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叶恒棣--中冶长天国际工程有限责任公司

作者:本站  来源:网站编辑  阅读:2227  更新:2021-03-10

      坚持自主创新,用科技引领我国钢铁冶金环保技术的持续发展


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      叶恒棣,中冶长天国际工程有限责任公司副总经理、总工程师,教授级高级工程师,享受国务院政府特殊津贴专家,中冶集团首席专家,中国冶金建设协会高级技术专家,中华国际科学交流基金会“杰出工程师”,湖南省“劳动模范”。长期从事钢铁冶金环境工程的技术创新、成果转化和工程应用等工作,兼任国家烧结球团装备系统工程技术研究中心和烟气多污染物协同治理及资源化湖南省重点实验室主任,先后承担国家级、省部级科研项目20多项,创建了烧结工序节能减排、废气治理和资源化利用、固体废物处置及资源化等细分领域技术体系和技术标准,组建了核心装备自主研发、设计和制造基地,有效保护了国家自主知识产权。个人获授权发明专利61件,其中PCT国际专利6件,出版专著3部,主编国家标准8项,荣获国家科技进步一等奖1项(待公布,如果期刊出版之前未颁奖,请删除该奖项)、二等奖1项,中国专利奖2项,省部级科技奖17项,国家级、省部级优秀工程奖16项,为我国实现从30年前整体引进日本技术到目前烧结整体技术达到国际先进水平,大部分技术居国际领先水平的历史性转变做出了突出贡献,是我国烧结工程及成套装备走向海外的“领跑者”。 

      一、提出了烧结系统节能减排整体技术方案,主导将最先进的烧结工艺技术、节能环保技术及核心装备应用到国内外重点钢铁企业,助推了我国钢铁冶金节能减排整体技术居国际领先水平

烧结作为铁前主导工序,其节能减排一直是钢铁冶炼全流程的重中之重。依托国家发改委重大产业技术开发专项和国家十二五科技支撑计划项目,提出了烧结系统节能减排整体技术方案,推动了我国烧结工序向高效节能环保大型化发展,整体技术居国际领先水平,“高效节能环保烧结技术及装备的研发与应用”项目获2017年国家科技进步二等奖,叶恒棣排名第一。

      (一)创建了高效节能环保烧结技术和标准体系

      1、解决重大工程技术难题方面。揭示了能源输入形态、温度场变化速率、微观气氛及装备规模对钢铁冶金原料制备的影响机理,提出了以提高料层透气性为核心的优化厚料层烧结方法,以及梯级冷却、余热利用与烧结过程耦合循环的系统节能理论,原创了多组分散料强力混匀制粒方法、烧结机负压吸附式端部密封、烧结矿冷却液密封、直联炉罩式余热锅炉、智慧控制系统等烧结全过程系列核心技术及装备,带头经营,主导将最先进的烧结工艺技术、节能环保技术、智慧制造技术及核心装备应用到当前世界最具典范的钢铁企业——上海宝钢、宝钢湛江、越南台塑钢铁和中天钢铁等,烧结工序能耗从30年前建设宝钢一期整体引进日本技术的70-76公斤标煤下降到目前全球最先进的40-45公斤标煤,空气消耗量和废气排放量减少由5300标准立方米下降至2000标准立方米,消除了烟尘的无组织排放,彻底解决了烧结厂“晴天一身灰,雨天一身泥”的脏、乱、差场面。国内标杆企业上海宝钢和宝钢湛江烧结厂目前已成为对外展示钢铁厂绿色清洁生产的窗口。

宝钢三烧600平米烧结工程

      2、产生的经济效益、知识产权效益和国际影响力方面。成果应用到国内100多个烧结工程,其中500平米以上特大型烧结机市场占有率70%以上;成果还推广至日本、巴西、 俄罗斯等国家11个具有重大国际影响力的海外工程,2005年由叶恒棣主持完成的日本和歌山项目首次实现了我国烧结成套核心装备向发达国家出口,投产时烧结机经业主检测的整体漏风率仅16.7%,保持了目前全球最佳纪录,日本因此特意发来感谢状。成果推广为所在单位新增销售额300多亿元,叶恒棣以第一作者出版专著《烧结球团节能减排先进技术》,主编国家标准《烧结工序能效评估导则》和《烧结厂设计规范》。

      (二)在行业率先开展高配比富氢燃料低碳烧结技术研究

通过对烧结厚料层温度梯度对原料制备矿物转化影响规律的研究,提出了气-固燃料复合供热方法,发明了多元燃气耦合喷吹技术,成果推广应用至宝武韶钢、中天钢铁,减碳量为7%。在此基础上,发明了富氢燃料均热烧结技术,开发了分段梯级配气、返矿分加降水工艺、立式强力混匀、气质燃料氧气耦合喷加等技术及装备,烧结杯试验减碳量达21.3%,改变了以碳基固体燃料为单一能源的传统烧结模式,推动了钢铁长流程向氢燃料冶金方向发展。该成果整体技术居国际领先水平,获2020年中国五矿技术发明一等奖。

      二、提出了烟气多污染物协同高效净化及资源化整体技术方案,用目前最先进的烟气治理技术支撑了我国钢铁行业超低排放快速化改造进程,树立了我国钢铁冶金废气治理和利用的又一个里程碑

烧结作为钢铁冶炼原料制备工序,污染负荷占整个钢铁厂的39%,烧结烟气量大,污染物成分复杂,是最难处理的工业烟气,其废气治理是钢铁工业可持续发展面临的巨大挑战。依托国家863项目和湖南省节能减排重大专项,提出了适合我国国情的活性炭法烟气多污染物协同高效净化及资源化整体技术方案,为我国钢铁企业超低排放改造提供了技术支撑,整体技术居国际领先水平。该技术装备位列国家工信部国家鼓励发展的重大环保技术装备目录大气污染防治类首位,是生态环境部钢铁企业超低排放改造工作方案中明确鼓励采用的技术,荣获2018年冶金科学技术一等奖,2019年中国环保协会技术进步特等奖和教育部科技进步特等奖,以该成果为核心创新点的“工业烟气多污染物协同深度治理技术及应用”申报了2020年国家科技进步一等奖。

      (一)建立了活性炭法烟气多污染物协同高效净化技术和标准体系

      1、解决重大工程技术难题方面。揭示了烧结烟气多污染物生成、迁移、转化及相互影响机理,发明了活性炭法分层吸附、分段喷氨、对流解吸、精准温控、多点布料和整体流排料等关键技术,研制了集吸附、解吸和输送为一体的复合多污染物协同高效净化装置,主导在上海宝钢开展180万立方烟气的活性炭法多污染物协同治理及资源化半工业化试验,并在宝钢湛江建立示范工程,叶恒棣同志在现场常住数月,起早贪黑指导调试,过程中顶住了台风袭击,投产时各项指标居国际领先水平,随后又将全球首创的串联式复合工艺技术推广应用于上海宝钢,实现了硫、硝、二噁英、粉尘、重金属、挥发性有机物和氟化物等多污染物的深度协同净化,达到了国家超低排放要求,副产物得以高价值资源化利用。在此基础上,提出了钢铁厂多工序烟气低成本净化整体解决方案,发明了活性炭法“分散吸附,集中解吸”专利技术,并在永锋钢铁实现工业化应用,为未来智能钢厂各工序烟气集中控制、集中治理指明了方向。

宝钢湛江烧结烟气净化工程

      2、产生的经济效益、社会效益和环保效益方面。成果在宝钢形成良好的示范效应后,在国内市场广泛打开局面,环保重点关注城市应用覆盖率达60%,并签订了俄罗斯耶弗拉兹钢铁集团最大的烧结烟气净化综合体项目,成果推广为所在单位新增销售额近100亿元。应用单位烧结生产由超低排放改造前的白烟滚滚到改造后的“无烟”生产,实现了我国钢铁冶金废气治理又一次里程碑式突破,成果推广大幅削减了污染物排放总量,每年减排二氧化硫130万吨,减排氮氧化物50万吨,减排粉尘30万吨,为我国削减雾霾,打赢蓝天保卫战做出了积极的贡献。叶恒棣以第一作者出版专著《钢铁烧结烟气全流程减排技术》,主编了《活性炭法烧结球团烟气净化工程设计标准》。

      (二)在行业率先开展超低温SCR脱硝技术、CO催化氧化技术研究

提出了超低排放背景下的单级活性炭+CO催化氧化释热耦合低温SCR脱硝前瞻性整体解决方案,在完成实验室研究的基础上,主导在太钢建成了国内首个超低温SCR烟气净化中试装置,并于2020年12月在宝钢湛江建成了示范工程,烟气入口温度低至150~180℃,出口浓度达到超低排放要求。此外,还主导在宝钢湛江推进CO催化氧化释热与低温SCR脱硝协同一体化技术的半工业化试验,以期治理烟气中有毒气体的同时,充分利用其释放的潜热减少SCR脱硝的运行成本。

      三、构建了以烧结工序为中心,协同处置钢铁流程及城市难处理固废并资源循环利用的技术路线,发明了协同处置工艺装备及系列界面技术,为促进钢铁成为“无废”工业及与城市共融共生做出了贡献

钢铁流程产生的固废量大,达600-800kg/t钢,渣类固废已基本资源化利用,但尘泥及有机固废危害大、处置难,是制约资源循环利用的瓶颈。依托湖南省重点研发计划项目,提出了以烧结工序为中心,固-气-液梯次协同处置冶金及城市难处理固废并资源化利用的技术路线,在国内外尚属先例。

      通过对冶金及城市难处理固废物相特征基础数据的研究,探明了固废中铁、碳、氢、钙等物质属性、能源属性以及富集的重金属、碱金属、卤素元素等毒害物质属性。基于烧结对原料成份波动容忍度高、工作温度高、废气净化装置完善的特点,研究了烧结微观气氛和温度场条件下固废物质、能源利用和毒害物质析出的机理,提出了通过预处理及优化热工制度,强化固废物质、能源利用,脱除毒害元素的系统方法。构建了以烧结工序为中心,固-气-液梯次协同处置冶金及城市难处理固废并资源化利用的技术路线,研发了低结圈回转窑火法预处理和湿法预处理工艺,发明了氯离子迁移调控及高盐废水逆向梯级提纯的技术及装备,开发了烧结主工艺、预处理工艺、烟气净化系统耦合及界面联结技术,实现了脱除固废中的重金属及有机物、碱金属及卤素元素并资源化利用,达到钢铁原料物尽其用、并协同处置城市固废的目标。为钢厂与城市共融共生奠定了技术基础。

永锋钢铁回转窑提铁降锌线改造项目

      叶恒棣坚守钢铁冶金环境工程37年,怀抱钢铁工业成为“无废”工业的梦想,把我国宝钢烧结工程建成了一个全球排放最少、资源利用效率最高、钢厂与社会资源共享的平台。作为国家博士后工作站企业导师、中南大学兼职导师、湘潭大学客座教授,先后与清华大学、浙江大学、中南大学、湘潭大学联合培养博士后3名,博士4名,硕士8名,每年组织两次行业技术交流年会或国际高峰论坛,作为核心期刊《烧结球团》总编和《钢铁》编委,致力于新理论新技术的传播,为行业培训了一批技术专才。

      创新之路无止境。叶恒棣常说,作为一名设计人,不仅仅要做“好”设计,还要做“新”设计,站在行业甚至是世界高度,用自主创新成果擦亮“国家队”金字招牌,持续彰显中国力量!