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    1. HIsmelt技術的前世今生 ——新技術在中國如何從“0”到“1”(二)
        發布時間:2022年02月07日 點擊數:

        鋼鐵業界從上世紀70年代開始重視非高爐煉鐵,旨在擴大原材料使用范圍,降低鋼鐵行業污染排放,Corex、Finex、Midrex、HIsmelt等等層出不窮,但是在運行過程中都遇到各自的困難。均沒有能夠得到大規模的接受和推廣。其中的HIsmelt熔融還原技術是完全舍棄焦化廠和燒結廠,直接用鐵礦粉和煤粉煉鐵,能夠極大簡化煉鐵流程,降低污染及溫室氣體排放的最簡單工藝,HIsmelt是力拓傾力打造的最先進礦石冶煉技術。力拓集團在西澳大利亞地區擁有巨量的高磷礦石儲量,這也是其潛心從基礎研發開始,36年不間斷投入的主要原因。 

        1981年,CRA礦業公司(力拓集團前身)對德國Klöckner Werke的底吹氧氣轉爐工藝OBM產生濃厚興趣,認為該工藝能夠直接用于直接煉鐵。

        1982年,CRA與德國Klöckner Werke成立合資公司共同開發研究,并在60噸的OBM轉爐上進行了實驗,結果表明通過煤粉噴吹和二次燃燒,該工藝能夠直接熔融還原鐵礦粉。雙方決定在德國巴伐利亞州建設產能12000噸的小型中試廠SSPP。

        SSPP在1984年至1990年進行了長期運行測試,1987年CRA開始全權負責SSPP。

        1989年至1994年,CRA與Midrex開始研發新一代的HIsmelt工藝即HRDF。

        1992年HRDF臥式爐建成并冷試車,設計產能為100000噸,經歷6次爐役后改造為立式爐。

        1996年立式爐建成,1997年開始試車,實驗結果表明立式爐從產能、產率、可靠性、連續運行時間等各項指標均遠高于臥式,且工藝設備更加簡單,試驗結果過完全達到預期,符合工業化擴大工廠的要求。

        2002年力拓集團與世界幾家有實力的鋼鐵公司成立合資公司,開始籌建年產80萬噸的示范性工廠。2004年示范性工廠建成,2005年開始試生產,斷斷續續的運行至2008年金融危機。期間經歷了耐材重砌、引入渣區冷卻器、礦粉/煤粉噴槍改進、渣口升級、熱風噴槍升級、煙氣脫硫擴大升級一系列從無到有的摸索改進。2008年關閉前,熔融還原爐及其附件的改造設計完成并能穩定,導致生產中斷的問題都集中到外圍附屬設備,如礦粉預熱。而在這些反復啟動、關閉、調試、維修的過程中,力拓的工程師和技術人員積累了大量的經驗教訓,為日后新工廠的建設和運行打下了堅實的基礎。 

        西澳HIsmelt運營期間正置中國鋼鐵高速發展期,吸引了時任中國國家主席、總理、人大委員長,以及寶鋼首鋼等35家大型鋼鐵集團的廣泛關注。很多公司都簽訂了合作協議,一旦成功,將會在中國大范圍的推廣。由于這是第一個工廠,設備、工藝、技術、人員等等都是全新設計,不可避免的會發生各種各樣的狀況,始終沒有達到預期的運營效果。2008年金融危機蔓延,中國用戶的耐心也消耗殆盡,力拓集團和合作方決定西澳關閉工廠。連大企業都搞不定,中國人心里就自然認為該技術已經失敗。 

        歷史再次證明,真理往往掌握在少數人手里,2012年山東壽光一個中型民企企業家通過非直接渠道了解到了該技術,由于該企業沒有高爐,上游的煉鋼原料都從周圍高爐企業采購。建設一個年產能不大的生鐵生產工廠正好配合其下游煉鋼軋鋼的車間產能消耗,也就是順勢而為的事情了。2012年該企業向澳大利亞現場派駐工程師,將部分有價值的設備拆遷回山東,2013年開始同設計院合作設計,2014年開始建設,2016年初建成,1-5月完成單體調試。2016年6月進行首次裝鐵水試車。

        HIsmelt工藝每次啟動的時候,需要首先將爐體加熱到一定溫度,往爐內灌注幾百噸高溫鐵水預熱,再往里面噴入原料開始反應。由于爐體大,耐材厚,預熱需要用天然氣燃燒烘烤5-7天,烘烤完成后,如果受熱不均勻,灌入鐵水后很可能會迅速冷卻凝固,必須停爐將凝固的鐵挖出來。若此,則啟動失敗,烘爐和鐵水的幾百萬等于打水漂了。 

        第一次啟動灌入鐵水后,還原爐煙罩循環水泵(利舊設備)突然故障調停,沒有循環水冷卻的煙罩,是不能生產的。在無數次嘗試都不能啟動的情況下,中方和外方商定,啟動失敗,將鐵水放出。但由于鐵水溫度過低,流動性降低,已經不能夠通過放盡口流出了。最終只能等冷卻后,用切割機切割,人工搬動出來,該過程歷時接近一個月;

        第二次啟動,灌鐵水一切正常,在即將進入正常生產時,突然全廠停電,制氧廠需要長時間恢復。在20小時沒有完成修復的情況下,決定放出鐵水。第二次啟動宣告失??;

        第三次啟動在烘爐期間,由于爐內渣沒有清理干凈,渣融化后在鐵口冷卻凝固堵塞,多次試圖用氧槍融化不能成功后,停爐排堵重新烘爐;

        第四次啟動,終于正常啟動并生產,但在啟動兩天后,磨煤機主風機軸斷裂,在沒有放出鐵水的情況下,停機約24小時后,安裝新軸繼續生產。第四次啟動是成功的啟動。

        2016年啟動至今,中方項目部經歷了斗式提升機堵塞、磨煤系統故障、噴煤線堵塞、噴槍漏水、煙罩漏水等等一些列設備問題,最后均一一解決。2017年突破連續生產三個月,2018年實現了連續生產四個月。生產成本持平高爐,部分月份低于高爐。 

        綜合兩年多的生產運行狀態,HIsmelt在中方項目上出現的問題均為設備不穩定導致的,最核心的熔融還原爐及附屬設備正常。 

        工廠是連續生產的過程,從原料場、原料預熱、煤粉噴吹、礦粉噴吹、鐵口、鐵鉤渣溝、后面的煙氣處理…任何環節設備出現故障,工廠必須停下進入保持狀態。進入保持狀態后,就是與時間賽跑的過程,停爐時間太長,爐體易冷卻,甚至煉成鋼或者出現泡沫渣。因此工廠對設備的穩定性有很高的要求,出問題后現場能夠快速響應,在有限時間內將設備回復正常,這點其實是項目成功的最關鍵因素。

      文章摘自:軋鋼之家

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