2023年01月14日

中冶南方:数智化转型“破茧成蝶”赢未来

中冶南方建设的宁钢智慧高炉集控中心。

中冶南方打造的全球首套超临界煤气发电机组。

东风吹来满眼春,潮起正是扬帆时。

迈上全面建设社会主义现代化国家的新征程,党的二十大吹响了科技创新驱动发展的冲锋号。

“科技是第一生产力,人才是第一资源,创新是第一动力。”在湖北省武汉市,中冶南方工程技术有限公司(下称中冶南方)牢记总书记嘱托,以“科研创新和数智化”为支撑,聚焦关键领域的核心技术,务实前行、久久为功,推动创新驱动发展,成功实现从量的积累迈向质的飞跃。

2022年,中冶南方又有一系列创新成果助力行业发展——

在钢铁领域,“智慧高炉”整体解决方案攻克困扰行业已久的高炉“黑箱”难题,通过数字感知实现高炉冶炼的透明化,真正做到用智慧制造赋能钢铁生产;自主研发的首台全国产化二十辊轧机填补国内空白,实现核心工艺装备技术的再创新……

在能源环保领域,全球首套超临界煤气发电机组发电效率达到43.5%,每年可直接带来经济效益5亿多元,创下多项世界纪录;钢铁化工多产业典型固废耦合利用生态链接技术可实现固废零排放……

在基础设施建设领域,国内首个刚柔复合式路面技术标准正式发布,相关技术成果可使道路路面结构安全寿命由30年延长至50年,达到国际领先水平……

科技创新的“火苗”越烧越旺,得益于中冶南方多年来形成的产业链、创新链、人才链深度融合的发展机制。

看产业链,脱胎于武汉钢铁设计研究总院的中冶南方经过多年发展,锚定钢铁工程、基础设施建设、能源环保三大产业,围绕行业发展痛点和上下游关键技术节点集中发力,开展创新研发,实现了多领域协调发展。

看创新链,2009年中冶南方成立技术研究院,推动科研方式从消化吸收再创新向自主创新为主转变,搭建起了以国家企业技术中心、国家钢铁生产能效优化工程技术研究中心为核心的多层级科技创新平台,十余年间累计投入研发资金近50亿元,规模居行业前列。

看人才链,中冶南方建设了一支以四位全国工程勘察设计大师领衔的高素质科技人才队伍,力推“专家学员”培养机制,形成以“五级人才体系”为指导的全生命周期人才培养框架,2021年又推出“千万元引才基金”政策,招引全球顶尖高校毕业生及高层次博士人才。

产业板块·钢铁行业

攻克行业痛点 数智化赋能打破传统高炉“黑箱”

中国是世界第一钢铁大国,钢铁行业正稳步迈向中高端,“智慧钢铁”由此成为趋势和潮流:钢铁工人们告别了炉火通红、热浪滚滚的传统冶炼环境,只需要坐在远程监控室里轻点电脑鼠标,就能完成炼铁、炼钢、轧钢等工序,实现“边喝咖啡、边炼钢铁”。

但作为多工序、长流程的流程工业,钢铁生产中却存在大量“黑箱”现象。尤其是在高炉冶炼环节,高炉具有高温、高压、密闭、连续生产等特性,导致其内部发生的化学反应、物理变化以及相关重要参数看不见、摸不到、测不出,实时信息感知极度缺乏,只能依靠理论模型或工人经验。

瞄准这一行业痛点,中冶南方潜心五年研发,推出了“智慧高炉”整体解决方案。

通过打造一整套数字感知系统,在高炉冶炼时高效率地实行高精度感知,实现了高炉生产状态的全面监测、评估与诊断,从而打破“黑箱”,让高炉生产逐步透明化。

下一步就是智能化。

中冶南方结合高炉操作人员的实际需求,通过工艺模型建模和知识库系统的应用,建立合理化的标准体系、通用性的生产操作指导专家规则库,为操作者提供当前生产状况与历史同类型原料、生产参数下的对比,利用高炉专家经验提取,解决高炉操作经验模糊化、非定量化、不断变化等问题。此外,智慧高炉还能提供大数据云端服务,在高炉生产、操作数据长期积累的基础上,分析炉内变化,通过持续优化的专家知识库诊断,为高炉炉龄安全生产保驾护航,有效提升高炉使用寿命。

项目实施后,高炉生产在长期安全性、稳定性、高效运行方面相比同类高炉均有显著提升,可达到高炉燃料比降低约10kg/t、二氧化碳减排约32.5kg/t的效果。按2500立方米高炉容积核算,日产5500吨铁,一年可节省焦炭1.76万吨,节约成本超3000万元。

目前,“智慧高炉”整体解决方案已在宝武武钢6号高炉、昆钢新区2号高炉、宁钢2号高炉等项目中得到成功应用,并连续获得工业和信息化部、数字中国建设峰会等颁发的多个重量级奖项。

由中冶南方打造的数智孪生料场、智慧炼钢系统、数智连铸系统、智慧冷轧一体化管控平台等系列智能工序解决方案,也相继在国内多家钢铁企业落地实施,逐步覆盖钢铁生产全流程。

自主研发首台全国产化二十辊轧机填补国内空白

2022年6月6日,中冶南方总承包的安钢电磁新材料项目首卷硅钢顺利下线,标志着由中冶南方自主研发、具有完全自主知识产权的首台二十辊轧机成功应用。

二十辊轧机是中冶南方遵循钢铁行业绿色低碳发展要求,以“满足客户需求,提升有效供给”为出发点,紧盯钢铁品种“减量化、轻量化、长寿化”的方向,自主研发的硅钢生产线核心装备。

该机型具有机组结构紧凑、机架刚度优良、轧制速度高、产品质量优异等显著特点,实现了多项关键技术的突破。机组的最大轧制速度、产量、厚度精度和板形控制能力等主要指标参数,达到国际先进水平,补齐了国内高牌号硅钢高端轧制工艺装备的空白。

据介绍,二十辊轧机是安钢新材料工程中的关键设备,设计产能8万吨/年,设计最大轧制速度800米/分钟,生产高磁感取向硅钢、高牌号无取向硅钢和新能源车用硅钢等,产品厚度规格为0.27—0.5mm(具备轧制0.15mm能力),为安钢生产高品质冷轧产品提供了重要保障。

本次热试首卷即成功,既是对中冶南方重大工艺装备自主研发能力的有力佐证,也是对中冶南方硅钢轧制技术引领行业发展的再一次见证。

产业板块·能源环保

全球首套超临界煤气发电机组投产运行

2022年3月31日,由中冶南方都市环保自主研发的全球首套超临界煤气发电机组在广西投产运行。该机组发电效率达43.5%,年发电量10.6亿度,直接经济效益5亿多元,一年可减少二氧化碳排放85.4万吨。

我国钢铁产能居世界第一,但在钢铁冶炼过程中会排放大量具有毒性的煤气,热值低且不易储藏。以往,这种煤气除少量用于小容量低参数煤气锅炉发电外,大部分都以“点天灯”方式燃烧排放处理,不仅造成了大量能源浪费,而且严重污染环境。

中冶南方都市环保深知钢企的这一痛点,多年来致力于研发低热值高炉煤气发电技术,从中温中压、高温高压、高温超高压,发展到亚临界、超临界,历经5代产品,终于将煤气发电的发电效率从25%提升至43.5%。

而每个1%的背后,都是一次技术新突破,也意味着更多钢厂废气变成清洁电能,减少更多煤炭消耗。以1套135兆瓦(MW)机组为例,用相同燃料,采用亚临界技术的机组年度发电量较上一代技术可增加约8000万度,年新增经济效益约4000万元。

而超临界煤气发电技术的市场价值更高。据统计,2021年我国钢铁行业的粗钢产量为10.33亿吨,吨钢产生的富余煤气约0.075标方每小时,若采用超临界煤气发电技术,可装机近31000兆瓦。相比钢铁冶金行业目前常用的超高压技术,可多装机近5000兆瓦,年新增发电量达400亿度,减少二氧化碳排放达3200万吨。

首创跨产业固废处理实现“固废零排放”

在我国,钢铁冶金、石油化工、精细化工等行业固废排放源多、量大且危害等级高,一直是工业固体废弃物产出和循环利用的重难点领域。

理论上看,上述行业的固废成分互补,如果进行综合协同处理,循环利用率高,最为经济。但实际上,因各行业缺少协同合作机制,产业间固废循环利用率不足40%,纵观国内外,鲜见将冶金渣、化工渣在同一园区进行协同规模化利用的案例。

针对这一问题,中冶南方都市环保勇担央企使命,联合北京科技大学、武汉科技大学、武钢金资等多家单位共同承担国家重点研发计划——“钢铁化工多产业典型固废耦合利用生态链接技术”。

该技术基于钢铁化工废渣性质相异、成分互补的特点,将其作为主要材料,以城市固废为骨料,耦合制备高性能海洋工程混凝土以及固化重金属胶凝材料。

该技术生产出来的海工混凝土抗压强度达到66MPa以上,且具有优异的抗海水和盐渍侵蚀性能,特别适用于要求苛刻的各种大型海洋工程。而固化重金属胶凝材料废渣使用率超过90%,胶凝材料对Pb、Cd、Cr、Hg、As等重金属固化率达到98%以上,固化体强度大于10MPa,相关产品各项性能指标均达到国家要求。

在此基础上,中冶南方都市环保还结合国内的实际情况,创造性地提出了协同创新技术成果商业化推广模式,即EPC+O和BOT商业化推广模式,解决了该技术成果的商业化推广难题。

目前,使用该技术生产的海工混凝土和胶凝材料已在市政道路、工业工程、土建桩基施工、垃圾焚烧飞灰固化处理、矿山充填等多个领域内得到推广应用,均取得了良好的示范效果。而通过多产业大宗固废资源协同利用,中冶南方成功实现了“固废零排放”与高水平循环利用,使钢铁、化工等产业为城市建设服务的同时又减少对城市的影响,实现了城市与产业有机融合。

产业板块·基础设施建设

“长寿路”技术让路面延寿20年

2022年1月12日,由中冶南方城建公司主编的《武汉东湖新技术开发区水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面设计施工技术指引》正式发布,成为国内首个刚柔复合式路面技术标准。

这一技术可使道路路面结构安全寿命由30年延长至50年,因此被称为“长寿命道路”技术,达到国际领先水平。

据介绍,目前,我国道路路面的设计使用年限在10年至30年之间,低于美、英等国40年至50年的水平;实际使用寿命则更短,部分重载道路5年至10年就需要大中修。2019年在北京召开的香山科学会议指出,开展以长寿命路面为代表的新型路面创新研发,是我国下一代路面技术发展的必然选择。

2013年起,中冶南方就前瞻性地在这一领域开展积极探索,历经近十年潜心探索与研究,最终形成了一套基于结构安全寿命、功能设计寿命和实际使用寿命的长寿命CRC+AC(连续配筋混凝土+沥青)刚柔复合式路面设计施工技术体系。

中冶南方城建公司设计研究总院负责人介绍,他们通过自主创新成功攻克一系列技术重难点,提升路面水泥层的安全寿命,将沥青和水泥混凝土最佳配比,使路面结构安全寿命延长至50年。“综合看50年使用总成本,长寿命道路成本较常规路面下降38.7%。”

2014年,该技术成功应用于中冶南方承建的武汉市三环线南段野芷湖立交至庙山立交段。该路段通车8年来,交通繁忙、承载量大,重载货车占比超过20%,全路段高峰小时交通量相当于1.1万辆小汽车,路面至今未出现明显病害,路面性能优良。而且,随着运营年限的增长,全寿命周期的经济效益将更加显著。

截至2021年底,长寿命路面技术已在武汉市东湖高新区大规模推广应用,应用道路总长超过200公里,其中包括光谷科技创新大走廊主轴线——高新大道的主车道。

千万元引才基金释放“虹吸效应”

中冶南方高层次人才招录比例创新高

2021年,中冶南方启动千万元引才基金计划,聚焦顶尖高校、博士、智能化数字化紧俏专业人才,以“引才基金”为牵引,搭建完善校企交流合作平台,推出全员内推奖励政策、全球引才官等配套引才政策,打好人才引进“组合拳”。两年来,引才效果显著,高层次人才纷至沓来,成功释放出人才“虹吸效应”。

据统计,2021年以来,中冶南方共引进博士23人,占公司博士总数的35%。2022年首次引进清华大学、上海交通大学、浙江大学、中国科学技术大学等国内顶尖高校博士生,暖通、液压、结构等专业也实现了博士引进“零的突破”。

近两年,中冶南方共引进国内外顶尖高校毕业生40人,囊括了世界排名前100院校中的25所院校;引进数字化、智能化领域紧俏专业毕业生115人,占新员工招聘总人数的26%;总体生源质量进一步提升,硕博学历占比、国内外重点高校毕业生占比均达80%以上。

顶尖人才的引入,为公司发展注入了全新动力。2022年,在东湖新技术开发区“荐才企业名录”评选中,中冶南方在规模、创新、成长、贡献、国际化等维度中排名领先,以绝对高分位列东湖高新区第一名。

“这既彰显了公司作为龙头企业的技术与经济实力,也是长期坚持引进博士、海外留学生等高素质人才的综合体现。”中冶南方相关负责人介绍,近三年来,该公司已新增“武汉英才”“3551光谷人才计划”38人,人才质量受到了政府部门的充分肯定。

策划:中冶南方工程技术有限公司

撰文:王正珺

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