闭原料场项目收入囊中。
  2009年,国内钢铁冶金领域第一座B型封闭环保料场成功在湛江钢铁投用,正式拉开了钢铁冶金行业原料场工艺及装备的新一轮变革。
  在湛江钢铁项目成功基础上,中冶赛迪只争朝夕,推陈出新,先后完成包括B、C、D、E、M等多种型号环保原料场的研发和市场推广,并形成了以ECIA为注册品牌的核心产品集群;他们在多年积累的工程设计和建设经验基础上,于2009年主编完成了行业内第一部原料场规范——《钢铁企业原料场工艺设计规范》(GB50541-2009),为提高行业整体设计水平提供了系统性的理论指导。
  环保原料场流程紧凑、智能化程度高,可有效减少90%以上的粉尘污染及85%以上的物料损耗;在同等贮量情况下,可以减少用地面积约60%;降低运营成本10元/吨铁~40元/吨铁;同时,环保原料场可以有效防风、防雨、防冻、防雷和稳定生产。由于以上诸多优点,同时高度契合国家产业政策要求,环保原料场技术一经面世,便迅速获得市场认可,一批具有代表性和示范性的环保原料场工程迅速在国内外落地生根、开花结果——
  2011年,国内冶金行业第一座C型环保料场在攀钢西昌基地建成投产,中冶赛迪在实现全部原料的环保贮存之外,采用新型环保料场更是为工程建设节约了面积近10万平方米的土地,为攀钢西昌基地的总图布置提供了更优化的解决方案,成为攀钢西昌基地一张亮丽的名片。
  2012年,宝钢原料场在线环保改造这一钢铁行业的“超级工程”拉开序幕。从2012年到2020年,中冶赛迪与宝钢历经8年多的艰苦奋战,宝钢原料场迎来新生,仅减少物料损耗及降低燃料水分这两项,每年可带来约2.78亿元的经济效益,并为宝钢释放出面积约44万平方米的发展用地。
  2013年,中冶赛迪自主设计的河钢集团邯郸钢铁连跨式C型环保矿石料场建成投产,跨度达到143米,创当时钢结构网壳跨度之最。该原料场环保改造后,通过减少物料损耗、稳定原燃料质量及高效集约化储存对运输成本的优化,每年为邯钢创造经济效益超过1亿元,被当地媒体赞誉为“邯钢鸟巢”。
  2015年,太钢原料场实施在线封闭改造,封闭大棚首次采用了不锈钢板作为覆盖材料,中央电视台对该项目进行了专题报道。
  2016年,越南台塑河静钢铁原料场项目投产,成为当时全球单期投产规模最大的工程,中冶赛迪自主设计的原料场封闭大棚在随后登陆越南的15级台风中经受住了考验。
  2016年,具有中冶赛迪自主知识产权的ECIA-M型原料场在瑞丰钢铁建成投用,再一次将原料场储存效率提升到了一个新的高度,在面积不足2.2万平方米的场地上,M型料场解决了年产400万吨铁水的主要原料储存需求,较常规方案占地面积节约超过60%。
  2017年,日照钢铁混匀料场环保改造顺利投产,这是钢铁行业第一次采用钢骨架+膜结构作为主体材料的封闭大棚。
  2020年,莱钢原料场环保改造建成投产,成为目前国内最大规模的膜结构封闭厂房建筑群,单跨最大跨度超过150米。
  截至2021年底,中冶赛迪主导实施了近80项环保原料场项目,服务全球超过5亿吨钢铁产能,累计封闭厂房面积超过600万平方米,项目市场占有率超过70%,质量和数量都稳居行业第一。
  “探索技术无人区,
  打造面向未来的智能化原料场”
  2016年3月,广东,宝钢湛江钢铁。投产6个月的宝钢湛江钢铁遇到了意想不到的麻烦:原料分厂陆续收到多名员工反馈,诸如工作强度高、精神时刻处于高度紧张的状态、作业环境粉尘大、每天灰头土脸、一点都不“高大上”等等,多人心生去意。
  湛江钢铁,肩负“再建一座宝钢”的历史使命,各主工艺单元采用了当时最先进的技术和高度自动化的装备,承载了中国钢铁工业对未来发展的畅想和期望,但人力资源与生产需求严重不匹配的困难,在投产之初就一直困扰着湛江钢铁。由于湛江钢铁孤悬于东山岛,劳动力缺乏,工人流动性高。除此之外,原料分厂还存在自己特殊的隐痛,就是工作现场粉尘量大、劳动强度大、堆取设备操作工每次换班下来都要“洗心革面”,才能以真面目示人。凡此种种,都难以吸引“有技术、有学历”的年轻人加入。如何解决这一难题?湛江钢铁第一时间想到了中冶赛迪。
  此时在重庆,中冶赛迪已经在对原料场技术未来发展方向开展思索。“原料场封闭环保改造之后,我们发展的着力点是什么?面对智能化、数字化、信息化技术的蓬勃兴起,我们的切入点在哪里?湛江钢铁面临的人力资源结构问题,为我们在原料场技术无人区的探索带来了巨大的想象空间。我们要抓住这个转瞬即逝的机会,从提高劳动生产率角度出发,沉心静气,全力投入到原料场智能化的研发和推广上。研发成功,我们有把握可以在原料场领域再领先5年到10年。”时任中冶赛迪散料物流事业部总经理的曾高强在向公司专题汇报如何快速推动原料场智能化工作时,如是说。
  原料场是中冶赛迪最早提出智能化改造的钢铁工艺单元。方向一旦明确,技术人员展现出了无与伦比的执行力,以最短的时间形成以“工艺驱动+自动化引领+装备支撑”为三个支点的原料场智能化研发攻关小组,并迅速开赴现场。
  七月的湛江,炎炎夏日,热浪袭人,在现场走几分钟,就已经汗流浃背。中冶赛迪的设计人员更加深刻感受到生产操作人员的艰辛,也更加坚定了他们开发好智能化产品的决心。在长达半年的时间里,中冶赛迪设计人员凭着“一不怕苦、二不怕累”的拼劲和韧劲,与湛江钢铁原料场生产人员吃在一起、工作在一起,经过不计其数的交流、沟通,终于形成了一整套具有自主知识产权的原料场智能化解决方案。
  2017年10月,经过一年多艰苦卓绝的努力,湛江原料场智能化一期项目如期投产,基本实现了堆取料机无人化作业、数字化料场、自动盘库等原定设计功能,将现场操作人员彻底释放了出来,请进了环境整洁、设施先进的中控室。采用中冶赛迪智能化原料场技术后,湛江钢铁原料场人力需求比传统机上驾驶减少60%~70%,整体作业效率提升20%~30%,料场有效存料空间利用率提升约10%~15%,可实现无人智能实时盘库,盘库精度优于1%。
  凭借在智能原料场领域的再度创新与突破,中冶赛迪近年来披靡市场,实现开拓数量和质量的双重突破,相继收获武钢、莱钢、马钢、包钢等一大批智能原料场项目,市场份额超过75%。
  就像一枚高亮的信号弹,划破了漆黑的夜空。智能化原料场的出现,将原料场的发展历史划分成了截然不同的两个时代,深刻改变了人们对钢铁原料场的固有认知,极大提升了原料处理领域的科技含量,为原料处理领域注入了一股新鲜活力。在信息技术、人工智能技术发展方兴未艾的浪潮里,唯有紧跟时代发展的脉络,紧紧抓住技术创新,打造解决客户问题的好产品,才能保持事业长青,永立潮头。
  经过无人化、数字化改造后的原料场,已经跃升为湛江钢铁的一个“网红作业区”,搭配科技感十足的中控室操作平台,吸引了越来越多的年轻人前来应聘,一展身手。
  2019年7月,曾以敢为人先的创新管理理念闻名全国的河钢集团邯郸钢铁成功打造国内最大跨度的环保原料场,再次站在了时代前沿,引领行业发展。
  2019年7月,当新日铁新一代的技术人员站在由中冶赛迪建成的邯钢原料场的厂区时,他们被眼前邯钢原料场呈现的整齐、洁净、有序的场景深深震撼。他们中有人发出这样的感慨:“现在中国钢厂在原料场领域的设计理念和技术已经超过我们的认知。作为曾经的老师,我们如今也要转变心态,向我们昔日的学生学习。邯钢原料场所代表和体现的先进的设计理念和技术,不单单是邯钢的财富,同时也是中国钢铁工业乃至世界钢铁工作所取得的最新成果。”
  事实证明,带领亚洲乃至世界钢铁工业发展的接力棒已经传到了中国钢厂手中。中冶赛迪已成长为原料处理领域当之无愧的领跑者。
  面向未来的探索
  进入新时代,中冶赛迪以冶金建设“国家队”和中央研究院的历史自觉,聚焦智能、低碳等产业发展重点方向不断开展技术创新和工程应用,先后承担了五矿曹妃甸国际矿石交易中心、中天绿色精品钢钢铁原料场等一批具有重大影响力的绿色环保料场典型工程,并将原料场核心产品输出到印度、越南、马来西亚、土耳其、加拿大等海外市场。中冶赛迪ECIA品牌已经蜚声中外,成为业界一张极具辨识度的赛迪名片。特别是ECIA-M型料场,以独特的创新思路和良好的适应性,接连在太行钢铁、宝钢德盛、梅山钢铁、抚顺新钢铁等项目中获得成功应用,凸显了原创技术在市场开拓中的引领作用和独特优势。
  在中国钢铁工程技术一步步走向世界舞台中央的过程中,原料场技术的故事更像镶嵌在其中的一个片段、一个缩影,折射了中国钢铁工业各个工序环节所发生的深刻历史性变革,展现了中国人民自强不息奋力拼搏的底色,更壮大了中国走向全面复兴的精神力量。
  抚今追昔,赛迪原料人更加清晰地认识到,无论是个人还是企业的成长与发展,无不与国家、行业的发展紧密相连,始终着眼于国家重大战略,解决重大课题,将行业、国家发展方向始终作为企业的前进方向,才能获得企业和个人发展的源动力。
  随着新技术与传统行业的融合速度越来越快,信息化、智能化如何助力钢铁企业从传统的劳动、资本密集型转向知识、技术密集型?清洁化生产如何助力钢铁企业构建花园式工厂、实现产城融合?如何在原料环节降低能耗和碳排放,助力钢铁企业早日实现碳中和与碳达峰的目标?如何对接海外客户需求,在“一带一路”以及更广阔的海外市场彰显大国冶金的责任和担当?历史已经出了试卷,等待有担当的赛迪原料人给出自己的答案。
  “江河眷顾奋楫者,星光不负赶路人”,从未停下探索和创新脚步的中冶赛迪,始终以星辰大海为目标,初心不变,奋勇向前。
  图为河钢邯郸钢铁环保原料场。
  图为越南和发榕橘钢厂新建环保智能原料场效果图。
  图为宝钢湛江钢铁智能化环保原料场。
  图为宝钢股份宝山基地原料场。
  图为越南台塑河静钢铁原料场。
  图为唐山瑞丰钢铁ECIA-M型环保原料场。
  (图片均由中冶赛迪提供)      
  《中国冶金报》(2022年07月05日 05版五版)

来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑:宋玉铮

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