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始建于1994年，天宇是一家專業(yè)化的冶金冷卻設(shè)備制造公司。
我國大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀分析及展望
4000m3以上大型高爐是高爐煉鐵先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方向的體現(xiàn)，大型高爐相對于容積小的高爐，單位爐容投資經(jīng)濟(jì)、能耗低、環(huán)境負(fù)荷低、勞動生產(chǎn)率高。
2000年以來，隨著鋼鐵需求的迅猛增加，一批4000m3以上大型高爐在我國相繼投入運行，在生產(chǎn)管理和操控技術(shù)等方面取得了明顯的成績和效果。本文對我國4000m3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)行了分析，對存在的問題提出了改進(jìn)建議，并對煉鐵的發(fā)展進(jìn)行了展望。
我國大型高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀
裝備水平
2000年以來，以首鋼京唐5500m3高爐為代表的一批大型高爐在國內(nèi)相繼投入運行。截至目前，4000m3級以上大型高爐達(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)展的主要特點。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、爐缸侵蝕模型、風(fēng)口監(jiān)控、煤氣在線檢測等先進(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“可視化”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。遺憾的是，我國煉鐵高爐平均爐容僅為770m3。而西歐1990年~2008年高爐平均爐容由1690m3擴(kuò)大到2063m3，日本1990年~2008年平均爐容由1558m3擴(kuò)大到4157m3。
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不斷提高，指標(biāo)逐步優(yōu)化。2016年，我國4000m3級以上高爐平均利用系數(shù)為2.06t/(m3·d)，高于同期日本同級別大型高爐1.93t/(m3·d)的利用系數(shù)。2016年，我國4000m3級以上高爐的平均燃料比為512.44kg/t，平均焦比為348.91kg/t，平均煤比為155.98kg/t；平均焦比較2011年~2014年平均值提高了5.29kg/t，而平均工序能耗卻下降了8.51kgce/t，達(dá)到了384.95kgce/t，這反映出我國大型高爐在操作管理上更加注重適宜煤比和能耗的控制。附表是我國20座4000m3級以上大高爐2016年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。
近年來，隨著企業(yè)經(jīng)營壓力增大，成本意識在高爐的日常操作管理中逐步占主導(dǎo)地位，大型高爐開始逐步嘗試所謂的“經(jīng)濟(jì)配料”，加之原燃料市場急劇變化導(dǎo)致供應(yīng)保障能力下降，大型高爐的波動、失常也屢見不鮮，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有一定波動。穩(wěn)定順行是高爐最大的效益，對大型高爐尤其如此。因此，必須堅持對大型高爐至關(guān)重要的“精料方針”，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、管理方面更加精細(xì)。
原燃料指標(biāo)
焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣，對高爐生產(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，對大型高爐的順穩(wěn)影響極大。2016年，我國大型高爐焦炭的平均灰分為12.02%，含硫量為0.70%；焦炭平均粒度為51.52mm，比2015年降低0.43mm，比2011年~2014年平均值降低1.04mm；M40平均為89.61%，比2015年增加0.63%，說明各企業(yè)重視焦炭質(zhì)量的改善和提升。
煤粉的質(zhì)量，對高爐噴煤操作的穩(wěn)定順行、煤焦置換效果均有重要影響。對噴吹煤粉質(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，揮發(fā)分選擇合適。2015年我國大型高爐的煤粉灰分平均為9.37%，比2011年~2014年平均值有所上升，揮發(fā)分為18.33%。2016年，大高爐的煤粉灰分平均為9.56%，揮發(fā)分為17.88%。
由于鋼鐵產(chǎn)量增長，優(yōu)質(zhì)的鐵礦石資源一度緊張，而且質(zhì)量和性能呈下降趨勢。我國自產(chǎn)的鐵礦石品位較低，大部分的高品位鐵礦石須要從國外進(jìn)口，2015年我國的鐵礦石對外依存度已達(dá)到84%。大型高爐要求渣量應(yīng)小于300kg/t，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。2016年，我國大型高爐的爐料結(jié)構(gòu)為71.87%的高堿度燒結(jié)礦+19.12%的球團(tuán)礦+9.01%的塊礦，燒結(jié)礦占主導(dǎo)地位，因此，對燒結(jié)礦質(zhì)量的管理是大型高爐精料管理的主要內(nèi)容。與2015年相比，燒結(jié)礦的比例增加了1.25%，球團(tuán)礦的比例降低了0.84%，塊礦的比例降低了0.41%。
主要控制參數(shù)
高爐實施低硅冶煉，可達(dá)到高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長壽、環(huán)保的目標(biāo)，降低生鐵成本。同時低硅、低硫鐵水可以降低煉鋼渣量，提高鐵的收得率，縮短冶煉時間，對開發(fā)新鋼種、冶煉高級純凈鋼、提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力、降低成本有重要意義。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%、1503.11℃，鐵水含硅量比2011年~2014年平均值降低了0.01%，鐵水溫度也降低了1.36℃。2016年，大高爐鐵水含硅量及鐵水溫度平均值分別為0.43%、1502.68℃。鐵水溫度下降幅度不大。
高爐生鐵一級品率是指含硫量小于或等于0.03%的生鐵占所有生鐵的比例。2015年，我國大型高爐的鐵水含硫量和一級品率的平均值分別為0.029%、76.35%，鐵水一級品率比2011年~2014年平均值降低了2%。2016年，大高爐鐵水含硫量和一級品率的平均值分別為0.029%、73.76%，仍然呈下降趨勢，這主要是受經(jīng)濟(jì)配料、使用低品質(zhì)礦的影響。
2016年，我國大型高爐平均渣量和二元堿度分別為299.40kg/t和1.18倍。除寶鋼4座高爐外，其他大型高爐渣量都在300kg/t以上。大高爐的渣量比2015年降低了3kg/t。與國外的大型高爐相比，我國的渣量仍然偏高。
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，平均煤氣利用率和燃料比分別為48.40%和512.44kg/t。寶鋼幾座高爐的煤氣利用率高于50%，其燃料比也低于500kg/t。
對大高爐生產(chǎn)問題的改進(jìn)建議
大高爐的發(fā)展必須基于一定的條件和基礎(chǔ)，目前大型高爐操作穩(wěn)定性有待提高。大型高爐需要比中小高爐更加優(yōu)質(zhì)的原燃料、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾砗途?xì)的操作技術(shù)。特別是原燃料的穩(wěn)定性，是影響特大型高爐穩(wěn)定順行的限制性環(huán)節(jié)之一，穩(wěn)定的原燃料準(zhǔn)備和管理是特大型高爐穩(wěn)定順行的前提。否則，大變料必然帶來大波動，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至比高爐休風(fēng)引起的損失更大。因此，要為獲得穩(wěn)定的原燃料創(chuàng)造條件，以期獲得合理經(jīng)濟(jì)性。大高爐對原料質(zhì)量要求高，既建了大高爐，就必須用精料保大高爐，而精料的穩(wěn)定性至關(guān)重要。應(yīng)調(diào)整采購策略，穩(wěn)定原燃料條件，減少爐況波動引起的損失。
大型高爐對外圍生產(chǎn)條件的變化非常敏感，要注意監(jiān)控高爐設(shè)備運行，提升設(shè)備保障能力。應(yīng)加強高爐侵蝕監(jiān)控，如爐缸、冷卻壁等的監(jiān)控，大型高爐一旦出現(xiàn)問題，對公司整個生產(chǎn)組織、經(jīng)營績效將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對大型高爐的操作管理應(yīng)更加精細(xì)，進(jìn)一步延長高爐壽命，要提高外圍設(shè)備保障能力的穩(wěn)定性，如爐頂裝料系統(tǒng)、爐前三大機(jī)、熱風(fēng)煤氣系統(tǒng)等，確保大型高爐的安全穩(wěn)定運行。同時，大高爐的物料吞吐量大，對原料和燃料的加工能力要求高，在提升原燃料加工能力的同時，保證配套的大型燒結(jié)機(jī)、大型焙燒機(jī)、大型焦?fàn)t等設(shè)備的配置和正常運行，也是高爐正常運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。
節(jié)能減排意識須要不斷鞏固提升。高爐鐵水是用來生產(chǎn)高品質(zhì)鋼和純凈鋼必不可少的“精料”。煉鋼應(yīng)降低噸鋼鐵耗，增加廢鋼用量，這樣既能夠降低鋼鐵企業(yè)的工序能耗，又能在市場波動時減小對鐵料資源的需求。環(huán)保方面，應(yīng)注意控制粉塵排放、氮氧化物排放等。鋼鐵工業(yè)的能耗總量占全國能耗總量的15%，占全國工業(yè)能源消費總量的23%左右，而全國煉鐵系統(tǒng)能耗占整個鋼鐵行業(yè)總能耗的70%左右。因此，大型高爐應(yīng)提高余熱余能利用水平，把節(jié)能降耗當(dāng)作首要任務(wù)來抓。
高爐煉鐵的方向與展望
高爐煉鐵的方向
鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整正在加速進(jìn)行，高爐煉鐵仍是主流工藝，高爐操作理念、生產(chǎn)組織思路、研究方向等都須要全面調(diào)整和適應(yīng)。高爐操作仍應(yīng)堅持高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽和環(huán)保的生產(chǎn)方針，在高爐穩(wěn)定的前提下，追求低燃料比和低成本。
高爐各項指標(biāo)與原燃料質(zhì)量有密切關(guān)系。必須更加深入研究原燃料質(zhì)量對高爐生產(chǎn)的影響，合理配料，優(yōu)化高爐指標(biāo)。高爐配料須要對現(xiàn)在和未來能夠掌控的資源進(jìn)行詳細(xì)分析和評估，調(diào)整和規(guī)劃好高爐用料，盡可能確保高爐配料長時間的穩(wěn)定，減少變料，為高爐創(chuàng)造穩(wěn)定的外圍條件。
原燃料質(zhì)量的波動是影響大型高爐生產(chǎn)波動的重要原因。高爐操作應(yīng)以降低燃料比為中心,系統(tǒng)研究低燃料比與高產(chǎn)及高爐長壽的關(guān)系，研究如何在低燃料比情況下保持高爐長周期穩(wěn)定順行。
高爐追求提高煤氣利用率、降低燃料比，就要優(yōu)化煤氣分布、提高礦焦比。這容易造成高爐料柱透氣性下降，影響高爐穩(wěn)定順行，給企業(yè)生產(chǎn)管理、操作提出了新的課題。
高爐生產(chǎn)必須集約化。評價高爐生產(chǎn)效率的方法是實踐與基本理論相結(jié)合的，評價高爐生產(chǎn)效率的方法與高爐變化、冶煉過程相關(guān)的研究，將有助于對高爐操作的分析。目前，我國對高爐爐內(nèi)現(xiàn)象的實證研究很少，對國外高爐爐內(nèi)現(xiàn)象研究的成果運用也停留在一般概念上，必須加強對高爐內(nèi)部的探索，為高爐低燃料比下的穩(wěn)產(chǎn)、順行提供依據(jù)；必須提高一線人員的技術(shù)能力，加強對高爐操作數(shù)據(jù)的分析。
對高爐煉鐵的展望
大型高爐是煉鐵技術(shù)進(jìn)步的集中體現(xiàn)。構(gòu)建高爐大型化、生產(chǎn)集約化、高效化，以追求低燃料比、低排放量、低成本為中心的生產(chǎn)體系是實現(xiàn)我國煉鐵業(yè)由大變強的基點。
創(chuàng)造實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的條件，提高產(chǎn)業(yè)競爭力。應(yīng)在煉鐵系統(tǒng)中貫徹落實低碳煉鐵，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。
要實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)由大向強的轉(zhuǎn)變，煉鐵生產(chǎn)也必須在技術(shù)力量、科研隊伍、經(jīng)營理念、人才儲備等方面，真正向世界一流企業(yè)看齊，全面實施以技術(shù)創(chuàng)新為核心的創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。
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