共圓湛鋼高爐夢(mèng)

為適應全球經(jīng)濟發(fā)展變局以及國家調結構、促轉變的政策導向，寶鋼堅定不移地推進(jìn)“精品十規模”發(fā)展戰略，推動(dòng)二次創(chuàng )業(yè)，并把寶鋼廣東湛江鋼鐵基地作為重要戰場(chǎng)，作為寶鋼提高整體競爭力，保持國際領(lǐng)先的重要舉措。在湛江鋼鐵基地建設中，作為合作共贏(yíng)的黃金 搭檔，施工方中冶上海寶冶與設計方中冶賽迪，更是珠聯(lián)璧合，雙方通過(guò)科技創(chuàng )新、技術(shù)進(jìn)步，優(yōu)勢互補，以不凡的科技創(chuàng )新、強大科技實(shí)力，取得了寶鋼湛江高爐建設的圓滿(mǎn)成功。其中特大型高爐建設就是設計與施工結合的一個(gè)典范。

“三突出”——設計創(chuàng )新的不同凡響

三十年前，中冶賽迪作為國內總包設計院最早到達上海寶山，參加了建設 寶鋼的會(huì )戰，見(jiàn)證了現代化鋼廠(chǎng)在新中國的崛起。三十年后的今天，中冶賽迪肩負著(zhù)寶鋼的信任和重托，承擔了湛江 鋼鐵總體設計和12個(gè)單元的工廠(chǎng)設計、20余項設備成套或總承包任務(wù)，湛鋼的特大高爐就是其中重要項目，中冶賽迪 此項項目設計的“三突出”出手就不凡，體現了國際一流的工程咨詢(xún)和設計水平。

一是突出領(lǐng)先技術(shù)設計國際一流高 爐精品。寶鋼湛江鋼鐵基地是全球在建 的兩個(gè)千萬(wàn)噸級鋼鐵廠(chǎng)之一，工程立項之初，就確定要建設一座現代化、生態(tài)化、高技術(shù)、高效益，體現循環(huán)經(jīng)濟和節約 型社會(huì )理念的碳鋼板材精品基地。湛鋼1、2號高爐設計爐容5050立方米，由中冶賽迪自主設計和研發(fā)，最大限度實(shí)現 了高爐的工藝及技術(shù)、設備的自主設計 和集成。工程以?xún)?yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、長(cháng)壽、環(huán)保、節能、低成本為目標，致力于打造全球 最具競爭力的新一代大型高爐。

為了實(shí)現工程目標，中冶賽迪把高 爐設計30年的技術(shù)經(jīng)驗充分應用于湛江 鋼鐵，將“簡(jiǎn)單、高效、低成本”的建 設宗旨貫徹設計全過(guò)程，努力實(shí)現工藝 布置更加緊湊高效、物流系統更短捷順 暢、核心裝備更加成熟可靠，達到國際一流水平。在總體設計方面，進(jìn)行多版 總圖優(yōu)化升級，創(chuàng )新性地將兩座高爐的 礦焦槽合并布置、水泵房集中布置、中控樓合二為一，使2座5050立方米高爐 占地面積屬于同類(lèi)型高爐最小。在工藝 和裝備技術(shù)方面，自主研發(fā)的高爐爐頂、 熱風(fēng)爐、鼓風(fēng)機、TRT等一系列核心技 術(shù)和裝備集中采用，提高了工程整體技術(shù)水平和國產(chǎn)化程度，大大降低工程投 資。在節能環(huán)保方面，按照最高環(huán)保標 準進(jìn)行設計，采用現有技術(shù)下的最先進(jìn) 配置，努力將煉鐵廠(chǎng)污染和能耗講到最低。除了煤氣凈化系統、TRT等大型環(huán) 保設施外，中冶賽迪還采用多項創(chuàng )新技術(shù)，如在高爐出鐵場(chǎng)除塵的基礎上增設 除塵罩，將漏網(wǎng)煙塵一網(wǎng)打盡；在全行業(yè)率先開(kāi)展鐵水運輸仿真，設計出裝稱(chēng) 容量380噸的魚(yú)雷罐和900米的平均運 輸距離，創(chuàng )造了國內短距離鐵水運輸的 兩項新紀錄，每一次運輸可減少50~60 度的溫降，環(huán)保效益顯著(zhù)；自主研發(fā)的爐體軟水密閉系統可通過(guò)環(huán)管給水量控 制爐壁冷卻強度，使用水量更經(jīng)濟合理，高爐運行更加穩定。

湛江東海島由火山噴發(fā)造地而成，交錯分布著(zhù)流沙、淤泥、玄武巖等八種地質(zhì)，該地區臺風(fēng)多發(fā)，海洋性氣候帶 來(lái)高鹽分的空氣和強腐蝕性土層。面對 惡劣的自然環(huán)境，中冶賽迪充分研究國 際先進(jìn)鋼鐵廠(chǎng)在海邊建廠(chǎng)的經(jīng)驗，組織專(zhuān)家團隊進(jìn)行論證，綜合復雜地基處理 的各種技術(shù)，采用抗臺風(fēng)、防腐蝕的先進(jìn)技術(shù)，確保工程施工的高效性、實(shí)用 性和安全性。

二是突出精心優(yōu)化設計確保高爐低 投資和高效率。在鋼鐵行業(yè)調整轉型的 嚴峻形勢下，湛江鋼鐵投資額多次調整，最終靜態(tài)投資較第一版可研預算減少40%。其中，高爐工程從最初50多億 的投資縮減到30多億。從如何在工程 投資大幅縮減的情況下，保證產(chǎn)品大綱、環(huán)保指標和主要技術(shù)經(jīng)濟指標不變，成為擺在設計單位面前的巨大挑戰。

從高爐工程設計初期起，中冶賽迪主管領(lǐng)導就要求高爐總師、項目經(jīng)理、專(zhuān)業(yè)負責人、具體設計人層層貫徹控制投資意識，始終緊繃投資控制的弦，同 時(shí)在設計過(guò)程中始終以高效生產(chǎn)為準 繩，讓低成本、高效率、具備競爭力的 高爐成為現實(shí)。面對投資大幅縮減，中冶賽迪高爐項目部同寶鋼各方面進(jìn)行了 好幾輪壓縮投資討論會(huì )，決定從工藝方案著(zhù)手，在結合寶鋼4座高爐建設、生 產(chǎn)運行經(jīng)驗的基礎上，進(jìn)行大量工藝方 案優(yōu)化。例如，將出鐵廠(chǎng)面積減少1000 多平方米，比同類(lèi)工程量減少超過(guò)15%， 將銅、鑄鐵冷卻壁變?yōu)槿T鐵冷卻壁等，都是大手筆的優(yōu)化。設計人員的“膽大” 來(lái)源于他們的“心細”。這些“大刀闊斧” 的優(yōu)化不是想當然的決定，而是經(jīng)過(guò)了反復論證、精細計算才得出的結論，在確保功能不受影響的前提下，還要力求高爐的高效運行。同時(shí)，中冶賽迪在滿(mǎn)足國家標準和技術(shù)規范的前提下，采用仿真分析、三維建模、有限元分析等先進(jìn)工具和獨具匠心的設計手段，對地基 處理、基礎混凝土、鋼結構、能源介質(zhì)等工程量精心優(yōu)化，既保證了工程質(zhì)量, 又有效降低了工程投資和運營(yíng)成本。經(jīng)初步核算，在賽迪所建的所有大型高爐 中，湛鋼高爐單位爐容的投資達到最低, 屬于行業(yè)一流水平。

三是突出自主研發(fā)自主集成實(shí)現特大型高爐裝備國產(chǎn)化。過(guò)去，國內大型高 爐工程的爐頂、水渣、鼓風(fēng)機、TRT等關(guān)鍵設備基本引進(jìn)，在5000立方米以上 高爐采用國產(chǎn)大型裝備的，更是寥寥無(wú)幾。如今，在寶鋼湛江高爐項目中，中冶賽迪憑借自主設計和研發(fā)，攻克大量 國產(chǎn)設備的重重難關(guān)，最大可能擺脫了對進(jìn)口設備的依賴(lài)，這也為業(yè)主控制成本發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。

在煉鐵界，爐頂設備是高爐穩定順行的關(guān)鍵一環(huán)。過(guò)去，大型高爐尤其是 4000立方米以上爐頂設備一直為國外公 司壟斷。為了突破國外產(chǎn)品封鎖，寶鋼、中冶賽迪、秦冶重工三方與2009年成立湛江鋼鐵高爐大型無(wú)料鐘爐頂聯(lián)合攻關(guān)小組，瞄準國際一流水平，開(kāi)發(fā)具有國內 自主知識產(chǎn)權和核心競爭力的高爐無(wú)料鐘爐頂技術(shù)。中冶賽迪作為系統設計單 位，率先提出布料器的液壓復合控制等 創(chuàng )新思路和關(guān)鍵技術(shù)參數，較進(jìn)口設備 具有結構簡(jiǎn)單、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。國產(chǎn) BCQ無(wú)料鐘爐頂總重量約270噸，采用 100立方米有效容積料罐，爐頂的承壓 容器設計壓力可達0.33兆帕斯卡，較國 內同類(lèi)爐頂設備提高0.12兆帕斯卡，而價(jià)格卻比外商供貨便宜上千萬(wàn)歐元。

頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)以其高風(fēng)溫、低投資、穩定結構等特點(diǎn)已成為高爐熱風(fēng) 爐技術(shù)發(fā)展的方向。湛江高爐頂燃式熱 風(fēng)爐以中冶賽迪先進(jìn)的熱風(fēng)爐技術(shù)和寶鋼30年生產(chǎn)操作經(jīng)驗為基礎，為4座高 風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐配置4座獨立混風(fēng)室，解決頂燃式熱風(fēng)出口容易出現管殼發(fā)紅 等問(wèn)題；采用非穩態(tài)模型計算爐內溫度分布，優(yōu)化各部耐材砌體配置，確保各 耐材工作安全；在頂燃式熱風(fēng)爐耐材砌 體各孔口采用自鎖式組合磚技術(shù)，有效 改善各孔口的受力狀況，提高砌體的結構穩定性；根據熱風(fēng)管系的布置，采用分析軟件，優(yōu)化波紋管、拉桿配置，并 設計與管系相適應的耐材砌體結構，確保熱風(fēng)管道耐材高風(fēng)溫下長(cháng)期安全運行；為熱風(fēng)爐配置前置燃燒爐及煙氣余熱回 收系統，在單燒高爐煤氣的條件下，實(shí)現國際領(lǐng)先的1300T高風(fēng)溫。

湛江鋼鐵1、2號高爐配套建設3臺 AV-100軸向進(jìn)氣靜葉可調式軸流壓縮機 組，其中3號鼓風(fēng)機為寶鋼、賽迪與陜 鼓聯(lián)合研制。通過(guò)創(chuàng )新提升，新一代國產(chǎn)高爐鼓風(fēng)機采用軸向進(jìn)氣結構形式, 相比傳統的徑向進(jìn)氣的結構形式，可減小進(jìn)氣損失，減少整機功耗約1%，并降低風(fēng)機機組安裝平臺高度，降低基礎 投資費用；控制系統與高爐生產(chǎn)相結合，可實(shí)現定流量、定風(fēng)壓、熱風(fēng)爐充填風(fēng)、爐前富氧控制等一系列高爐生產(chǎn)工藝控 制要求。

而湛鋼高爐TRT系統是首座5000 立方米級高爐全干式TRT全國產(chǎn)化設備，由寶鋼、賽迪與陜鼓聯(lián)合研制。三方組 建的聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)團隊對設備結構、關(guān) 鍵零部件材料、安保系統、設備加工、 電儀控系統等方面都進(jìn)行了深人研究。尤其是對高爐TRT的葉片腐蝕、結垢及 機組振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，采取了相應改進(jìn)措施，使大型高爐TRT系統的氣動(dòng)性能和可靠性能得到顯著(zhù)提升，使中 國品牌在該領(lǐng)域躋身于世界先進(jìn)行列。

目前，寶鋼廣東湛江鋼鐵基地項目煉鐵工程新建2座5050立方米高爐及其 公用輔助設施，在結合國情、廠(chǎng)情的基 礎上，選擇了經(jīng)濟效益高、行之有效的 成熟新技術(shù)，以保證工程的先進(jìn)性、可靠性；通過(guò)全面推進(jìn)自主集成、自主創(chuàng )新, 最大可能地實(shí)現技術(shù)裝備的國產(chǎn)化。高 爐總體工藝技術(shù)和裝備水平高于目前國 內高爐的現有水平，國產(chǎn)化裝備比例超 過(guò)國內同類(lèi)型高爐。

“五措施”一施工技術(shù)的現場(chǎng)保障

設計升帳，施工緊緊跟上，作為國 內高爐施工第一品牌，上海寶冶不僅過(guò) 去承擔了寶鋼全部大型高爐的建設與大 修任務(wù)，而在湛江鋼廠(chǎng)也承擔了全部高 爐施工項目。

而湛江高爐項目無(wú)論合同模式、工期壓力，還是項目所處于的環(huán)境，資源配套等方面都跟以往項目有所區別，面 臨許多新的困難和挑戰。由于高爐自身結構特點(diǎn)，深基坑、大體積混凝土、高支模、大跨度鋼結構、高聳結構等施工項目較多，再加上湛江地區特有的雨季、高溫以及臺風(fēng)，施工技術(shù)難度相對大。不僅如此，項目還有獨有的技術(shù)特點(diǎn), 如以高爐熱風(fēng)爐選型為例，為此，中冶 賽迪對設計和成套供貨的頂燃式熱風(fēng)爐 進(jìn)行改進(jìn)，集成了渦流噴射燃燒技術(shù)和寶鋼特大型高爐外燃式熱風(fēng)爐管系技術(shù), 實(shí)現了1300度的超高風(fēng)溫和30年使用 壽命，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。如高爐工程，米用賽迪、寶鋼和秦冶聯(lián)合研發(fā)的新型無(wú)料鐘爐頂裝備，以及中冶賽迪自主設計 或自主集成的頂燃式熱風(fēng)爐、煤氣凈化系統、干法除塵系統、大型鼓風(fēng)機等設備，開(kāi)啟了特大型高爐裝備國產(chǎn)化的新征程。

如國產(chǎn)大型鼓風(fēng)機和TRT系統均由寶 鋼、中冶賽迪與陜鼓聯(lián)合研制，并且都 是首次在國內特大型高爐應用。如熱風(fēng) 爐采用高效陶瓷燃燒器，燃燒穩定，溫 度場(chǎng)分布均勻，并減小格子磚孔徑，增大加熱面積，減少了理論燃燒溫度與送 風(fēng)溫度的差值，降低拱頂溫度，可有效 地減少污染物產(chǎn)生及排放量。設計的亮點(diǎn)頻出，上海寶冶工程施工也毫不含糊，從項目啟動(dòng)一開(kāi)始，項目部就針對工程特 點(diǎn)，精心策劃、統籌規劃，選擇合理可行、先進(jìn)可靠技術(shù)方案。針對湛江工程技術(shù) 的多樣性、現場(chǎng)的復雜性、管理的特殊 性，早在建設寶鋼湛江高爐之前，上海 寶冶就認真總結了在上海寶鋼多個(gè)大型 高爐建設的經(jīng)驗，將一些具有縱向、橫 向或互補聯(lián)系的技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，沿著(zhù)高爐科技和產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合集結成完整網(wǎng)絡(luò )，達到了高爐施工技術(shù)集群化。

在湛江工程建設上，寶冶把該工程 當作是爭分奪秒、高速度、高質(zhì)量工程； 當作創(chuàng )新、提升、創(chuàng )企業(yè)品牌工程；針對湛江高爐自主集成，自主創(chuàng )新，總體工藝技術(shù)裝備水平高的特點(diǎn)，做足功課，就生產(chǎn)、設計、施工、科研等有關(guān)一系列問(wèn)題進(jìn)行了認真詳盡的技術(shù)研究。寶冶始終以技術(shù)為先行，以技術(shù)為龍頭，保證工程進(jìn)度、提高工程質(zhì)量、節約增效，加強管理，實(shí)施了五個(gè)保障：

保障之一是抓技術(shù)重點(diǎn)攻難關(guān)。如: 爐耐材砌筑是高爐施工關(guān)鍵工序，高爐本體耐材砌筑往往是利用吊盤(pán)進(jìn)行碳磚吊運安裝，吊盤(pán)布置在爐腰段位置，在爐殼內壁設置了八個(gè)牛腿支撐吊盤(pán)，因此需預留八塊冷卻壁待高爐耐材砌筑完 成后安裝。1號高爐安裝時(shí)，由于業(yè)主同意預留冷卻壁，要求冷卻壁必須先安裝，因此如何安全固定吊盤(pán)成了一個(gè)難題。項目部迅速組織技術(shù)人員進(jìn)行課題攻關(guān)，充分利用冷卻壁安裝間隙及爐頂，設計了安全可靠的全新固定方式。既保證了耐材砌筑安全，又滿(mǎn)足了冷卻壁安 裝要求。又如：大型高爐結構形式雖然總體都差不多，然而布局、位置的改變往往帶來(lái)新的挑戰。1號高爐主皮帶通 廊由于空間等原因，最后一段通廊跨度 達到95米，吊裝重量達到300噸，為寶鋼湛江鋼鐵單件安裝最重的鋼結構。同時(shí)周?chē)贾糜谐鲨F場(chǎng)廠(chǎng)房、水渣深基坑、電氣室，無(wú)論是通廊組裝還是吊車(chē)站位 空間異常狹小。項目部編制了詳細的施工方案，經(jīng)過(guò)周密計算及現場(chǎng)測量，對組裝位置及吊車(chē)站位做了合理布置，同時(shí)對通廊吊裝受力進(jìn)行分析計算。通過(guò) 750噸履帶吊和4000噸.米塔吊雙機抬 吊，一次性安全完成了重達300噸通廊吊裝。

保障之二是通過(guò)技術(shù)新工藝，提高施工效率，確保工程進(jìn)度。高爐冷卻壁安裝屬于高爐安裝關(guān)鍵工序，直接影響高爐安裝工期。傳統安裝工藝往往與高爐爐殼穿插同步，與高爐爐殼同時(shí)封頂。1號高爐冷卻壁由設備制造原因，冷卻壁交貨時(shí)間滯后三個(gè)月，如果按照原方案爐殼與冷卻壁同步封頂，爐殼安裝也 將延誤三個(gè)月，從而影響到整個(gè)主線(xiàn)工 期。面對冷卻壁供貨無(wú)法滿(mǎn)足現場(chǎng)安裝的現狀，項目部沒(méi)有等靠，而是主動(dòng)研究新的工藝方案，調整冷卻壁安裝方案， 最終確定在爐頂煤氣封罩段增加單軌葫 蘆吊，利用爐殼大人孔進(jìn)行冷卻壁的安裝方案，爐殼繼續安裝，從而確保爐頂主線(xiàn)安裝工期。

保障之三是科技為支撐，確保工程精品。高爐本體基礎混凝土施工屬大體 積混凝土澆筑，從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，要想 做到萬(wàn)無(wú)一失并非易事。8000方土方開(kāi) 挖的放坡和排水考慮，700噸鋼筋加工 的精度和安裝要求，8000個(gè)直螺紋接頭 的連接質(zhì)量要求，1000平方模板安裝加 固的計算，6100方混凝土 30個(gè)小時(shí)的 連續澆筑和水化熱控制等等，每個(gè)環(huán)節 都需要有力的技術(shù)支撐。項目部開(kāi)工之 前針對這些重難點(diǎn)，編制了具有指導意 義的施工方案，方案的編制滲透到了每 個(gè)環(huán)節和細節，對于大體積混凝土裂縫 控制這一業(yè)界難題，寶冶還請來(lái)了全國 建筑工程專(zhuān)家王鐵夢(mèng)先生為我們進(jìn)行現 場(chǎng)指導，并給我們混凝土的試配、澆筑 的要求、后期的養護等提出了很多寶貴的意見(jiàn)；另外寶冶還采取了后期溫度監 控的措施，從混凝土配合比設計開(kāi)始, 寶冶就結合兩家攪拌站進(jìn)行了數十次的 試驗，并請來(lái)了工程專(zhuān)家為這次澆筑做專(zhuān)業(yè)性的指導。澆筑全程控制混凝土的 坍落度和人模溫度，嚴格按照方案計算 要求進(jìn)行溫度監控和養護，很好的控制 了水化熱。高爐基礎施工完成后，整體 基礎施工質(zhì)量良好，無(wú)裂縫產(chǎn)生。

保障之四是挖掘技術(shù)潛力降本增效益。湛江高爐合同模式為紅線(xiàn)包干，項目的經(jīng)營(yíng)管理具有很大難度。必須要從內部挖潛，優(yōu)化施工技術(shù)方案，夠控制成本。上海寶冶在保證質(zhì)量的前提下，挖 掘技術(shù)潛力，降本增效為項目帶來(lái)經(jīng)濟效益。水渣轉鼓基礎，最深約負10米, 屬于深基坑，歷來(lái)是高爐土建施工的一個(gè)難點(diǎn)和風(fēng)險點(diǎn)。按照常規施工方法一般采用攪拌樁施工工藝。為節約成本, 經(jīng)過(guò)對地質(zhì)及現場(chǎng)仔細研究分析，寶冶決定在旱季期間采取大開(kāi)挖施工方案。為了搶抓進(jìn)度，一方面與設計溝通，讓 設計將水渣深基礎的圖紙優(yōu)先提供。同時(shí)為了減少大開(kāi)挖對出鐵場(chǎng)的樁基穩定, 在施工安排上做了調整。由于準備充分可靠，通過(guò)24小時(shí)不停拼搶?zhuān)s在雨季來(lái)臨之前圓滿(mǎn)完成施工，僅此一項，就 節約成本500萬(wàn)。

保障之五是在施工組織管理上體現科技含量，確保工程受控。針對高爐涉及專(zhuān)業(yè)多，工序多，施工區域多，為把精心設計的變?yōu)槊篮玫膶?shí)現，寶冶項目部 科學(xué)組織抓住關(guān)鍵、突出重點(diǎn)、合理安排。 對施工進(jìn)行先進(jìn)的科學(xué)管理，始終以高爐、熱風(fēng)爐安裝作為關(guān)鍵線(xiàn)路來(lái)開(kāi)展施工組織。在施工中寶冶將各種施工技術(shù) 方案實(shí)施，進(jìn)行現代化管理。借助先進(jìn) 的計算機軟件編制了詳細的分級網(wǎng)絡(luò )進(jìn)度計劃。綜合控制進(jìn)度以天為控制單元, 工序以及網(wǎng)絡(luò )進(jìn)度以小時(shí)為控制單位, 使科技創(chuàng )新與管理達到融合。抓住高爐 及熱風(fēng)爐基礎開(kāi)挖、爐殼安裝、結構封 頂、耐材砌筑等主控節點(diǎn)，合理規劃平面、 合理安排施工機械以及各作業(yè)隊伍。項目制定了施工總體網(wǎng)絡(luò )進(jìn)度計劃，分解了主控節點(diǎn)目標，同時(shí)通過(guò)月計劃、周計劃來(lái)滾動(dòng)推進(jìn)工程。項目部除了編制 總體網(wǎng)絡(luò )進(jìn)度計劃外，同時(shí)，通過(guò)前鋒線(xiàn)、綜合進(jìn)展率等科學(xué)管理方式，對工程進(jìn)行高效總體控制，及時(shí)糾偏，確保工程進(jìn)度受控。盡管湛鋼一號高爐工期比原計劃大幅度提前，但仍按新調整的計劃完成了施工任務(wù)。

高爐點(diǎn)火是鋼廠(chǎng)投產(chǎn)的最重要的第 一步，巧合的是三十年前的九月，由寶冶建造的上海寶鋼1號高爐點(diǎn)火投產(chǎn), 拉開(kāi)了寶鋼建設歷史性一幕。而三十年后的今天，寶冶作為寶鋼二次創(chuàng )業(yè)重要 標志，寶鋼湛江高爐又是九月點(diǎn)火投產(chǎn), 作為冶金建設的“國家隊”青山仍在, 英雄不老，時(shí)光流逝，輝煌依舊，歷史將記載這持久的自豪和驕傲！