我國大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀分析及展望

1、我國大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀分析及展望張壽榮姜曦4000立方米以上大型高爐是高爐煉鐵先進(jìn)技術(shù)的集中體現(xiàn)，大型高爐相對(duì)于容積小的高爐，單位爐容投資經(jīng)濟(jì)、能耗低、環(huán)境負(fù)荷低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高。2000年以來，隨著鋼鐵需求的迅猛增加，一批4000立方米以上大型高爐在我國相繼投入運(yùn)行。通過煉鐵工作者的不懈努力，近年來，我國在大型高爐的生產(chǎn)管理和操控技術(shù)等方面取得了突出的成績和效果。本文通過對(duì)我國4000立方米以上大型高爐的裝備水平、原燃料指標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行分析,對(duì)存在的問題提出了一些改進(jìn)建議，并對(duì)煉鐵的發(fā)展進(jìn)行了一些展望，希望對(duì)我國高爐煉鐵的發(fā)展有一定的借鑒意義。一、我國大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀（一）裝備水平2

2、000年以來，以首鋼京唐5500立方米高爐為代表的一批大型高爐在國內(nèi)相繼投入運(yùn)行。截至2016年底，4000立方米級(jí)以上大型高爐達(dá)到22座，高爐的大型化和自主創(chuàng)新成為這一階段高爐煉鐵發(fā)展最主要的特點(diǎn)。隨著高爐操作、管理理念的不斷改進(jìn)，裝備水平也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，爐頂料面監(jiān)控、水溫差在線檢測(cè)、爐缸侵蝕模型、風(fēng)口監(jiān)控、煤氣在線檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)不斷得到推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)意義上的高爐“黑匣子”逐步向“透明化”的方向發(fā)展，一大批國產(chǎn)高爐設(shè)備設(shè)施已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。然而，與西歐、日本等鋼鐵工業(yè)發(fā)展先進(jìn)國家、地區(qū)相比，我國在高爐大型化方面還有很大的差距。據(jù)統(tǒng)計(jì),2015年我國擁有煉鐵高爐將近1500座,平均

3、爐容僅770立方米。西歐1990-2008年，高爐平均爐容由1690立方不擴(kuò)大到2063立方米，日本1990-2008年平均爐容由1558立方米擴(kuò)大到4157立方米（二）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)近年來，我國大型高爐的操作管理水平在不斷提高，指標(biāo)在逐步優(yōu)化。2015年我國4000立方米級(jí)以上高爐平均利用系數(shù)為2.07噸/（立方米.天），高于同期8本同級(jí)別大型高爐1.93噸/（立方米.天）的利用系數(shù)，這一方面反映出我國大型高爐的操作管理及順行程度已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但是從另一方面也反映出我國高爐操作上更追求產(chǎn)量，這可能是受鋼鐵需求大幅增加、長期以來形成產(chǎn)量至上的操作思路影響。2015年我國4000立方米級(jí)

4、以上高爐的平均燃料比為510.74千克/噸，平均焦比為345.4千克/噸，平均煤比為156.18千克/噸。平均焦比較4年前增加了5.52千克/噸，但是平均工序能耗（標(biāo)準(zhǔn)煤）卻比4年前降了12.47千克/噸，達(dá)到了380.99千克/噸。這反映出我國大型高爐在操作管理上更加科學(xué)，更加注重適宜煤比和能耗的控制。2016年上半年我國大高爐的焦比較2015年增加了2千克/噸，噸鐵能耗則基本持平。焦比增加的原因主要還是受新投產(chǎn)高爐焦比高的影響。表1為我國20座4000立方米級(jí)以上大高爐2016年上半年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。表1我國20座4000立方米級(jí)以上大高爐2016年上半年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)平均值指標(biāo)平均值指標(biāo)

5、平均值利用系數(shù)/噸（立方米天）-12.085焦比/千克噸-1349.4煤比/千克噸-1159.76燃料/千克噸-1517.1能耗/千克標(biāo)準(zhǔn)煤噸-1384.70煤氣利用率/%48.21富氧率/%3.36風(fēng)壓/千帕404.62頂壓/千帕172.32煤粉灰分/%9.37煤粉揮發(fā)分/%18.33焦炭灰分/%11.94焦炭含硫量/%0.69焦炭粒徑/毫米51.06鐵料粒徑/毫米20.72渣量/千克噸-1297.73二元堿度1.18鐵水含桂量0.42鐵水溫度/攝氏度1502.6鐵水含硫量/%0.0307一級(jí)品率/%74.73近兩年，隨著企業(yè)經(jīng)營壓力的增大，成本意識(shí)在高爐的日常操作管理中逐步占主導(dǎo)地位，大型

6、高爐也開始逐步嘗試所謂的“經(jīng)濟(jì)配料”，導(dǎo)致原燃料保障能力下降，大型高爐的波動(dòng)、失常也屢見不鮮，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)波動(dòng)加劇。事實(shí)上，大型高爐在各個(gè)企業(yè)的經(jīng)營管理以及生產(chǎn)組織中都處于核心地位，爐況一旦出現(xiàn)波動(dòng)，對(duì)整個(gè)公司的經(jīng)營績效、生產(chǎn)組織將造成嚴(yán)重影響，對(duì)高爐的長壽也勢(shì)必造成嚴(yán)重影響。穩(wěn)定順行是高爐最大的效益，對(duì)大型高爐尤其如此，高爐長壽創(chuàng)造的效益在日常操作管理中也往往很容易被忽視。因此，對(duì)大型高爐至關(guān)重要的“精料方針”必須堅(jiān)持，在努力降低鐵水成本的過程中，操作者應(yīng)更加注重爐況的長期穩(wěn)定順行及長期效益，在大型高爐具體的操作、管理方面應(yīng)更加精細(xì)，用精益化的思路管理和操作大型高爐。（三）原燃料指標(biāo)焦炭質(zhì)量

7、的優(yōu)劣，對(duì)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量和高爐長壽至關(guān)重要，對(duì)大型高爐影響更大。焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)包括化學(xué)成分、灰分、粒度、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和高溫冶金性能。2015年，我國大型高爐焦炭平均碳含量為86.53%，平均灰分為11.95%，平均粒徑為50.91毫米，平均M0為88.98%焦炭平均粒徑比四年前減小1.04毫米；2016年1-6月，焦炭的平均灰分為11.94%，含硫量為0.69%；焦炭平均粒度為51.06毫米，Mo平均為89.67%。焦炭平均粒度比2015年增加2.6毫米，M。增加1%說明各企業(yè)更重視焦炭質(zhì)量的改善和提升。煤粉的質(zhì)量，對(duì)高爐噴煤操作的穩(wěn)定順行、煤焦置換效果均有重要影響。對(duì)噴

8、吹煤粉質(zhì)量的總體要求是有害元素少、灰分低、熱值高、輸送性能好、反應(yīng)性和燃燒性高，而反應(yīng)性和燃燒性與煤的揮發(fā)分成正比。2015年我國大型高爐的煤粉平均灰分為9.37%，比四年前有所上升，揮發(fā)分為18.33%；2016年1-6月，大高爐的煤粉平均灰分為9.37%，揮發(fā)分為18.33%。由于鋼鐵產(chǎn)量大幅度增長，優(yōu)質(zhì)的鐵礦石資源日趨緊張，而且質(zhì)量和性能呈逐步下降趨勢(shì)。我國自產(chǎn)的鐵礦石品位較低，大部分的高品位鐵礦石需要從國外進(jìn)口，2015年我國的鐵礦石對(duì)外依存度已達(dá)到84%。大型高爐要求噸鐵渣比小于300千克，爐料成分穩(wěn)定、粒度均勻、粉末少、冶金性能良好和爐料結(jié)構(gòu)合理。燒結(jié)礦作為高爐的主要含鐵爐料在歐洲

9、和亞洲盛行，而球團(tuán)礦作為主要爐料則在北美更普遍。2015年，我國大型高爐的爐料結(jié)構(gòu)為70.85%的高堿度燒結(jié)礦+20.9%的球團(tuán)礦+8.25%的塊礦，燒結(jié)礦占主導(dǎo)地位，因此對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的管理是大型高爐精料管理的主要內(nèi)容。2015年，我國大型高爐人爐鐵料的平均含鐵品位和鐵料的平均粒徑分別為59.01%、20.97毫米，鐵料的平均粒徑較四年前增加了0.8毫米。2016年1-6月大高爐燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及塊礦的半均比例為71.46%、19.68%、8.86%。與2015年相比，燒結(jié)礦的比例不變，球團(tuán)礦的比例降低了1.5%,塊礦的比例得到一定提高。受市場(chǎng)的影響，我國大型高爐的爐料結(jié)構(gòu)、品種和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不

10、斷調(diào)整以適應(yīng)市場(chǎng)，但仍需繼續(xù)堅(jiān)持精料技術(shù)。（四）主要控制參數(shù)高爐實(shí)施低硅冶煉，可達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的目標(biāo)，降低生鐵成本。同時(shí)低硅、低硫鐵水可以降低煉鋼渣量，提高鐵的收得率，縮短冶煉時(shí)間，對(duì)開發(fā)新鋼種、冶煉高級(jí)純凈鋼、提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力、降低成本有重要意義。對(duì)于低硅冶煉的高爐，應(yīng)該在保證鐵水溫度的情況下，盡量降低高爐的生鐵含硅量。2015年，我國大型高爐的鐵水含硅量和鐵水溫度平均分別為0.43%1503.11C,鐵水含硅量比四年前降低了0.01%，鐵水溫度也降低了1.36C。2016年1-6月大高爐鐵水含硅量及鐵水溫度平均值分別為0.42%、1502.6C。鐵水溫度下降幅度不大。高爐生鐵一

11、級(jí)品率是指硫含量小于或等于0.03%的生鐵占所有生鐵的比例。2015年，我國大型高爐的硫含量和一級(jí)品率的平均值分別為0.029%、76.35%，鐵水一級(jí)品率比四年前降低了2%；2016年1-6月大高爐鐵水硫含量和一級(jí)品率的平均值分別為0.031%、74.73%，仍然呈下降趨勢(shì)，這可能主要還是受經(jīng)濟(jì)配料、使用低品質(zhì)礦的影響。我國大型高爐的噸鐵渣量有所降低。平均渣比和二元堿度分別為301.02千克/噸和1.19倍，除寶鋼4座高爐以外，都在300千克/噸以上。2016年1-6月平均渣量及二元堿度，分別為297.73千克/噸、1.18。大高爐的渣量比2015年降低了3千克/噸。與國外的大型高爐相比，我

12、國的渣比仍然偏高。煤氣利用率與高爐的噸鐵燃料比有著直接的關(guān)系。2015年我國大型高爐的平均煤氣利用率為48.72%。2016年1-6月平均煤氣利用率及燃料比，分別為48.21%、517.1千克/噸。寶鋼幾座高爐的煤氣利用率高于50%,其燃料比也低于500千克/噸。二、對(duì)目前我國大型高爐生產(chǎn)存在問題的改進(jìn)建議(1) 大型高爐的發(fā)展必須基于一定的條件和基礎(chǔ)，大型高爐需要比中小高爐更加優(yōu)質(zhì)的原燃料、高效的管理和綜合操作技術(shù)。當(dāng)前大型高爐對(duì)優(yōu)質(zhì)原燃料的需求越來越多，而可供使用的優(yōu)質(zhì)資源越來越少，對(duì)大型高爐的穩(wěn)定順行帶來巨大的挑戰(zhàn)。(2) 大型高爐對(duì)外圍生產(chǎn)條件的變化非常敏感，大型高爐一旦出現(xiàn)問題，對(duì)公

13、司整個(gè)生產(chǎn)組織、經(jīng)營績效將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此要求對(duì)大型高爐的操作管理要更加精細(xì)，舉全公司之力提高外圍保障能力，確保大型高爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。(3) 作為電爐煉鋼主要原料的廢鋼積蓄量較少,廢鋼積蓄量和使用率有待提高，我國鋼鐵冶煉的主流程為鐵前(燒結(jié)/球團(tuán))一煉鐵(高爐)一煉鋼(轉(zhuǎn)爐)一軋鋼工序。鋼鐵工業(yè)的能耗總量占全國能耗消費(fèi)總量的15%，占全國工業(yè)能源消費(fèi)總量的23%左右，而全國煉鐵系統(tǒng)能耗占整個(gè)鋼鐵行業(yè)總能耗的70%左右。因此，大型高爐仍要把節(jié)能降耗當(dāng)作首要任務(wù)來抓。(4) 風(fēng)溫帶入的熱量占高爐冶煉熱收人的將近20%。在現(xiàn)有高爐的冶煉條件下，風(fēng)溫提高100C可降低燃料比約8千克/噸。這幾年，我

14、國高爐風(fēng)溫已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，但是不同層次的起因發(fā)展并不平衡。2015年，我國大型高爐的平均風(fēng)溫為1211C,個(gè)別高爐的風(fēng)溫仍然低于1200G因此，要繼續(xù)推廣高風(fēng)溫技術(shù)。高風(fēng)溫是節(jié)能減排的重要措施，是提高煤粉燃燒率的重要影響因素，對(duì)高爐的穩(wěn)定順行及爐缸的活躍性也有重要的意義。三、對(duì)高爐煉鐵的展望（一）鋼鐵工業(yè)由大轉(zhuǎn)強(qiáng)，增加產(chǎn)業(yè)集中度，因地制宜發(fā)展大高爐應(yīng)是方向大型高爐是煉鐵先進(jìn)技術(shù)的集中體現(xiàn)，2016年，我國大于4000立方米高爐生產(chǎn)的鐵水僅占生鐵總產(chǎn)量的5.5%。隨著供給側(cè)改革、去產(chǎn)能的深人進(jìn)行，以及環(huán)保壓力的越來越大，增加產(chǎn)業(yè)集中度，因地制宜發(fā)展大型高爐是促進(jìn)我國鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。雖然目前我國鐵礦石等原燃料資源對(duì)外依存度較高，但隨著鋼鐵企業(yè)國際化程度的提高，資源保障不斷提升,因此高爐大型化仍有發(fā)展空間。（二）抓住歷史機(jī)遇，推動(dòng)中國鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)“由大變強(qiáng)”的轉(zhuǎn)變2015-2016年，我國鋼鐵產(chǎn)能出現(xiàn)下降趨勢(shì)。2016年2月，國務(wù)院又印發(fā)了關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困反展的意見，提5年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳將力爭分別下降15%和18%，再壓減粗鋼產(chǎn)能1億-1.5億噸。全國性的壓減鋼鐵產(chǎn)能必然對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生重要