2025冶金科学技术奖简介 | 氢基竖炉机电智慧施工技术研究及应用

一、项目背景

湛江氢基竖炉作为国内首座百万吨级氢冶金示范工程，是国内最大一条集成采用多气源，并最终采用全氢进行工业化生产、直接还原铁的生产线。该系统可同时使用焦炉煤气、天然气、氢气作为原料气，比例可灵活调整，具备从富氢、高氢至全氢还原的试验条件。

湛江氢基竖炉项目机电多专业施工协同效率低，介质管道焊接无损检测率质量要求高，核心设备安装精度高风险大，机电设备在动态高温、多相介质环境下维持长期系统运行的氢基竖炉化工环境下安全和稳定性的要求高，因其技术的创新性、生产的复杂性和没有可供借鉴的先例，让氢基竖炉技术团队开展氢冶金技术探索充满了挑战。

二、创新点与技术内容

钱国针对项目机电施工难点，聚焦氢基竖炉机电施工路由规划、核心设备精密安装、自动化系统高效集成三大领域，研发形成了一整套氢基竖炉机电智慧施工技术。

2.1 氢基竖炉机电管线高效安装技术

2.1.1 电缆敷设智能管理技术

传统电缆敷设人工管理的方式，存在信息传递滞后、标识不清导致重复敷设，手工抄写电缆卡和标签影响调试的问题，从而造成施工成本加大，工期延长后果。

自主开发了电缆敷设信息管理系统，集成数据管理、标签打印、二维码扫描功能。现场人员通过标签识别并与扫码录入敷设信息，彻底避免重复敷设，保证了电缆敷设数据统计及时，提升了调试校线效率和敷设准确率。

2.1.2 电缆敷设填充率智能监测技术

氢基竖炉电缆路由长，走向复杂，电缆敷设填充率失控影响电缆散热安全，人工高空检查的方式效率低、安全风险高

研发了电缆敷设管理监控装置，通过在电缆路由上布置传感器与监控，实时监测电缆敷设的填充率与平整度，规避了高空环境下长距离电缆敷设人工检查的安全风险，提升了检测效率改变了电缆敷设填充率人工检测的方式，将电缆桥架内电缆填充率控制在合理范围之内，确保了电缆在桥架内空位散热的要求。

2.1.3 电缆桥架模块化快速安装施工技术

氢基竖炉工艺气体管廊桥架路由多层、多分支、空间受限，传统现场逐根安装作业方式存在高空作业量大、焊接环境差（风、雨、高空）、焊接质量难以稳定控制以及电气仪表管线安装、仪表设备高空安装导致的施工周期长。项目组经多次讨论攻关，最终采用多专业模块化安装施工方式，桥架的精度控制将直接影响整体安装的质量。

针对传统支架人工“地面组装，卷尺测量”的施工方式，工效低，支架平整度质量误差大的难题，研发了桥架支架模块化工装台，通过工装台挡块定位，实现了桥架支架高精度批量化拼装，大幅提升了桥架安装质量和施工效率，电缆桥架一次验收合格率100%。

2.1.4 金属材质介质管道智能化焊接辅助技术

氢基竖炉介质管道规格类型多，施工采用化工标准，焊接质量要求高，无损检测比例100%，且人工调节焊接参数精度不足，影响焊缝质量。

设计了自动焊机电路控制系统，通过双闭环PID控制策略，自动识别管道壁厚，实现熔深与熔宽解耦自动调节，精准控制焊接电流、电压、行走速度、保护气体流量等参数。最终焊缝无损检测一次合格率100%，保证了管道试压一次成功。

2.2 氢基竖炉核心设备智慧安装技术

2.2.1 氢基竖炉炉壳安装在线监测调整技术

竖炉设备高，重量大，安装精度直接决定了气体还原反应效率及安全性，常规安装方式难以满足精准定位的问题。

研制了一套传感器定位设备及系统，实时监测设备安装过程中的重心、位移、角度、风速等关键参数，动态指导安装，确保了竖炉设备安全精准落位。

2.2.2 电气盘柜安全快速高效精准安装技术

传统电气盘柜采用液压小车和滚杠进行人工搬运，用撬棍和水平仪进行调平，施工效率低、质量不达标，搬运过程中由于重量大，极易发生倾倒造成人员伤亡。

发明了门吊型盘柜搬运装置，具有重心稳，抬升、移动、调平的功能，实现了盘柜的快速安装落位，降低了人工成本，提升了工效和电气盘柜的安装质量。

2.3 氢基竖炉机电设备智能运维技术

湛江市位于中国广东省西南部，北回归线以南，三面环海，受大陆性和海洋性气候共同调节，形成独特的热带和亚热带季风气候，具有高温、高温、高盐雾“三高”的特点，严重威胁机电设备的平稳运行。

2.3.1 电气柜智能通风散热设备和智能温湿度监控系统

发明了一种电气柜智能通风散热装置和智能温湿度控制系统，基于环境微变化感知，自适应调控电气室和柜内温湿度及空气质量，智能联动空调、除湿设备的启停，实现了“除尘、除湿、散热”一体化智能管控，保证了机电设备最佳运行环境。

2.3.2 测试脏湿气体仪表导管的反吹装置

氢基竖炉高精度仪表导管易堵塞、影响精度，针对此问题发明了测试脏湿气体仪表导管的反吹装置，支持远程控制，定时或按需对脏湿气体流经的高精度仪表导管进行高效清理，确保导管长期清洁干燥，保障测量准确性与系统安全。

三、知识产权及第三方评价

项目完成人共申请专利13件，发明专利7件、实用新型专利6件，主编团体标准1项，参编团体标准1项，参编团体标准、行业标准各1项，形成企业作业指导书2项，企业工法3项。成果经行业专家评价，技术水平达国际先进水平。

四、推广应用情况

创新成果在马钢新建6 # 镀锌线项目、无取向硅钢产品结构优化项目、新疆和田县火烧云铅锌冶炼项目及衢州元立新建1*1280m³高炉及其配套的公辅设施总承包工程等项目上推广应用，该技术为项目减少了施工工期，同时降低了施工风险，提升了企业竞争力。

技术的成功应用为氢基竖炉顺利投产提供了技术支撑，确保了机电工程安装质量及工期，形成的团体标准、工法，填补了百万吨级氢冶金机电施工技术标准国内空白，为行业类似项目的高质量建设提供了权威依据。有力支撑了项目最终实现“零碳”冶炼目标，推动钢铁行业绿色低碳转型。项目成功投产获央视专题报道，树立了氢冶金领域机电智慧化施工运维的新标杆，引领行业技术进步。

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