中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
記者 徐可可 報道
Bentley 供圖
2024年10月9日，基礎設施工程軟件公司Bentley公布了“2024 基礎設施數字化光輝大獎賽”獲獎名單。在這場匯聚全球頂尖基礎設施數字化項目的盛會上，中國項目表現亮眼，共有6個項目從來自36個國家和地區的250個參賽項目中脫穎而出，榮獲大獎。
其中，中冶京誠工程技術有限公司憑借“BIM技術在全球首例氫冶金工程示范項目設計、施工、運維的綜合應用”項目，榮獲了創始人榮耀獎。這一獎項由Bentley軟件公司創始人親自選出，頒發給少數示范性項目、個人和組織，以表彰他們踐行了為提高生活質量而推進全球基礎設施建設的使命。
“基礎設施數字化光輝大獎賽”作為Bentley軟件公司主辦的年度賽事，自2004年創立以來，始終致力于表彰基礎設施領域的數字化進步，覆蓋全球范圍內的基礎設施行業各個類別。2024年的頒獎典禮在加拿大溫哥華舉行的Bentley縱覽基礎設施大會上舉行，獨立評審團經過嚴格篩選，最終從12個類別的36個決賽入圍項目中評選出了獲獎者。值得一提的是，中冶南方工程技術有限公司的“鋼鐵EPC項目全過程數字化創新應用”也是決賽入圍項目之一。
這兩個項目不僅展示了中國冶建企業在數字化轉型方面的卓越成就，還體現了數字化技術創新應用對于提升鋼鐵項目效能的重要性正日益凸顯。
圖為2024Bentley基礎設施數字化光輝大獎賽中國代表團
中冶京誠：將BIM技術深度應用于全球首例氫冶金
中冶京誠的獲獎項目——BIM技術在全球首例氫冶金工程示范項目設計、施工、運維的綜合應用，不僅展現了BIM（建筑信息模型）技術在復雜工業項目中的全生命周期管理能力，更是全球首次將BIM技術深度應用于氫冶金這一前沿領域，為實現鋼鐵行業的碳中和目標提供了寶貴的技術路徑和實踐案例。
從2021年5月10日開工建設，到2022年12月16日全線建成貫通，由中冶京誠總體設計的河鋼集團張宣科技氫能源開發和利用工程示范項目為世界氫能綜合利用解鎖了新應用場景。該工程在全球首次采用了以焦爐煤氣為還原氣體的高壓豎爐零重整氫冶金技術，工藝氣體中氫碳比高達8∶1以上，產品——綠色高純直接還原鐵金屬化率達到94%以上，達到國際一類標準；比同等高爐長流程生產每年減少二氧化碳排放達80萬噸，減排比例達到70%。這是氫冶金核心關鍵技術創新的重大突破，是中國鋼鐵史乃至世界鋼鐵史上由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”轉變的重要里程碑，引領鋼鐵行業邁入“以氫代煤”冶煉“綠鋼”的時代。
圖為中冶京誠“BIM技術在全球首例氫冶金工程示范項目設計、施工、運維的綜合應用”項目
在接受《中國冶金報》記者采訪時，中冶京誠工程數字化中心主任張鶴詳細介紹了該項目的數字化技術應用情況。他指出，該項目的主要思路是以自動化、信息化、數字化、智能化為指導路徑，以數字孿生成熟度模型為評價標準，構建全球首例氫冶金智能應用，實現涵蓋全工藝流程、全生命周期、全業務系統的智慧化管理。
該項目涉及跨學科、多領域的協作與創新，設計難點涵蓋基礎理論、工藝技術、工程設計、工程標準、技術經濟、環保以及工期等多個方面，主要面臨三大挑戰：一是工藝技術先進，設計水平要求高：氫冶金工藝涉及新技術、新裝備、新流程，技術涉及跨行業、跨領域、跨專業、跨學科。項目包含5大區域、10大系統、25個單元工序，工藝極其復雜，且要求最大化利舊原高爐場地設施，平面布置受到極大約束。二是工程設計安全要求高：項目是全球首次嘗試以富含60%氫氣的焦爐煤氣作為冶金還原氣的大規模應用項目，保障富氫氣體儲配和氫還原安全生產極具挑戰性。三是協同設計管理要求高：項目打破傳統鋼鐵工程設計流程與專業分工，設計周期短且工作量大，29個設計專業交叉設計，設計管理和專業協同難度極大。
“對于這個項目而言，實現工藝的核心裝置是氫基豎爐。該裝置位于一個120多米高的鋼結構塔架內，需安裝近2000臺設備，涵蓋9大介質系統，周邊配套建設涂覆裝置、上料裝置和成品運輸、儲存裝置等，整體結構相當復雜。雖然我們缺乏相關經驗，但這些年積累的三維數字化設計經驗為我們提供了有力支持。在項目實施過程中，我們逐漸掌握了如何利用數字化優勢，以更好地推動項目落地?！睆堹Q表示。
“數字化技術幫助我們實現了方案的精準設計優化和與現有廠區的更好融合，從而確保了項目的順利落地。其中，我們利用 Bentley 的設計、施工管理和數字孿生技術來簡化工作流并進行施工模擬?！睆堹Q進一步說道，“從數字化設計到數字化交付，再到數字化工廠的運營，這一整套流程在后期運營和管理中發揮了巨大作用。項目投產一年多以來，未發生任何安全事故和質量事故，產品合格率達到了100%，這無疑是一個非常成功的項目。”
張鶴認為，數字化技術在這個項目上的全面應用，也為這一具有里程碑意義的改革性、顛覆性冶煉技術帶來了廣闊的發展前景?！斑@個項目是鋼鐵行業實現低碳生產的重要路徑，其生產模式具有很強的推廣和復制潛力。數字化技術的整套模型能夠更好地幫助氫冶金項目在更多地方實施和推廣。”他說。
中冶南方：數字化創新應用助推復雜EPC鋼鐵項目高效實施
中冶南方在玉溪市承建的鋼鐵EPC項目憑借其全過程數字化創新應用，成功入圍光輝大賽決賽。該項目毗鄰三個國家級自然保護區，需要在0.7平方公里的土地上同時建造4座高爐、4座轉爐以及原料廠和軋鋼廠等設施，設計、施工、管理難度極大。作為云南省“四個一百”重點項目和玉溪市打造綠色鋼鐵產業的“一號工程”，該項目的成功實施，是中冶南方在數字化轉型中的一次重要實踐。
圖為中冶南方“鋼鐵EPC項目全過程數字化創新應用”項目
該項目面臨的挑戰主要體現在三個方面：一是項目規模龐大，管理難度大。本項目同步建設4條鐵、鋼產線，3年設計建設周期，50多家參與單位，管理難度極大。二是地形工藝復雜，設計難度高。項目地處山區，地質條件復雜，煉鐵、煉鋼工藝和設備、管道、結構等體量大、交叉多、不規則，設計需整體考慮鐵鋼工序滿負荷、突發故障等多工況下原燃料、鐵水、鋼水的生產調度管理，設計難度大。三是施工難度大，涉及超高吊裝、超大異形構件、大跨度通廊等高平臺、大體積、大跨度、深基坑相關的眾多危大工程。
中冶南方BIM中心主任褚學征在接受《中國冶金報》記者采訪時表示，面對挑戰，中冶南方組織了BIM團隊，與Bentley公司深入合作，實現了項目的一體化設計、精細化建造和綠色化運維。
在一體化設計方面，中冶南方利用Bentley的MicroStation設計軟件平臺，實現了二維、三維一體化設計。通過參數化設計和流程再造，極大地減輕了設計人員的工作量，提升了設計效率25%~30%。褚學征指出，Bentley軟件的靈活性和穩定性，以及大模型的承載能力，為項目的成功實施提供了有力保障。
在精細化建造方面，中冶南方自主采買主材，并通過Bentley設計軟件精確統計材料用量，實現了對100多家施工單位及供貨商的數字化管控。這不僅解決了施工材料應用方面的浪費問題，還節省了約4000萬元~5000萬元的管理費用。同時，通過數字化手段優化場地利用、材料堆放和人員管理，提高了建造效率。
在綠色化運維方面，中冶南方充分利用了設備屬性，通過Bentley的iModel格式將其數據傳遞到運維平臺中，減少了數據錄入工作，避免了數據不一致的情況。通過實時監控高爐、轉爐等設備的運行情況，可以及時調配生產所供給的能源，為業主提供更好的集約化生產建議。此外，中冶南方還采用全三維設計，在設計過程中就考慮到節能減排，通過Bentley的AutoPIPE進行三維計算和仿真，優化了管道布置、除塵設備和關鍵設備的效率，減少了碳排放。
“項目建成后，我們采用了激光點云掃描技術，與三維建模進行實景還原對比，重合度高達92%以上。這不僅驗證了精細化設計和系列化參數化設計的準確性，還為項目帶來了可視化的、成本可控的高質量設計成果?！瘪覍W征表示。
在數字化交付方面，中冶南方最終采用Bentley的iModel格式進行交付。該格式不僅提供了幾何模型，還包含了數字化的屬性和模型標準，使數據更完整、更易于導入業主的平臺中。
對于未來如何支持智能運營和維護，褚學征表示，Bentley已經擁有非常好的數字化數字孿生平臺，并與許多主流的BIM格式軟件兼容。此外，Bentley還收購了Cesium等優秀平臺，為智能化的運維和可視化的顯示提供了更好的解決方案。中冶南方將積極與Bentley合作，共同推動智能化的運營和維護工作的發展。
中冶京誠和中冶南方的兩個成功案例，是中國企業與Bently攜手合作結出的碩果?！霸贐entley每年舉辦的數字光輝大獎賽上，中國一直扮演著重要角色。今年，Bentley中國在多個主要行業如電力、排水、新能源、交通、物流、運輸以及工廠流程等領域都有典型的客戶項目參與，展示了中國基礎設施行業數字化建設的成果，并向全球分享了中國特色的數字化轉型實踐。同時，中國客戶也能從其他國家客戶身上學到新的產品和方法，為國內的數字化轉型帶來啟示和幫助?！盉entley全球高級副總裁、大中華區總經理李旭東表示，展望未來，Bentley將繼續以全球領先技術+本地全面服務，助力中國企業探索數字化技術的應用，為全球基礎設施建設貢獻更多的智慧和力量。
據悉，Bentley縱覽基礎設施大會上公布了建立開放數據生態系統，推出具有生成式人工智能的OpenSite+土木場地設計新型應用程序，以開放數據與人工智能結合助力提高資產性能等一系列新的技術舉措，與業界用戶攜手打造可持續發展基礎設施。
