近日，冶金科学技术奖励委员会召开，由北京科技大学、首钢京唐钢铁联合有限责任公司、山西太钢不锈钢股份有限公司等多个单位共同完成的“高炉喷煤评价体系研发及应用”项目荣获2018年冶金科学技术奖一等奖。
该项目成果是为解决我国钢铁企业焦煤资源短缺、喷煤评价体系不完善等问题以及降低焦比和生铁成本的现实需求，从资源合理高效利用出发，系统研究了高炉喷煤资源种类和经济技术合理性。
高炉喷煤存在严重安全隐患
随着社会对金属材料的需求量越来越大,冶炼项目日益繁荣。高炉喷煤技术以价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵而日趋匮乏的冶金焦炭,大大的降低了成本,提供能量的同时兼顾了还原剂的角色,不断被众多冶炼企业看好并付诸实施。
但高炉技术操作系统平台的施工建设需要同时交错涵盖土建结构、管道架设、大型设备安装、仪表配备等多个施工系统,并且施工空间有限,这无疑是一个巨大的安全风险源。据不完全统计,我国在高炉喷煤项目施工中的安全事故发生数量也正不断加速上升,社会经济财产损失严重。
高炉喷煤比不断增加，喷吹煤粉的种类也日益增多。在保证高炉高效稳定运行的前提下，如何将不同属性的煤粉合理搭配，应用于炼铁生产当中，降低喷吹成本，是目前炼铁生产需要解决的关键问题之一。
合理搭配，出台高效准确的评价解决方案
在北京科技大学与首钢京唐钢铁联合有限责任公司、中冶京诚工程技术有限公司、唐山钢铁有限责任公司、青岛钢铁有限公司等国内重点钢铁企业和设计院展开合作，进行高炉喷吹煤合理选择与搭配、实现铁水成本最低的科研项目研究。
该项目属于钢铁冶炼技术，主要涉及高炉冶炼、燃料燃烧、计算机应用和设备开发等多方面。在高炉喷吹煤粉基础性能检测的基础上，进行了更为深入、系统的研究，建立了系统的高炉喷煤的评价方案，形成了一整套高效准确的喷吹煤粉混合搭配的评价解决方案，已经在众多高炉生产现场推广应用。
研究成果的创造性和先进性主要表现在以下几个方面。
1、针对高炉喷煤评价指标繁多，不同指标存在一定的重叠现象，开发出一种新的基与主成分分析的高炉喷煤综合特性指标提取方法，完善了高炉喷煤质量评价体系，解决了高炉喷煤评价指标简单、适宜喷吹煤种难以选的问题，推动了高炉冶炼过程燃料结构优化和流程节能减排，达到效降低高炉冶炼成本的目的。
2、基于高炉喷吹煤粉风口前端燃烧特性，首次提出并建立了高炉喷吹煤粉分解热计算概念，利用喷吹煤粉在风口回旋区不完全燃烧的特性完成了高炉喷煤性价比模型的建立，开发了基于铁水成本最低的“高炉喷煤评价及配煤软件”，并成功应用于高炉生产过程，指导高炉喷吹煤粉的经济采购的合理使用。
3、首次开发考虑高炉喷煤分解热的风口回旋区理论燃烧温度在线计算模型，通过对混合喷吹条件下理论燃烧温度的精准计算，实现了高炉炉缸热状态的准确检测和判断，推动了高炉喷吹煤粉技术的进步。
4、根据高炉喷吹煤粉在风口前端燃烧行为的研究，研制开发了新型高炉喷煤燃烧效率模拟实验装置，实现了煤粉喷入高炉风口燃烧率的精确模拟，为高炉喷煤在风口前端的燃烧率检测提供了有效手段。制定了“高炉富氧喷煤技术规范”国家标准，为企业采用富氧喷煤技术以及喷吹煤粉采购及使用提供科学指导。
钢铁冶炼技术中的创造性和先进性
1、开发出一种新的高炉喷煤综合特性指标提取方法，完善了高炉喷煤质量评价体系。
2、首次提出并建立了高炉喷吹煤粉分解热计算概念，建立了高炉喷煤性价比模型，开发 了高炉喷煤评价及配煤软件。
3、开发新的理论燃烧温度在线计算模型，实现了高炉炉缸热状态的准确检测和判断。
4、开发了新型高炉喷煤燃烧率模拟实验装置，实现了煤粉喷入高炉风口燃烧率的精确模拟。
显著效益，成果领先
通过对煤粉燃烧过程热分析的方法，建立了相关模型、评价体系和相关软件并成功应用于首钢京唐、太钢、唐钢、沙钢、青钢等20余家钢铁企业，取得了显著的经济效益和社会效益。
该项目申请专利13项，其中授权发明专利8项，授权使用新型2项；软件著作权1项；制定国家标准1项；发表学术论文40余篇。
经中国金属学会冶金科学技术成果评价，该项目成果水平整体达到了国际领先水平。
采编/蒋新银
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