2019年4月11日，山东钢铁集团有限公司日照钢铁精品基地项目（以下简称山钢日照钢铁精品基地项目）2号5100m3高炉投产，开炉后燃料比约485kg/t，与宝钢指标接近。这是继2017年底该项目1号5100m3高炉投产并稳定运行后，山钢日照钢铁精品基地项目向前推进的又一里程碑。目前，两座高炉均运行良好，多项技术经济指标达到国内先进水平（表1）。“闪亮”指标的背后是对该项目进行总体规划、自主设计，并采取EPC 模式总承包的山东省冶金设计院股份有限公司（SDM）在技术实力上的厚积薄发，在冶金建设领域的匠心深耕。
SDM拥有国家颁发的冶金行业工程设计甲级、建筑行业建筑工程设计甲级、建材行业非金属矿山工程设计甲级及同等级别的工程咨询、规划、工程总承包资质；拥有市政行业、电力行业、环境工程专项、化工石油医药行业、环境影响评价、工程测量等乙级资质；拥有水土保持方案编制资格、拥有压力容器、压力管道设计许可证；拥有建筑业企业施工资质、环保工程专业承包资质，能够提供钢铁企业发展建设的成套解决方案，具备规划、设计和总承包1000万吨级综合钢铁项目能力，并且涉足合同能源管理和融资租赁等多种商业运作模式。
国家发改委于2013年3月核准山钢日照钢铁精品基地项目，身为山东钢铁子公司的项目设计咨询单位，SDM奋勇当先，承担起极具挑战的两座5100m3大型高炉的设计和建设，并且发挥强大专业优势，集成先进科技成果，用技术创新交出了一份漂亮的答卷。
1 高炉高效长寿综合技术为项目主体打好根基
高炉的高效长寿与其内型、冷却设备和监测系统等密不可分。为此，SDM突破传统静态设计思维，广泛研究，积极探索，形成了一套先进实用、成熟可靠、绿色环保的高炉高效长寿综合技术，为项目主体打好了根基。
1.1 最优的高炉炉型
合理的高炉炉型是高炉煤气流合理稳定分布的基础，是实现高炉稳定、顺行、高产、低耗、长寿的前提。SDM结合山钢集团多年生产实践，参照国内外相似的先进高炉，通过科学计算综合确定炉型。其主要特征为：①适当矮胖（Hu/ D=1.905），利于改善高炉透气性，减缓对焦炭质量的依赖；②炉腰直径大（16.8m），更易接受风量，透气性更好；③炉腹角较小（74°37′25″）利于稳定渣皮，延长炉腹寿命；④死铁层深度（3600mm）合理，与炉缸直径比为24.7%。
1.2 科学的耐衬结构
炉缸炉底是高炉实现安全生产的关键部位，为此，SDM从传热性设计理念出发，寻求最优的炉缸炉底结构，对炉缸异常“象脚”侵蚀等重点问题进行单项突破，并采用数值模拟对设计的有效性进行了充分验证，最终形成了结构最优、制造精良的高炉炉缸炉底。
山钢日照5100m3高炉炉缸炉底结构采用炭砖 陶瓷垫结构，利用优质炭砖高导热、低渗透、耐冲刷、耐铁水侵蚀等优势，配合高效的冷却系统，使炭砖热面易于形成“自保护渣铁壳”，真正实现高炉长寿。选用和引进炭砖配套的优质高导热炭捣料，消除炭砖与冷却壁之间的“气隙”热阻。首创“自适应操作型炉缸炉底”设计理念，通过对炉底陶瓷垫不同区域刚玉砖的材质和结构进行精准设计，引导炉底向正常“锅底状”侵蚀发展。炉壳和炭砖冷面轮廓线向下倾斜以适应“象脚”侵蚀线特征，同时增大炉底冷却能力，最大程度提高寿命，避免烧穿事故。
1.3 高效的冷却系统
高炉炉体采用全覆盖冷却壁结构，实现无盲区冷却，同时根据不同部位工作条件和热负荷情况，调整冷却设备的结构和材质，具体为：①高炉炉腹、炉腰和炉身下部采用导热效果显著的轧制钻孔铜冷却壁，优化冷却通道，满足高热负荷要求，炉体冷热面积比达1.15；②炉身中、上部采用球
墨铸铁镶砖冷却壁；③铁口区采用铸铜冷却壁；④炉缸其它区域和风口区采用光面耐热铸铁冷却壁；⑤炉喉钢砖为优质耐磨合金铸钢件材质的一段式水冷结构。
特别说明：炉缸与炉腹过渡区域，即炉缸铸铁冷却壁与炉腹铜冷却壁的衔接处采用“安全可靠的炉缸炉腹过渡衔接技术”，以优化二者结合部位设计，避免因设计不合理导致冷却壁漏水、烧损，甚至引起高炉休风及停炉等问题。该技术于2008年首次应用于莱钢3200m3高炉，大幅提高了高炉炉腹段冷却设备与风口冷却壁的寿命，使用效果良好。
1.4 先进的监测技术
及时准确地获取高炉工作的指标信息，是实现高炉长寿，保障高效生产的必要条件。为此，SDM建立了一套精准、全面、稳定、实时的在线安全监测预警系统，主要包括炉底、炉缸侵蚀在线监测预警系统，冷却壁温度在线监测系统，水温差热流强度在线监测预警系统，炉体静压力在线监测系统和炉喉十字测温检测系统。该系统还配备了先进的炉顶高清夜视“热”成像和风口摄像等可视化设备。
2 现代化出铁场和紧凑型铁钢界面为高效流转创造条件
2.1 现代化出铁场综合技术
SDM为山钢日照5100m3高炉设计的现代化大型高炉出铁场具有平台结构平坦化、设备机械自动化和绿色环保等优势。高炉出铁场主沟设计采用SDM自主研发的“新型自然风冷贮铁式主沟”技术（专利号ZL201821570235.4），利用预制块组合砌筑结构，提高主沟使用寿命，实现通铁量20万吨。此外，该技术能有效避免热应力、热震对主沟耐材引起的机械性破坏。配备的主沟温度在线监测系统能有效监测主沟耐材侵蚀情况，提高主沟使用安全性。
2.2 紧凑型铁钢界面
在山钢日照5100m3高炉项目中，SDM系统分析铁钢界面物质流、能量流和信息流的协同问题，综合考虑长、短期应用的各种情况，最终确定采用“PBC-380型超大型汽车运输铁水”紧凑型铁钢界面技术。该技术具有占地少、投资省、低耗、低成本、生产组织灵活可靠和物流管理先进智能等显著优点。同时，铁水物流智能管控技术的应用实现了铁包智能组配与调运，为“一包到底”汽车运输技术的成功应用提供支撑。
3 先进的全流程配套装备为高炉生产保驾护航
3.1 “无人值守”的“联合矿焦槽”
山钢日照5100m3高炉的矿焦槽系统采用“联合矿焦槽”整体布置工艺，不仅减少了物料中转和运输路径，同时降低了矿槽建筑物高度和设备数量，节省了占地、投资以及人力和生产成本。同时为满足精准供料，真正实现矿焦槽“无人值守”，原燃料供应系统采用了诸多自动控制技术：分散称量以及称量误差自动补偿技术、焦炭设水分及重量自动测量补偿技术、物料称量斗在线自动校称技术、槽上卸料小车自动精准定位技术和转运站全自动化取样等。
3.1 优化的煤粉制备和喷吹技术
山钢日照两座5100m3高炉的煤粉喷吹系统采用 “筒仓”进行原煤储存储运，大幅改善了传统干煤棚的环境污染及安全性问题；采用四罐并列、双主管、双分配器喷吹工艺和浓相煤粉输送工艺，以使两座高炉喷吹系统互为备用；采用旋转给料机精确控制喷煤量，并设自动称重及补偿，可实现全自动均匀、连续、准确喷吹。
3.2 特大型高炉顶燃式热风炉技术
高风温是现代高炉冶炼的重要技术特征，是降低焦比，提高喷煤量和产量的重要途径。山钢日照5100m3高炉热风炉系统为四座特大型顶燃式热风炉两烧两送，且能够自动烧炉。热风炉烧炉采用纯高炉煤气，设计风温1260℃（能够达到1300℃），拱顶最高温度为1420℃。预热系统采用前置预热炉（烧高炉煤气） 板式换热器的方式，将助燃空气预热至500℃，煤气预热至200℃，热风炉寿命为30年。此外，“带中间隔热层”的改进型顶燃式热风炉燃烧器，能有效阻止送风期内热量外传，降低耐材热震破坏，延长燃烧器使用寿命。
4 完善的节能环保考量为践诺水净天蓝助力
4.1 自主研发炉顶均压煤气回收技术
在冶金行业中，高炉炼铁所需的能耗和产生的污染在整个生产工序中占比很大，是节能减排的重要对象。其中，炉顶均压放散煤气回收一直是炼铁领域节能减排的重要课题，也是SDM多年来持续关注和开发的一个方向。SDM将自主研发的创新型炉顶均压煤气回收技术成功应用于山钢日照5100m3高炉项目，实现了料罐残余煤气的高效回收。该技术具有绿色环保，自然回收、经济实用，高度自动化水平，系统安全可靠，设备性能稳定，管系布置合理等特点。
4.2 创造性应用全干法布袋除尘技术
经过多年的发展，节能环保的高炉煤气全干法除尘技术日臻完善，已成为现代高炉设计的首选。为更好地将该技术应用于山钢日照5100m3高炉中，SDM有针对性地自主研发出一系列新型环保节能技术，包括煤气温度控制技术、除尘灰净煤气浓相气力输送技术和荒净煤气共用点火放散技术。这些配套技术保障了全干法除尘工艺在山钢日照5100m3高炉中的高效、稳定运行。
5 结语
山钢日照5100m3高炉项目的顺利投运无疑是SDM在项目规划咨询、总体设计和工程总承包建设能力和水平上的又一次飞跃，是SDM成功跨入国内工程技术咨询、设计、建设第一梯队的又一个里程碑，为适应钢铁冶金行业规模化、大型化、智能化、高端化的发展奠定了坚实基础。2018年底，在中国勘察设计协会公布的《勘察设计行业从事工程项目管理和工程总承包企业完成合同额排序名单》中，SDM榜上有名，且排名居前，进入国家级大型设计院“第一方阵”。未来SDM将紧紧围绕山钢集团新旧动能转化的契机，厉兵秣马、砥砺前行，在服务好山钢集团的同时，立足国内、放眼全球，为钢铁工业的发展提供更加优质、高效、节能、绿色、环保的服务。 （贾利军 苏頔瑶 王冰 李庆洋 孟淑敏 魏淑超）
