中冶赛迪60余年来持续专注于高炉技术的研发与创新，不断推进我国高炉实现高效长寿，让中国的大型高效长寿高炉走向世界。累计设计、建设了全球230座高炉项目，在各个炉容上均具有丰富的业绩，是全球承担4000m3以上大型高炉业绩最多的工程公司，设计或建设4000m3以上特大型高炉32座，其中国外7座（5000m3级4座），占国内总数的65%以上，占全球总数35%以上。

1 高炉高效冶炼理论及设计体系

中冶赛迪创建了以炉腹煤气量指数为核心的新指标体系，提出大型高炉炉腹煤气量指数的合理区间，为大型高炉实现高效低耗科学设计和生产指导提供了理论基础（图1）。

1.1 确立了以炉腹煤气量指数为核心的新指标体系

提出了炉腹煤气量指数和吨铁炉腹煤气量的新指标，建立了新的高炉高效低耗评价指标体系。炉腹煤气量指数用于表征炉腹煤气在炉缸断面上的空塔流速，将其控制在合理区间内可实现高煤气利用率。吨铁炉腹煤气量表征吨铁燃料消耗，从本质上评价了降低燃料比的相关调控技术的有效性。提出了最佳炉腹煤气量指数的控制区间，为设计和生产提供重要指导，可有效降低燃料比。

1.2 创建了大型高炉实现高效低耗的设计体系

研发了全套合理内型设计技术、合理炉型炉壁构造技术、独创炉腹板壁结合关键部位的炉型构造技术，形成了高效低耗的合理炉型设计，以及炉缸和炉身的长寿设计体系。并结合高炉高效低耗设计需求，建立了高炉配套系统能力计算模型，实施配套系统设计优化，实现了各系统间最佳匹配和整体能效的提高，为大型高炉实现高效低耗提供了设计技术保障。

1.3 主编高炉炼铁工程设计国家标准

中冶赛迪主编国家标准GB50427-2015《高炉炼铁工程设计规范》，广泛指导了炼铁行业高炉的工程设计。历时20余年自主研发“高效低耗特大型高炉技术”，解决了大型高炉稳定高效低耗生产的世界性重大技术难题，获国家科技进步二等奖，相关理论及技术体系纳入国家标准，为推动炼铁行业的高效低耗设计与建设提供了重要保障（图2）。

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2 高炉长寿技术理论及设计体系

高炉长寿技术主要包括炉缸长寿和炉身长寿技术（炉腹及以上），二者特点迥异又相辅相成。中冶赛迪从20世纪90年代自主设计宝钢3号高炉开始，历经近30年研究，建立了一整套高炉长寿技术理论及设计体系。

2.1 炉缸长寿技术理论及设计体系

1）炉缸长寿技术理论。提出炉缸保护层理论，完善凝铁保护层理论体系，提出了合理炉缸死铁层深度设计范围、合理的象脚部位和铁口区域耐材结构型式，能有效提高凝铁层的稳定性、确保有效保护炉缸，实现炉缸长寿。

2）炉缸长寿设计关键技术。开发了以传热体系为核心的炉缸设计关键技术，包括炉缸横型冷却壁技术、槽板（夹克式）冷却技术、引导锅底状侵蚀耐材结构技术、长寿陶瓷杯技术，并开发了炉缸长寿智能管理系统，可对炉缸炭砖情况实时预警，侵蚀原因在线分析（图3）。

3）首创炉缸“水汽学说”及炉缸长寿维护指导。业内首次提出“水汽学说”理论，剖析了水与气隙产生的辩证原理。首创炉缸排水技术，对国内几十座高炉开展排水指导，极大改善了高炉的炉缸状况。

2.2 高炉炉身长寿技术

针对炉身关键区域，中冶赛迪将厚壁高炉技术，铸铁冷却壁技术及冷却板技术进行了融合改进优化，实现了铸铁冷却壁、铜冷却壁、冷却板、板壁结合等冷却技术的全覆盖。

1）独特的炉腹板壁结合技术。该技术可稳定炉腹渣皮，冷却板与上部冷却壁形成渣皮附着三角区稳定结构，形成稳定炉腹角，同时可保护风口冷却壁及风口组合砖，有利于炉况稳定（图4）。

2）三段式炉身结构。通过对厚壁高炉侵蚀规律的研究，进行煤气流仿真，提出了流线型炉身结构，更符合高炉冶炼原理，促进煤气合理分布和炉料顺利下降，促进高炉顺行（图5）。

3）炉身全铸铁冷却壁技术及炉身板壁技术。中冶赛迪开发了具有稳定冷却能力的炉身全铸铁冷却壁技术，该技术在宝钢湛江钢铁、中天钢铁、日照钢铁等大型高炉应用，已有超过8年实绩，预期寿命可超过10年，上部寿命可达15年以上。首创了炉身板壁技术，在宝钢4高炉应用至今，已实现近20年炉身长寿目标。

3 中冶赛迪高效长寿技术应用效果

中冶赛迪的高炉系统长寿理论，尤其是炉缸、炉身关键部位的长寿设计经验和技术诀窍以及成熟的项目建设体系，已助力钢厂高炉实现安全、高效、长寿生产，并取得优异指标。近10年总承包或设计全铸铁冷却壁高炉18座，另有60余座高炉配置铸铁冷却壁加铜冷却壁，或少量铜冷却板。依据持续跟踪，高炉投产后总体运行效果良好。其中由中冶赛迪设计的宝钢3号高炉第1代炉役19年，本钢5号高炉第1代炉役17年，均创出远超设计的使用寿命。

华东某钢企3座2000m3级全铸铁冷却壁高炉，铸铁冷却壁温度长期控制低于400℃，炉腹炉腰铸铁冷却壁长期低于150℃，同时实现了峰值3.6的利用系数，燃料比月平均长期处于501kg/t以下，高炉投产至今4年，各项技术经济指标良好，冷却设备完好。

华北某钢企4座3000m3级全铸铁冷却壁高炉，长期使用经济料，月平均利用系数长期稳定在2.5，燃料比月平均490kg/t左右，铸铁冷却壁温度长期控制低于450℃。投产两年多，各项技术经济指标良好，冷却设备运行良好。

华南某钢企2座5000m3级特大型高炉，全铸铁冷却壁，投产至今8年来炉况顺行稳定，日均产铁量12000t，燃料比低于490kg/t，冷却设备运行情况良好。

西南某钢企4座高炉从2009年投产至今已近14年，炉壳发红零记录，冷却壁破损零记录。2020年中修时，炉身下部和炉腹区的铜冷却壁筋肋完好，镶砖大部分仍在，炉身中部及以上的铸铁冷却壁筋肋完好（图6）。

近年来，中冶赛迪还应邀对国内外其他单位设计的大高炉进行问题分析诊断，如沙钢5800m3高炉、美钢联格里3600m3高炉、韩国现代5250m3高炉等，对这些高炉的正常运行发挥了积极支撑作用。

高炉高效长寿是一项系统工程，是技术和生产管理的深度融合，需要设计、制造、施工与操作维护各个环节的紧密配合。中冶赛迪具有行业领先的高炉咨询、设计、项目建设及管理、调试开炉、生产稳定顺行、后期运营服务的高炉全生命周期服务能力，致力于将高效、低耗、长寿、绿色标杆项目的实践经验，在国内外高炉项目上进一步推广应用，持续开发应用低碳高炉等新技术，助力钢铁产业转型升级。

《世界金属导报》

2024年第32期 B16