本报记者王庆
2023年8月4日，中国金属学会在北京组织召开了由郑州安耐克实业有限公司、首钢集团有限公司等单位合作完成的“高效低碳高风温热风炉关键技术研究与创新”科技成果评价会。评价委员会听取了项目完成单位所做的研究报告、应用报告、效益报告和科技查新报告，并审查了全部文件资料，经质询、讨论，评价委员会一致认为该项成果达到了国际领先水平。
国际领先的科技成果
评价意见认为：在绿色低碳发展背景下，该项目围绕高炉热风炉高效燃烧、超低排放、安全稳定运行等共性技术难题，研发出高效低碳、绿色清洁、高温长寿新型顶燃式热风炉及关键技术。主要创新点如下：一是研发应用了高效低碳高风温顶燃式热风炉及其关键技术。二是创新开发出顶燃式热风炉高效、低碳、清洁的燃烧技术。三是创建了新型顶燃式热风炉耐火材料设计、制造和配置技术标准体系。四是研发了低应力—无过热热风炉炉体及管道长寿技术，设计开发了低应力热风炉炉体及热风管道体系。五是开发了热风炉燃烧动态精准控制模型及智能化信息物理系统（CPS）、热风炉炉体及管道系统全天候智能化监测系统。
该成果已获授权发明专利37项（其中国际专利4项），制定国家和行业标准、规范10项，发表学术论文60余篇。该项技术应用于印度JSW钢铁5号高炉（5872m3）、首钢京唐3号高炉（5500m3）、首钢迁钢2号高炉（2650m3）、中天（南通）钢铁2号和3号高炉（2400m3）、宝武梅钢2号高炉（1280m3）、河钢塞尔维亚钢铁2号高炉（1595m3）、俄罗斯MMK钢铁7号高炉（1280m3）等国内外240余座高炉的780余座热风炉，取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益，应用前景广阔。历时近十年的创新全国工程设计大师、首钢集团一级科学家张福明代表项目完成单位进行汇报，重点介绍了项目完成单位积极进行自主创新、协同创新，在高效低碳高风温顶燃式热风炉及其关键技术，顶燃式热风炉高效、低碳、清洁的燃烧技术，新型顶燃式热风炉耐火材料设计、制造和配置技术标准体系，低应力—无过热热风炉炉体及管道长寿技术，热风炉燃烧动态精准控制模型及智能化信息物理系统（CPS）、热风炉炉体及管道系统全天候智能化监测系统等方面的一系列研发创新成果和应用情况。
郑州安耐克实业有限公司董事长李富朝在代表项目完成单位致辞时说，为积极贯彻落实国家绿色环保、节能降碳的发展要求，努力践行“双碳”承诺，安耐克与首钢集团等钢铁企业围绕高炉热风炉高效燃烧、超低排放、安全稳定运行等共性技术难题联合开展科技攻关，历时近十年、历经千余次实验，研发出了高效低碳、绿色清洁、高温长寿新型顶燃式热风炉及其关键技术，并在国内外钢铁行业得到普及和推广应用，引领带动了钢铁行业关键共性技术的自主创新和协同创新，大力推动了我国钢铁产业节能减排、循环经济和低碳绿色发展，成效显著。该项目彻底打破了我国热风炉技术长期被国外外燃式、内燃式及顶燃式热风炉技术垄断的局面，使我国高炉高风温技术水平和主要指标达到国际领先水平。希望该技术成果更好地引领带动全球钢铁工业实现循环经济、节能减排、清洁生产和低碳绿色发展，为推动我国生态文明建设和“一带一路”发展战略的实施做出重要贡献。
业内高度重视的创新
此次成果评价会受到了业界的高度重视。中国工程院院士殷瑞钰担任评价委员会主任委员，中国工程院院士毛新平、北京科技大学冶金与生态工程学院党委书记兼院长张建良教授担任副主任委员。来自国内知名钢铁企业、高校、设计单位的有关专家担任评价委员会委员。会议由中国金属学会副理事长兼秘书长王新江主持。
殷瑞钰院士认为该成果的研发创新有3个特点：一是系统化，二是工程化，三是产业化，对提高效率、降低能耗有直接贡献，这符合高质量发展的要求。他建议这个技术成果更要在大型高炉上推广应用。
毛新平院士认为该成果不只是一个点上的创新，更是一个集成的创新。目前钢铁行业面临碳中和的挑战和压力，该成果是一个很好的成果，钢铁工业的发展需要大量先进的科技成果助力。他建议要持续关注该成果在大型高炉低碳、高效、稳定使用方面的工作。
作为评价委员会委员的郑州大学叶方保教授深有感触地总结了3个特点：一是由中国金属学会这样重要的一级学会组织耐火材料领域的成果评价，这在之前是很少有的。二是评价委员会有2位院士参加，集中了全国炼铁领域多位“大咖”，层次很高。三是优秀耐材企业和大型钢铁企业“1+7”紧密合作，自主创新、协同创新的做法，令人印象深刻，特别是安耐克公司做的工作非常扎实。这3个特点，充分证明了钢铁行业对这样的创新成果高度重视，也说明了该创新成果具有广阔的发展前景。
努力做到极致的创新
的确，该成果受到钢铁行业资深人士的积极评价和充分肯定，评价委员会认为该成果达到了国际领先水平，这在耐火材料领域、热风炉领域这个“小众领域”是具有标志性意义的。其中有很多工作和做法可以总结、发扬和推广。记者体会最深的就是国内有关单位密切合作、自主创新、协同创新，特别是在历时近10年的研发创新中那种追求极致的、系统创新的精神。
记者从完成单位的技术汇报和评价意见中，体会着其中极致创新、系统创新的情况：——研发应用了高效低碳高风温顶燃式热风炉及其关键技术：提出了基于耗散结构优化的新一代顶燃式热风炉高效清洁燃烧理论，发明了顶燃式热风炉三维涡旋扩散燃烧技术和超大功率高效旋流扩散燃烧器；超大功率燃烧器单体燃烧功率达到180MW。集成创新了高效低碳清洁燃烧与能源高效转换耦合关键技术，CO燃烧耗散率低于20ppm，系统热效率达到85%以上。
——创新开发出顶燃式热风炉高效、低碳、清洁的燃烧技术：运用多场耦合数值仿真模拟、物理模型实验研究、热态半工业化试验研究、热风炉实际运行测试研究等多种研究模式，研究解析了三维涡旋扩散燃烧型高效燃烧器的气体扩散、混合、传质和燃烧过程，发明了基于旋流高效燃烧、强化扩散混合、低氮氧化物和低空气过剩系数的超大功率燃烧器。在风温为1250℃的条件下，热风炉燃料消耗降低到1.14GJ/t（折算高炉煤气消耗370Nm3/t）以下，热风炉烟气中NOx和CO排放量分别降低到50mg/Nm3和20mg/Nm3以下。
——创建了新型顶燃式热风炉耐火材料设计、制造和配置技术标准体系：研究了服役后热风炉耐火材料损毁机理，提出了提高服役性能和安全可靠性的技术解决方案；优化设计了热风炉关键部位耐火材料砖型结构、物相组成、热工参数等；研制出抗蠕变性能优异的系列高效格子砖和耐高温热震性优异的莫来石—红柱石—堇青石砖，开发了陶瓷燃烧器、高温热风管道耐火材料浇筑、预制、组合等关键技术，并投入大规模生产和应用。
——研发了低应力—无过热热风炉炉体及管道长寿技术，设计开发了低应力热风炉炉体及热风管道体系：研究解析了大型热风炉高温区炉壳、耐火材料和热风管道等关键部位局部过热、应力腐蚀疲劳开裂及其破损的机理和规律，在5500m3高炉顶燃式热风炉上首创采用新型耐腐蚀不锈钢—高强合金钢的复合炉壳结构，开发了抗腐蚀—低应力的炉壳建造技术，建立了用于炉壳焊后残余应力消除、炉体及管道智能化监测、评价等技术体系。
——开发了热风炉燃烧动态精准控制模型及智能化信息物理系统（CPS）、热风炉炉体及管道系统全天候智能化监测系统：提出了热风炉能效比指标，为热风炉高效低碳、节能减排、提高能效评价标准奠定了基础。通过数字化控制实现了煤气和助燃空气流量、热风炉拱顶温度、送风温度、烟气温度及成分的精准控制。高炉风温稳定达到1250℃以上，热风炉能效比小于等于1.15，助燃空气过剩系数小于等于3%，热风炉拱顶温度与风温差值小于等于120℃。
参加这次科技成果评价会，记者深有体会，不只是为历经近十年、历经千余次实验研发出的达到国际领先水平的科技成果感到欣慰，更对这种紧密合作、协同创新的模式有了更深的认识。希望未来有更多的钢铁企业和相关企业一起，在自主创新、协同创新的征程上取得更加光荣的成绩，获取更多的系统化、工程化、产业化的“国际领先”科技成果，为钢铁工业的高质量发展做出更大的贡献。
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