走进京唐(二)
朱亚明
       [《长钢纵横》2015年第5期 总第98期 ] 关闭】【回页首
    十年激情创业,京唐点燃梦想。2005 年10 月22 日京唐公司成立以来,走过了十年的风风雨雨,数以万计的建设者们夜以继日、全力以赴,周密组织、精心施工,克服困难、顽强拼搏,一座现代化的大型钢铁厂犹如一颗璀璨明珠,巍然屹立在渤海之湾。

    经过10 年建设发展,这里不仅成为第一个完全按照循环经济理念设计、第一个实施城市钢铁企业搬迁、第一个采用新一代可循环钢铁流程、第一个在海上吹沙造地建设的临海靠港的大型钢铁企业,而且更成为中国乃至世界钢铁最前沿技术的“梦工厂”。

                                                 (一)

    几年前,长钢公司在进行企业战略定位时,把打造世界一流的精品长材生产制造研发基地作为战略目标。究竟世界一流的钢铁企业是什么样子?京唐公司告诉了我们一个标准答案。

    离开指挥中心后,首先看到的是制氧厂,它非常靠近指挥中心大楼。京唐公司有一项世界之“最”,就是大型制氧机,目前的一期工程上马了两套制氧量达到每小时7.5万立方米的制氧机组,是目前国内冶金行业单机组最大规模的制氧机组。如果京唐二期上马了,需要再安装两套同样规格的林德制氧机。据工作人员介绍,当时全国只有首钢、宝钢和鞍钢有大型的制氧机。宝钢的最大制氧机每小时7.2万立方米。直到首钢京唐钢铁公司建成“7.5万立米”,一跃成为全国第一。

    京唐公司氧气厂特有的标志,是两座7.5万立方米制氧机的空分塔冷箱。罐体不同的色标带表示不同的气体,灰色为氩气,黄色为液氮,蓝色为液氧。京唐制氧工程建设周期原定为27个月。由首钢国际工程公司负责制氧工程工厂布局施工设计,设备是德国的林德公司设计制造的,采用国际先进、成熟可靠的工艺,为国内规模最大、流程最先进的制氧设备,采用液氧泵内压缩、分子筛前端净化、透平增压膨胀机及无氢制氩等工艺流程,同时具有“快速变负荷”的功能,还可以依靠管网的压力调节系统来连锁控制氧气快速变负荷的生产运行,系统还配置压缩设备、氧、氮、氩液体储槽和气体球罐、循环水泵房、变配电室等辅助设施。

    该工程于2007年5月开始打桩,2008年3月底1号制氧机开始设备安装,它的空分冷箱为核心部件,由分馏塔上下塔、粗氩塔、精氩塔等组成,上塔重113吨、下塔重120吨,冷箱总高度近70米,于2008年5月28日顺利吊装,2009年1月18日顺利生产出合格氧气、氮气,液氧、液氮产品,氧气纯度达到99.6%,氮气纯度达到99.999%。 

    据工作人员介绍,由于氧气能力富余,造成制氧厂能力大量“放空”,倒并不是都要把已经制好的氧气放掉,而是保持减少气态氧的生产,多生产液态氧。这就是这套新的林德制氧机的技术特点,叫做“快速变负荷流程”,它产出氧气的形态可以调整比例。

    京唐公司的这两套“七万五”制氧机组,每小时的气态氧制取量大约是7万立方米,液态氧的制取量超过5000立方米,所以称它七万制氧也不错。设备虽然是林德的,但是它的控制系统具有经过首钢自己进一步创新开发的快速变负荷流程,在液氧储槽(罐)总容量为4000立方米的时候,据说在“非正常”情况下,这些储量可以保证京唐公司9天的生产用氧。但是在“保炼钢”的情况下,高炉的“鼓风富氧率”就要降低到大约3%。“这俩林德制氧机不仅是全国第一大,还是世界第一大呢!”工作人员自豪的说。

    京唐公司原料场是由中冶京诚公司按照节能减排、循环利用的理念进行设计的,是目前国内钢铁企业里生产规模最大、装备水平最高、工艺最复杂的现代化大型综合原料场,把“铁前”全部用户的原燃料集中储运,实现了“铁前物流”网络量化管理,为了达到这一目标,据说采用了很多当前物流领域的先进技术和装备,它功能全、流程顺、路径短、自动化水平高,整个原料场包含了水运、火车、汽车的接卸系统,分为一次料场、配料设施和混匀料场,于2008年8月6日正式投产。

    原料场目前隶属京唐公司“炼铁作业部”管辖。原料场占地130万平方米,每年“受料”总量是2935万吨,铁矿原料每年混匀加工量1037万吨,筛分量154万吨,直接“供返料”数量是3036万吨,厂际之间供返料数量是1780万吨。它承担的主要任务是接受从厂外运进的原燃料、以及工厂内部产生的返回料;各种原燃料的贮存;烧结所需含铁原料的混匀加工;对原料进行整粒加工;向烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢、石灰厂、自备电厂等用户供应原燃料。

    进口含铁原料(矿石、球团)和30%焦煤由海外用船舶运来,在码头卸载,汇集到转运站后,再用皮带输送机转运到原料场。而由国内供应的70%焦煤、无烟煤、高炉喷吹煤、电站用动力煤、石灰石、萤石、白云石和其它原料,都是用火车直接运入厂内卸载。

    京唐公司矿石料场分层铺料造堆的数据,原来设计的铁矿堆长是600米,宽38米,堆高14.32米,大堆的堆积量为37万吨,总共堆积345层,采用“变起点、定终点”的堆料方式,实行“一堆一取制”,交替接续使用,年混匀量为1037万吨。


                                                  (二)

    我们随车离开原料场后,直接来到京唐焦化厂。一期工程这里的4座百万吨级机械化焦炉,炉门高度(也就是炉内炭化室的高度)均为7.63米,是国内目前最大的,也是目前亚洲最大的焦炉。焦炉引进了德国先进技术,采用复热式自动加热系统,自动化程度很高,能自动测温、加热、装煤、出焦,自动炉顶炉台清扫,还有焦炉煤气真空碳酸钾脱硫制酸等新工艺,具有结构先进、严密、加热均匀、热功率高、功能性强、产量高、环保等特点。

    据工作人员介绍整个炼焦过程实施自动在线控制和监管、机车自动联锁定位和车辆自动操作,可实现全自动无人操作。每座焦炉投产后每年可生产焦炭105万吨、煤气4.2亿立方米、煤焦油4.75万吨,4座焦炉全部投产后自产焦炭达到每年420万吨。

    虽然焦炉面朝马路的推焦车一侧道路很宽敞,但是整个焦炉区域有围挡,它是由绿植和栅栏门组合形成的,车辆不能驶入,所以车辆只能从它的西南角起,沿着偏东北方向的马路一直开到顶头。到焦化厂的第一个感觉是,这里比我想象的还要安静!我没有赶上出焦,也没有看到装煤,大型机械化焦炉除了装煤、出焦时机声喧闹一阵,散发炽热的辐射之外,冶炼焦炭时都相对平静。但是我感觉京唐公司的焦化厂出奇的宁静,既没有震耳欲聋的轰响,也没有持久的热浪扑面,闻不到刺鼻的烟灰煤气味儿,也看不到漫天粉尘飞扬。如果是个看热闹的外行人从焦化厂前面经过,一定不知道树荫后面50米远的这个静悄悄的黑家伙在做什么。所以,我首先感受到了一种现代化炼焦炉的生产环境,外在的环保效果给人深刻而直观的印象。

    据介绍,7.63米炭化室砌筑是焦炉施工的核心,这种大焦炉工程应用的新材料、新工艺很多,它每座的基础长130.59米,宽30.57米,仅各种型号、形状的耐火砖型号就达1092种,砌筑量高达3.4万多吨,4座焦炉的耐火砖砌筑工作量合计是13.2万吨,实在惊人。要把这些形状各异的耐火砖按照图纸和德国专家的要求拼砌起来,真不是那么容易。

    京唐钢铁使用的煤种,不仅是焦化厂用的,还包括自备发电厂、高炉等处使用的,全都来自山西焦煤、同煤、阳煤、神华等国有供应商,签订了各种炼焦煤、弱粘结煤、喷吹煤、邢台和徐州气煤、潞安寿阳喷吹煤、电力煤的需求合同,还有淮北主焦煤和孝义焦煤等。

    工作人员介绍说,A焦炉上煤皮带通廊总长1600米,重达3200吨,一共有16个转运站的上煤系统。在曹妃甸仅京唐钢铁基地一处地方的皮带全长就有42公里。皮带机运输系统在京唐公司厂区里颇为壮观。机械化焦炉有所谓“四大机车”,分别叫作装煤车、推焦机、拦焦车、熄焦车。体积最大的是推焦机。现在凡是采用“干熄焦”工艺的企业里熄焦车都改为熄焦罐了,京唐公司也是。 由于这种大型焦炉生产出来的焦炭质量非常稳定,所以为后面的大型高炉生产创造了条件,试生产后的高炉焦比稳定在280公斤,煤比150公斤的比较理想的水平上。

    据工作人员介绍,京唐公司一期完全正常“顺行生产”的话,通过有效的节焦降耗措施可以每年省出大约120万吨优质焦炭,基本上就省出一个焦炉的产量做机动调节。这些富裕焦炭在没有建设二期工程时可以外销,二期工程建设也可以减少一个焦炉的投资,也是很有意义的一件事。

    非常有意思的是,在长钢焦化厂经常可以看到“出红焦”时吞云吐雾的景象,但在京唐公司焦化厂整个出焦过程基本是封闭的,焦炭直接落进出焦车下面的焦罐里,烟尘几乎全部抽走处理。而下沉式的熄焦车(焦罐)被外侧遮挡,不在高处根本看不到它装满焦炭的身影。所以,随着7.63米特大焦炉的投产,完全改变了以往人们对焦炉出焦过程的印象。

    京唐公司7.63米焦炉的每孔炭化室全焦产量是44.03吨,A和B两座焦炉一共120孔炭化室是轮流出焦的,平均每小时只有5-6孔炭化室出焦,所以核算得出每小时的焦产量是239.9吨。

    在京唐焦化厂尽头你可以看见圆形的7.63米焦炉熄焦罐车,它最多可以一次装280多吨红焦,它庞大的身躯令人有一种敬畏感。京唐公司目前的焦炭是自产自用走完一个循环的,没有外销的需要,因此也不中间落地储存,焦化厂自身几乎没有调节量,厂区也根本没有落地堆放的焦炭库。那些经过CDQ装置冷却后的焦块,都落到皮带机料斗里,通过封闭式的皮带通廊直接运到炼铁分厂料仓去了。尽管事先知道高炉炼铁环节根据炉况和操作情况,需要焦炭供应做到及时准确,而绝对没想到的是,据工作人员介绍,高炉料仓里的焦炭矿槽总容积虽然有7350立方米那么大,但是却只能暂时存放3307.5吨焦炭,限时10个小时零18分钟!此后必须送进高炉,以接纳下一批焦炭,否则焦炉就要停止出焦。10小时!这也就是高炉一次进行“小修”的预定时长。京唐公司生产物料的精准控制程度,由此可见一斑。

    在京唐公司,全流程都是按照“产销平衡”来设计,所以对任何中间产品的循环都做到了“精准到位”,不早不晚,不多不少。所有大宗物料的精准控制,都来自于生产指挥中心。

    焦炉煤气都跑到哪里去了?我们正在疑问?工作人员介绍说,与A焦炉配套的15万立方米干式煤气柜,由能源部燃气分厂管理。京唐公司把焦炉煤气集中输送到几个巨大的干式煤气柜里储存。这些24边形的钢制煤气柜直径53.6米,运行压力为7000帕左右,煤气主管道直径为2.2米。A焦炉的煤气除了自身要循环用去一些外,在京唐公司内部主要供给高炉的热风炉、烧结厂、套筒窑(生产炼钢用的石灰)、轧钢加热炉等用户使用。后续三座焦炉,焦炉煤气的用量随着5个轧钢厂的加热炉和退火炉等依次启用而大幅度提高。


                                                   (三)

    在曹妃甸人工岛上,除了华润电厂、京唐自备电站和焦化厂的4座高耸入云的烟囱之外,排第四位的最高建筑就是京唐公司两座128米高的5500立方米级巨型高炉了,它们也是曹妃甸人工岛区域南端海天一线之间最壮观的标志性建筑。

    比起距离不太远、但是灰色基调只刷几道红圈的焦化厂和自备电厂水泥烟囱,它俩的颜色靓丽,上半截极为醒目,从中部垂直向上和从炉顶斜下的5根粗大的棕红色煤气管道,与绿色的钢制框架、灰白色的上料皮带通廊,相互映衬,是国内少见的。据说有一位俄罗斯的炼铁专家见过世界上很多著名的大高炉,曾经在京唐公司的巨型高炉投产后来参观,留影时称赞说,它们是最漂亮的!

    烧结厂就是俗称“铁烧焦”里说的那个“烧”字,位于煤气柜区向南、内部料场北面的地方。京唐公司烧结厂2009年2月投产,是国内规模最大、世界范围内为数不多的现代化烧结厂,那里有标称500平方米、实为550平方米的全国第一大烧结机和580平方米环冷机,除了少数部件从国外引进之外,全部是国内设计、制造和安装的。京唐公司是首钢唯一的一个完全使用进口铁矿原料的生产厂,这与原来的依靠远途运输铁精矿粉的其他企业不同,与就近使用迁安铁矿资源的迁钢也不同。

    因此,在充分考虑了这种新的资源情况,京唐公司铁前工序中的“铁”和“烧”两个环节,都是依据使用进口矿的技术要求来设计的,同时为了满足高效和环保的双重要求,采用新型号的大型设备也考虑到国外铁矿资源的特点。
京唐公司建设烧结机时,他们吸收了以前的经验,为了避免二次投资,直接就把原设计5米宽的台车栏板加到5.5米,增加了10%,但是台车长度依旧是100米没有改,这样就使烧结抽风面积从500平方米时增加到了550平方米,烧结矿产量增加5%-12%,获得可观的经济效益。据说这种风箱宽5米的烧结机,最大烧结面积还可以达到660平方米。不但如此,这2台烧结机采用的“厚料烧结”技术,原设计的料层厚度是750毫米,最大料厚800毫米。而京唐人在2009年2月投产后能够把它控制在830毫米!也就是在正常机速下,烧结矿产量得到提高,冷却过程中产出的蒸汽量也得到增加。
据工作人员介绍,京唐公司烧结厂的环冷机设计为鼓风面积520平方米,本来与武钢的一样大,结果也是在首次建设时就加宽栏板,直接改为580平方米,超越武钢,冷却面积增加11.5%,产量增加5%-8.2%。这种环冷机加宽栏板改造在我国还是第一次进行,成为一项专利发明。

    京唐公司一期工程建设的这两座有效容积为5500立方米级别的高炉,1号高炉是2009年5月投产,2号高炉于2010年7月投产,实际有效容积都是5576立方米,设计日产量均为12650吨生铁(年产量449万吨),设计寿命(一代炉役周期)为25年。

    这是中国国有钢铁企业里两座有影响的大高炉,它从宝钢2008年扩容到4966立方米的1号高炉上面“越顶而过”,一举进入世界5000立方米以上级别大高炉的阵营。设备大型化的最重要结果是节省了单机运行成本,使劳动生产率得到提高。以前在首钢一座容积为2500立方米的高炉上,即使“四班三运转”也需要安排200多人。现在京唐公司这两座巨型高炉由于采用了全球最先进的技术,自动化程度极高,总共只要110人便能正常运转。在首钢历史上,京唐的两座大高炉还首创共用一个操作室的设计,被各地同行纷纷借鉴。

    京唐高炉“合二为一”的主控室可谓是国内甚至是世界上最大、最先进、自动化程度最高的高炉主控室了。从现场你可以看到,这个操作台与首钢过去的每一座高炉单独配备一个主控室有所不同,没有能直接瞭望到出铁场的大窗户,而是在大屏幕上显示着高炉内各关键部位的监控图像,三十多台电脑在两列台面上一字排开,操作员们目视电脑,密切关注着各个工序的运行状况。高炉的作业长坐在操作台前进行指挥的如此巨大的工程,若是没有亲身到现场看一看,真的很难体会这种现代化大生产的感觉。

    据介绍,京唐公司采用了220 余项国内外先进技术,自主创新和集成创新达到了2/3。仅高炉采用10 大类68 项新技术。

    京唐公司依托国家科技支撑计划“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目,采用了新一代钢铁生产流程,其基本特征就是优化冶金单元操作,即把过去在一个反应器里进行多个反应的功能按照热力学、动力学等条件分开。与常规工艺相比,采用新工艺的总渣料和钢铁料消耗明显降低,且能大大提高转炉作业率。

    京唐公司炼钢厂是国内首家采用“全三脱”工艺,世界首家同时集成“全三脱”炼钢和全干法除尘两大高新工艺的炼钢厂。在一无资料、二无经验的情况下,炼钢部干部职工持续组织攻关,先后解决了“脱磷保碳”、脱磷炉“泡沫渣”、脱碳炉少渣冶炼等10 多项工艺难题,并且开发出具有首钢京唐特色的“一键式自动冶炼”技术,满足了“常规”和“半钢”两种冶炼模式需求。

    “全三脱”炼钢比例最高达到85% 以上,成为冶炼高端洁净钢的“杀手锏”。2011 年,以“全三脱”炼钢为核心的“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目顺利通过国家科技攻关项目验收。

    正如中国工程院院士殷瑞钰所说,京唐公司是完全按照新一代可循环钢铁流程的构想建设的,从设计、施工到运行都体现着国家冶金行业的综合实力水平。

    参观热轧厂是从连铸开始的,我们的行走路线,是从经二路一侧连铸机厂房直接穿越到2250连轧厂房。 京唐公司这套2250热连轧机的设备,基本是由国内各设备制造企业按照最新国际设计建造的,总承包商是德国施罗曼·西马克集团(SMS)。

    首钢京唐2250热轧生产线具有几大特点:生产线配备侧压机和立辊轧机,保证带钢边部质量,有利于厚度控制;主轧机的电机功率大,最大的几台都达到1.14万千瓦,可以适应高产作业;轧机牌坊的刚度大,可以轧制高强钢;层流冷却能力强,终冷能力在200℃-850℃之间,可以轧制DP双相钢和X系列管线钢。轧机设计产量为550万吨/年,产品规格为厚度1.2-25.4mm,宽度830-2130mm,最高轧制速度1146米/分,成品钢卷的最大卷重为38吨-40吨,最小钢卷内径762mm,最大外径2200mm(外径2.2米),最大单位卷重24kg/mm。

    京唐公司2250mm热带轧机的车间布置,采用了代表现代钢铁生产工艺流程的“炼钢-连铸-热轧工序三位一体”的紧凑式布置。在2250热轧车间里行走,最能直接感受到轧钢机巨大体魄的,就数R2粗轧机,它的个头最大,很是醒目。

    2250轧机的整个厂房建筑钢结构有三万多吨重,抬头望见架设在吊车钢梁下方的参观通廊,正好面对着两架粗轧机。2250这个通廊还带有封闭的玻璃窗,那里观景的确很好,而且里面有空调通风,参观者不会感受到炽红钢坯的热辐射灸烤,也不会被气流带来的飘尘污染了脸庞。

    走出2250连轧机所在的主跨厂房,来到东侧“经二路”旁,转回首看成品跨(成品库)。在京唐公司热轧厂不止有一条热连轧机生产线,除了2250,还有一条2010年4月试车投产的1580mm热连轧生产线,年产热卷390万吨,产品厚度1.2毫米至12.7毫米,成品卷的宽度是700毫米至1450毫米。

    1580热轧生产线从图纸设计,到设备安装、调试,自动化软件编程,完全是由首钢自主集成的,体现了首钢技术的更进一步发展。但是这次我们只看了“最大的”、“最有名的”,没有去看这条“最新的”,原因其实很简单,就是设备和工艺大同小异京唐公司的先进工艺技术也获得了国际钢铁界的肯定,安赛乐米塔尔集团执行副总裁皮艾尔参观京唐公司后说:“你们将成为最有竞争力的钢铁企业之一。”

 

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