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在钢铁行业双碳转型攻坚、原燃料资源约束趋紧的大背景下，非高炉炼铁成为破解行业发展瓶颈的关键路径。由山东省冶金设计院股份有限公司（简称山冶设计）全程主导工程设计的邢台钢铁（简称邢钢）HIsmelt熔融还原项目已进入安装冲刺阶段，计划11月底完成建设。作为国内首个规模化复制落地的HIsmelt工业化项目，其整套工艺体系并非简单复制山东墨龙版本，而是依托山冶设计二十余年技术沉淀，完成从工艺适配、装备迭代、能源回收到智能管控的全方位升级。 邢钢项目完成关键核心设备吊装 8月28日，项目气化烟道第五段吊装圆满完成，标志着项目大型核心设备安装取得重大突破。本次吊装的气化烟道全长 28.5米，烟道直径4.5m，烟道环管直径6.2m，烟道重量90t，设备吊装高度 62m，是本工程关键核心设备，也是施工吊装难度最大的部件之一。 在本次吊装实施过程中，山冶设计全程深度介入、靠前服务。设计阶段充分结合气化烟道吊装工况需求，充分研讨并制定合理的结构方案，为烟道大件吊装筑牢设计根基；进入现场施工阶段，设计团队主动配合施工单位编制专项吊装方案，结合烟道结构特性、设备自重以及现场施工工况，围绕结构受力体系、吊装工况下结构安全性等关键环节输出严谨可靠的理论数据与技术支撑，进一步完善施工方案的安全性与可行性，从源头规避各类施工风险。 本次气化烟道第五段吊装节点的顺利落地，充分检验了山冶设计严谨的设计能力与高效的现场技术服务水平，既为邢钢熔融还原炼铁工程后续施工推进打下坚实基础，也为 HIsmelt 技术大型核心装备现场安装积累了宝贵工程样本，为国内同类项目建设沉淀可复用的实践经验，助力我国低碳炼铁技术稳步向前发展。 邢钢项目将成为HIsmelt技术国产化迭代重要示范工程 该项目不仅为邢钢构建“HIsmelt + 电炉”短流程绿色冶炼新模式筑牢根基，更推动我国熔融还原技术从单点示范验证，走向标准化、可复制的产业化成熟阶段。邢钢项目作为HIsmelt熔融还原炼铁技术国产化迭代的重要示范工程，对国内钢铁行业短流程低碳转型具有重要实践意义，是我国钢铁产业践行“双碳”战略、破解焦炭资源约束的关键技术路径。 HIsmelt熔融还原技术的起源、升级与迭代 HIsmelt熔融还原技术起源于海外工业化探索，澳大利亚奎那那工厂虽验证了工艺原理可行，但受工序耦合复杂、炉衬侵蚀快、煤气系统稳定性差等因素制约，未能实现连续稳定运行。2002年起，山冶设计率先启动该技术跟踪研究，远赴海外实地学习、跟踪生产，积累掌握一手技术及生产数据，2012年牵头落地国内首台套山东墨龙HIsmelt项目，完成HIsmelt技术1.0版本的本土化落地。该项目针对奎那那工厂的制约环节进行适配改造，将原多级循环流化床工艺替换为回转窑预还原路线，初步实现了国产化设备替代与稳定生产，累计产出超200万吨高纯铁水，最长连续运行周期远超海外原型装置，验证了HIsmelt技术在国内商业化落地的可行性。但1.0版本受早期设计局限，仍存在煤气余热回收效率不足、烟道磨损积灰、耐材寿命受限、固废资源化利用程度不高等问题，难以满足大型钢铁企业超低排放、降本增效、规模化生产的要求，技术升级迫在眉睫。 依托山东墨龙HIsmelt1.0版本积累的大量现场运行数据及生产实践，山冶设计在2024年鲁丽钢铁接手并经过短暂的生产后，对产线进行了升级改造，完成HIsmelt2.0技术体系的迭代攻关，形成成熟的升级路径。 在工艺流程优化层面，山冶设计摒弃HIsmelt1.0版本粗放式的烟气处理模式，重构煤气全链条净化回收体系。初代产线气化烟道换热效率偏低，高温煤气携带粉尘易造成烟道磨损、余热锅炉板结堵塞，且湿法洗涤工艺带来污泥处置压力。HIsmelt2.0升级方案通过优化烟道倾角、管径与烟气流场，增大换热面积，将烟道出口煤气温度大幅下调；增设余热锅炉低参数回收段，提升煤气显热回收利用率；在湿法洗涤基础上新增干法布袋除尘单元，从源头降低煤气含水量，彻底化解污泥系统故障隐患，同时减少污染物排放。针对回转窑预热预还原环节，优化物料输送与温度场分布，提升铁矿预还原效率，从源头降低后续冶炼环节的煤粉消耗，使整个冶炼工序的物料匹配度更加均衡。 核心装备长寿化与国产化迭代，是HIsmelt2.0版本升级的核心抓手。HIsmelt1.0阶段部分关键设备沿用利旧装置，炉缸冷却结构、高温除尘设备适配性不足，耐材更换频次高、运维成本偏高。山冶设计依托数值仿真模拟技术，对高温旋风除尘设备重新优化内部流场结构，提升粉尘捕集效率，减少后端设备磨损；高温输卸灰系统进行密闭化改造，实现高温含铁粉尘回收复用，既改善现场作业环境，又消除排灰不畅对生产连续性的干扰。整套邢钢项目核心装备全部实现国产化定制开发，摆脱了初代版本对海外部件的依赖，设备稳定性、使用寿命均实现阶梯式提升。 能源梯级回收与固废协同利用，彰显HIsmelt2.0版本绿色低碳的升级成效。HIsmelt1.0版本自产煤气存在部分放散情况，能源浪费较为明显，固废处置多以简单堆存为主。HIsmelt2.0设计方案实现煤气系统零放散管控，全部自产煤气作为厂区燃料内部消纳，热风炉风温较HIsmelt1.0版本提升10%-15%，冶炼热效率显著增强，直接降低吨铁煤耗。在固废利用上，同步消纳厂区含铁粉尘、钢渣、冶金细颗粒废料等多种固废，实现冶金固废全组分资源化回用；废水采用闭环处理工艺，做到生产废水零外排，整套工序无二次二噁英排放，各项环保指标全面优于国家超低排放限值，完美契合邢钢绿色转型的发展需求。 智能化管控体系的搭建，是HIsmelt从传统工业产线向现代化智能冶炼升级的重要标志。HIsmelt1.0产线以人工经验调控为主，冶炼参数波动大、故障预判能力弱。山冶设计在邢钢HIsmelt 项目中全面植入三维数字化设计与数字孪生理念，基于二十余年工艺数据库，开发出炉缸侵蚀预警、泡沫渣智能控制、设备寿命预判、冶炼参数自适应调节等数字化模型，实现炉况实时监测、异常工况提前预警、操作指令精准下发，减少人工干预带来的工况波动，大幅提升生产运行的稳定性与精细化水平。 持续推进HIsmelt 3.0前沿技术研发 从山东墨龙1.0版本的探索验证，到邢钢项目的规模化复制落地，再到鲁丽产线的HIsmelt2.0技术打磨，山冶设计完成了HIsmelt技术本土化迭代的完整闭环。鲁丽HIsmelt2.0升级改造后的运行实践，更证明经过2.0升级的HIsmelt技术已经具备成熟的产业化推广条件。未来，山冶设计还将依托寿光懋隆项目的运行数据，持续推进氢基还原、生物炭喷吹等HIsmelt3.0前沿技术研发，不断拓展熔融还原技术的应用边界，为我国钢铁行业绿色低碳转型、培育新质生产力持续输出成熟可靠的工程方案。 |
