四十載耕耘 中冶華天煤氣柜技術跑出“加速度”

協(xié)會秘書處     發(fā)布日期：2022-05-26

從上世紀80年代至今，中冶華天與煤氣柜結緣已有近40年，可以說，煤氣柜技術的開拓創(chuàng)新與華天的成長一路同行。作為國內最早開始煤氣柜業(yè)務的企業(yè)之一，中冶華天見證了我國煤氣柜技術的發(fā)展，領跑了煤氣柜從多邊形稀油密封型到圓筒形稀油密封型，從兩段式橡膠膜密封型到單段式橡膠膜密封型幾代產品的更迭；華天的煤氣柜研發(fā)團隊秉承著開拓創(chuàng)新的信念，懷揣著讓煤氣柜技術不斷突破的目標，如今已成為國內外煤氣柜領域的領軍者。

搶抓行業(yè)機遇，艱苦創(chuàng)業(yè)

鋼鐵工業(yè)是國家發(fā)展的基石，而煤氣是冶金企業(yè)的二次能源，充分地回收以及高效地利用煤氣資源是鋼鐵企業(yè)日益關注的“節(jié)能減排、降本增效”的重要手段，對企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展意義重大。

煤氣柜的作用主要有兩個：一是儲存煤氣，通過快速吞、吐煤氣，調節(jié)瞬時煤氣波動，“削峰填谷”，實現“零”放散；二是穩(wěn)定煤氣管網壓力，提高煤氣利用效率。因此，煤氣柜對企業(yè)能源系統(tǒng)的平衡和調節(jié)起著至關重要的作用。

上世紀80年代，我國煤氣柜的使用方興未艾，很多技術都是空白。站在當時鋼鐵企業(yè)能源改革的路口，華天人縱觀鋼鐵行業(yè)格局，緊抓鋼鐵市場機遇與挑戰(zhàn)，堅定不移地把握住了煤氣柜這個著力點，開始了煤氣柜開發(fā)工作。

當時的工作條件特別艱苦，沒有計算機和網絡，資料也非常缺乏，以張昌明和姜德進等為代表的第一代專家就在這樣艱苦的環(huán)境中“白手起家”，他們積極搜集資料，千方百計地創(chuàng)造條件開展工作，以嚴謹的工作態(tài)度校核一個個計算公式、一個個數據，憑借著赤誠之心為華天的煤氣柜初期創(chuàng)業(yè)開辟了一片天地。

隨著技術的積累，華天開始承接多邊形稀油煤氣柜的工程設計。1986年，第一座由華天自主研發(fā)的5萬立方米多邊形高爐煤氣稀油柜和焦爐煤氣稀油柜先后在濟南鋼廠建成，而兩座稀油柜也成為了當時濟南市城市煤氣工程的一個重要組成部分。這兩座煤氣柜采用了先進的彈簧密封裝置、內部吊籠自動跟蹤、全焊結構等新技術，氣柜的設備、材料、密封油全部國產化，設計水平已達到當時國內領先水平。這為華天在鋼鐵行業(yè)的煤氣柜領域的發(fā)展奠定了扎實的基礎，同時收獲了1990年山東省科技技術進步二等獎。

“首戰(zhàn)告捷”彰顯了華天在煤氣柜建設上的實力，也在我國煤氣柜建設歷史書寫了重要的一筆，更堅定了研發(fā)團隊積極拓展市場、走創(chuàng)新之路的決心。隨后，華天步步為營，二十多座多邊形密封型稀油柜紛紛在南京鋼廠、萊蕪鋼廠、三明鋼廠、沙鋼等鋼鐵企業(yè)建成。

競爭中尋突破，持續(xù)創(chuàng)新

2000年后，鋼鐵企業(yè)市場規(guī)模不斷擴大，煤氣柜也隨之進入了快速發(fā)展的黃金階段。10萬立方米～20萬立方米的多邊形稀油柜不斷建成，與此同時，市場上來自中冶集團的兄弟單位的競爭越來越激烈。當時，公司主推多邊形稀油柜，國內外一直認為該種氣柜的儲氣壓力不超過8千帕，低壓煤氣柜意味著單位容積的儲氣量少，儲氣效率較低。而此時，兄弟單位推出的圓筒形稀油柜的儲氣壓力已經突破8千帕。理論上，圓筒形氣柜似乎受力更合理些，但制造、運輸乃至現場安裝，要保證形成一定精度的圓筒，必然導致耗鋼量增加和施工難度的增加。而多邊形稀油密封儲氣柜在提高壓力的情況下，除耗鋼量略有增加外，結構形式基本相同，因此在制作、安裝和運行維護等各個環(huán)節(jié)相對簡單且保證質量。

市場的競爭推動，加速了技術創(chuàng)新。為鞏固華天在煤氣柜領域的優(yōu)勢地位，2003年，以徐華祥和徐慶余為代表的第二代接班人開始向高壓多邊形稀油柜發(fā)力。實現多邊形稀油柜的高壓化，核心是保證活塞密封性和柜體的受力，他們以此為突破點，通過改進活塞結構、采用力學計算，最終設計出高壓多邊形稀油柜。

2006年，華天自主開發(fā)的20萬立方米多邊形高爐煤氣稀油柜在馬鋼新區(qū)建成投產，該煤氣柜10千帕的設計壓力成為了當時國內外之最。在調試過程中，對側板和立柱的應力等進行了現場實測，氣柜的活塞傾斜度、油泵啟動次數等各項運行指標完全滿足設計要求。此工程也不負眾望，一舉攬下2008年度冶金行業(yè)優(yōu)秀工程設計一等獎、中冶集團優(yōu)秀工程設計一等獎和安徽省科學技術進步二等獎等多個獎項。

2009年，煤氣柜研發(fā)團隊再次刷新記錄，設計壓力為12.5千帕的30萬立方米多邊形稀油柜在萊鋼建成投產，該氣柜創(chuàng)國內外唯一最大容積、最高壓力。該項目也喜獲2011年度冶金行業(yè)部級優(yōu)秀工程設計二等獎，煤氣柜課題組獲中冶華天2007年科技成果獎。

“金杯”“銀杯”遠不及業(yè)主的“口碑”，華天實現了多邊形稀油柜的高壓化，讓別人質疑的不可能得以實現，同時也讓華天牌多邊形稀油柜享譽業(yè)內，更有不少鋼鐵企業(yè)慕名而來，甚至直接帶著定金簽訂項目合同。

堅持未雨綢繆，厚積薄發(fā)

凡事預則立，面對已有的喜人成績，以及外部逐漸加碼的競爭，煤氣柜研發(fā)團隊思考若想更廣泛的占有市場，應該做的不是“有什么，干什么”，而是“缺什么，補什么”。孜孜以求的華天人百尺竿頭，更進一步，2008年開始向圓筒形稀油柜的研發(fā)工作繼續(xù)發(fā)力。

功夫不負有心人，2012年，柜容為10萬立方米、工作壓力為12千帕的圓筒型高爐煤氣稀油柜在山東傳洋鋼鐵建成，雖是公司建設的第一座圓筒型稀油柜，但其性能卻超過市場上同類型氣柜。同年，又有4座性能參數的圓筒型稀油柜也紛紛落成。

本著“技術開發(fā)適應市場需求，并盡快轉化為生產力”的原則，經過研發(fā)人員的不懈努力，圓筒形稀油柜的技術開發(fā)突飛猛進。2012年至今，中冶華天開發(fā)的高壓圓筒形煤氣柜容積從10萬立方米至30萬立方米已有十余座，產品也從一種多邊形稀油柜到兩種柜型供選擇，豐富了公司煤氣柜產品，讓市場競爭力更強。

作為當時動力室負責人的徐華祥，同時在思考一個更重要的問題，就是煤氣柜的技術如何接班？經過認真思考，他采取了充分調動研發(fā)小組積極性的激勵措施，一是讓師傅帶徒弟，推薦年輕人擔任項目經理和總設計師，給年輕人提供發(fā)展的平臺和空間，培養(yǎng)年輕人勇挑重擔的責任感；二是采取激勵措施，薪酬向骨干研發(fā)人員傾斜，發(fā)揮開發(fā)小組的主動性和創(chuàng)造性。

通過幾年的努力，年輕人已經把接力棒抓在手里，順利完成了干式煤氣柜技術的新老交接，第三代的接班人龍志峰、陳祥勇和羅守龍等年輕同志如今已成為該技術的骨干力量。

參與制定標準，做排頭兵

2015年，中冶華天作為第一主編單位編寫的國家標準《鋼鐵企業(yè)煤氣儲存和輸配系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB51128-2015）發(fā)布，整個規(guī)范從立項到完成共歷時6年，它的發(fā)布實施填補了該領域的國內空白。與此同時，華天還主編了5項行業(yè)標準，參編了6項國家標準。

俗話說“一流的企業(yè)制定標準”，標準是構成國家核心競爭力的基本要素，是規(guī)范經濟和社會發(fā)展的重要制度，通過主編參編各項國家、行業(yè)標準規(guī)范，與各單位、行業(yè)專家交流合作，展現了華天品牌，提高了華天在市場認可度和技術競爭力。

當初，在確定《鋼鐵企業(yè)煤氣儲存和輸配系統(tǒng)設計規(guī)范》主編單位時，為把握住這次話語權，有兩家實力不俗的兄弟單位也來競爭主編資格。但憑借華天在煤氣技術領域的權威地位和業(yè)績這些加分項，最終才順利成為主編單位。

2018年，中冶華天又開始主持編寫國家標準《鋼鐵煤氣儲存輸配通用規(guī)范》，該標準制定后，將進一步鞏固公司在鋼鐵煤氣領域技術標桿的地位?！坝辛私饎傘@，敢攬瓷器活”，制定了標準，技術更要不斷領先，要成為名副其實的行業(yè)“排頭兵”。

研發(fā)引領市場，當先行者

前幾年，鋼鐵行業(yè)進入產能過剩的寒冬，各大設計院面臨著項目少的困境，但同時，煤氣柜由于能為企業(yè)節(jié)能減排也迎來了新機遇。單段柜在介質和環(huán)境適用性、運行穩(wěn)定性、安全性和經濟性等方面遠遠優(yōu)于其他煤氣柜，因此不斷追求創(chuàng)新和突破的煤氣柜研發(fā)團隊再次揚帆起航，于2012年拉開了單段式橡膠膜煤氣柜研發(fā)工作的帷幕，就在次年2月，由華天設計的5萬立方米轉爐煤氣柜和8萬立方米高爐煤氣柜在新疆喀什鋼鐵成功建成。

在此之前是圍著市場轉，客戶需要什么產品和服務，就供給什么產品和服務。此時，華天擁有行業(yè)內最強的技術積累和科研能力，應該去引領市場需求、創(chuàng)造市場需求、主導市場需求。認識到單段柜勢必越來越受到市場的青睞，而擴大其市場首要的是實現單段式橡膠膜煤氣柜的大型化，而實現單段柜的大型化絕非易事，為了保證活塞在運行過程中的穩(wěn)定性，必須進行合理的結構設計，而國外的大型柜容均采用厚壁側板，鋼材耗量很大。

于是，華天聯(lián)合組建了產、學、研相結合的研發(fā)團隊，在理論層面，與安徽工業(yè)大學緊密合作，依托流場仿真模擬技術，創(chuàng)建了單段式橡膠膜煤氣柜的流場模型，研究了多種因素對煤氣柜內部流場的影響，同時采用有限元力學軟件模擬計算了大型的高壓高速單段式橡膠膜煤氣柜受力情況，分析了煤氣柜關鍵部位的受力情況，為新型煤氣柜工程化提供了理論依據；在設計研發(fā)上，基于理論研究做了一系列的創(chuàng)新工作，包括首創(chuàng)的“門”型活塞圍欄、隔離緩沖式活塞墊梁、連接式波形板等多項集成的煤氣柜結構設計，解決了大型高壓煤氣柜在高速運行過程的穩(wěn)定性、安全性問題，為實現大型化、高壓化和高速化做了好的支撐。

2015年1月，得知羅源閩光鋼鐵公司有新建煤氣柜的需求，華天主動邀請其加入到研發(fā)團隊中，讓業(yè)主更深入了解我們研發(fā)的內容和過程，也讓業(yè)主對產品更放心。2015年12月，中冶華天總承包12萬立方米高爐煤氣柜在羅源閩光鋼鐵公司建成投產。該氣柜是當時國內儲氣容量最大、儲氣壓力最高、活塞速度最快的單段式煤氣柜，這座設備全部國產化的薄壁有立柱型單段柜與國外厚壁無立柱型單段柜相比，柜體節(jié)省投資達30%以上，施工工期也減少了約30天。中冶集團組織的成果鑒定認為，該技術處于國際領先水平，單段式煤氣柜實現了零動力消耗、日常零維護、零污染和排放的“三零”目標，具有適應性廣、運行速度快、經濟性好、安全性高、維護方便等優(yōu)勢，它的應用標志著我國煤氣柜技術已躋身于世界前列。該技術獲得了中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會2018年冶金科學技術二等獎、2017年中冶集團科學技術進步二等獎，單段式柜開發(fā)團隊也因此獲得公司2018年“科技創(chuàng)新先進團隊”。

革新面向需求，實現“共贏”

2016年，常州中天鋼鐵10萬立方米稀油柜種種問題凸顯，已經面臨“癱瘓”，中天鋼鐵決定在原有位置新建一座稀油柜。得到這個消息后，華天立即派專家團隊前去極力爭取，向業(yè)主提出了經過技術論證，但國內未曾有過的“稀油柜改單段柜”的改造方案。中冶華天提出的方案不但可將稀油柜最終改造為優(yōu)勢明顯的單段柜，而且可以顯著地縮短建設周期，極大的節(jié)約投資成本。經過一番深入交流后，業(yè)主對方案非常感興趣，華天乘勝追擊，邀請業(yè)主方去考察開發(fā)的單段式煤氣柜，最終贏得了高度認可，當即決定由公司完成稀油柜改單段柜的設計工作。2017年7月，國內外第一座由10萬立方米稀油柜改造成的7萬立方米單段柜在常州中天鋼鐵投產，2018年，邢臺德龍鋼鐵相同規(guī)模氣柜改造也成功完成。

2020年，中冶華天總承包國內外首座20萬立方米稀油柜改造成10萬立方米單段柜在福建三鋼閩光股份有限公司投運，再次刷新了稀油柜改造成單段柜的世界紀錄。這個項目的成功，意味著公司在稀油柜改造成單段柜的領域已經形成專有技術，也成就了一個“雙贏”的故事。

2019年5月投產的長江鋼鐵16.5萬立方米單段式高爐煤氣柜，再次刷新國內外單段式煤氣柜儲氣容積和設計壓力的最高紀錄。據統(tǒng)計，自2012年華天開始廣泛推廣大型高壓高速橡膠膜煤氣柜以來，累計建成和在建的單段式橡膠膜煤氣柜共25座。

回首這40多年，中冶華天設計和總承包的煤氣柜已達160座，單段式橡膠膜煤氣柜和多邊形稀油柜的國內市場占有率當屬第一，煤氣柜已經成為華天的“名片”之一。其中，單段式橡膠膜煤氣柜，東到江蘇、南到福建、東北到黑龍江、西北到新疆，早已遍布全國，柜容從30000立方米到165000立方米、壓力從2千帕到12.5千帕，實現全業(yè)績覆蓋。

風雨兼程四十載，中冶華天煤氣柜研發(fā)團隊凝心聚力，不斷在核心技術和核心產品上激流勇進，牢牢占據煤氣柜前沿陣地，一次次成功續(xù)寫再拔高、再創(chuàng)新、再突破的故事，在實現中冶華天綠色高質量發(fā)展征程上大放異彩！（來源：中冶華天 王思佳）