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何杭生
产业专家
生意社
生意社钢铁分社长

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钢铁
毕业于浙江农林大学
专家最新动态:何杭生 在2017-08-18 09:36:34 发表了我国大型高炉生产现状分析及展望
我国大型高炉生产现状分析及展望2017-08-18

  4000m3以上大型高炉是高炉炼铁先进技术发展方向的体现,大型高炉相对于容积小的高炉,单位炉容投资经济、能耗低、环境负荷低、劳动生产率高。2000年以来,随着钢铁需求的迅猛增加,一批4000m3以上大型高炉在我国相继投入运行,在生产管理和操控技术等方面取得了明显的成绩和效果。本文对我国4000m3以上大型高炉的装备水平、原燃料指标、技术经济指标等方面进行了分析,对存在的问题提出了改进建议,并对炼铁的发展进行了展望。

  我国大型高炉生产现状

  装备水平。2000年以来,以首钢京唐5500m3高炉为代表的一批大型高炉在国内相继投入运行。截至目前,4000m3级以上大型高炉达到22座,高炉的大型化和自主创新成为这一阶段高炉炼铁发展的主要特点。随着高炉操作、管理理念的不断改进,装备水平也取得了突飞猛进的发展,炉顶料面监控、水温差在线检测、炉缸侵蚀模型、风口监控、煤气在线检测等先进技术不断得到推广应用,传统意义上的高炉“黑匣子”逐步向“可视化”的方向发展,一大批国产高炉设备设施已经达到国际领先水平。遗憾的是,我国炼铁高炉平均炉容仅为770m3。而西欧1990年~2008年高炉平均炉容由1690m3扩大到2063m3,日本1990年~2008年平均炉容由1558m3扩大到4157m3。

  技术经济指标。近年来,我国大型高炉的操作管理水平不断提高,指标逐步优化。2016年,我国4000m3级以上高炉平均利用系数为2.06t/(m3·d),高于同期日本同级别大型高炉1.93t/(m3·d)的利用系数。2016年,我国4000m3级以上高炉的平均燃料比为512.44kg/t,平均焦比为348.91kg/t,平均煤比为155.98kg/t;平均焦比较2011年~2014年平均值提高了5.29kg/t,而平均工序能耗却下降了8.51kgce/t,达到了384.95kgce/t,这反映出我国大型高炉在操作管理上更加注重适宜煤比和能耗的控制。附表是我国20座4000m3级以上大高炉2016年生产技术指标。

  近年来,随着企业经营压力增大,成本意识在高炉的日常操作管理中逐步占主导地位,大型高炉开始逐步尝试所谓的“经济配料”,加之原燃料市场急剧变化导致供应保障能力下降,大型高炉的波动、失常也屡见不鲜,技术经济指标有一定波动。稳定顺行是高炉最大的效益,对大型高炉尤其如此。因此,必须坚持对大型高炉至关重要的“精料方针”,在努力降低铁水成本的过程中,操作者应更加注重炉况的长期稳定顺行及长期效益,在大型高炉具体的操作、管理方面更加精细。

  原燃料指标。焦炭质量的优劣,对高炉生产稳定顺行、技术经济指标、产品质量和高炉长寿至关重要,对大型高炉的顺稳影响极大。2016年,我国大型高炉焦炭的平均灰分为12.02%,含硫量为0.70%;焦炭平均粒度为51.52mm,比2015年降低0.43mm,比2011年~2014年平均值降低1.04mm;M40平均为89.61%,比2015年增加0.63%,说明各企业重视焦炭质量的改善和提升。

  煤粉的质量,对高炉喷煤操作的稳定顺行、煤焦置换效果均有重要影响。对喷吹煤粉质量的总体要求是有害元素少、灰分低、热值高、输送性能好、反应性和燃烧性高,挥发分选择合适。2015年我国大型高炉的煤粉灰分平均为9.37%,比2011年~2014年平均值有所上升,挥发分为18.33%。2016年,大高炉的煤粉灰分平均为9.56%,挥发分为17.88%。

  由于钢铁产量增长,优质的铁矿石资源一度紧张,而且质量和性能呈下降趋势。我国自产的铁矿石品位较低,大部分的高品位铁矿石须要从国外进口,2015年我国的铁矿石对外依存度已达到84%。大型高炉要求渣量应小于300kg/t,炉料成分稳定、粒度均匀、粉末少、冶金性能良好和炉料结构合理。2016年,我国大型高炉的炉料结构为71.87%的高碱度烧结矿+19.12%的球团矿+9.01%的块矿,烧结矿占主导地位,因此,对烧结矿质量的管理是大型高炉精料管理的主要内容。与2015年相比,烧结矿的比例增加了1.25%,球团矿的比例降低了0.84%,块矿的比例降低了0.41%。

  主要控制参数。高炉实施低硅冶炼,可达到高效、低耗、优质、长寿、环保的目标,降低生铁成本。同时低硅、低硫铁水可以降低炼钢渣量,提高铁的收得率,缩短冶炼时间,对开发新钢种、冶炼高级纯净钢、提高转炉生产能力、降低成本有重要意义。低硅冶炼的高炉,应该在保证铁水温度的情况下,尽量降低高炉的生铁含硅量。2015年,我国大型高炉的铁水含硅量和铁水温度平均分别为0.43%、1503.11℃,铁水含硅量比2011年~2014年平均值降低了0.01%,铁水温度也降低了1.36℃。2016年,大高炉铁水含硅量及铁水温度平均值分别为0.43%、1502.68℃。铁水温度下降幅度不大。

  高炉生铁一级品率是指含硫量小于或等于0.03%的生铁占所有生铁的比例。2015年,我国大型高炉的铁水含硫量和一级品率的平均值分别为0.029%、76.35%,铁水一级品率比2011年~2014年平均值降低了2%。2016年,大高炉铁水含硫量和一级品率的平均值分别为0.029%、73.76%,仍然呈下降趋势,这主要是受经济配料、使用低品质矿的影响。

  2016年,我国大型高炉平均渣量和二元碱度分别为299.40kg/t和1.18倍。除宝钢4座高炉外,其他大型高炉渣量都在300kg/t以上。大高炉的渣量比2015年降低了3kg/t。与国外的大型高炉相比,我国的渣量仍然偏高。

  煤气利用率与高炉的吨铁燃料比有着直接的关系。2015年,我国大型高炉的平均煤气利用率为48.72%。2016年,平均煤气利用率和燃料比分别为48.40%和512.44kg/t。宝钢几座高炉的煤气利用率高于50%,其燃料比也低于500kg/t。

  对大高炉生产问题的改进建议

  大高炉的发展必须基于一定的条件和基础,目前大型高炉操作稳定性有待提高。大型高炉需要比中小高炉更加优质的原燃料、严谨的管理和精细的操作技术。特别是原燃料的稳定性,是影响特大型高炉稳定顺行的限制性环节之一,稳定的原燃料准备和管理是特大型高炉稳定顺行的前提。否则,大变料必然带来大波动,将带来巨大的经济损失,甚至比高炉休风引起的损失更大。因此,要为获得稳定的原燃料创造条件,以期获得合理经济性。大高炉对原料质量要求高,既建了大高炉,就必须用精料保大高炉,而精料的稳定性至关重要。应调整采购策略,稳定原燃料条件,减少炉况波动引起的损失。

  大型高炉对外围生产条件的变化非常敏感,要注意监控高炉设备运行,提升设备保障能力。应加强高炉侵蚀监控,如炉缸、冷却壁等的监控,大型高炉一旦出现问题,对公司整个生产组织、经营绩效将产生严重影响。对大型高炉的操作管理应更加精细,进一步延长高炉寿命,要提高外围设备保障能力的稳定性,如炉顶装料系统、炉前三大机、热风煤气系统等,确保大型高炉的安全稳定运行。同时,大高炉的物料吞吐量大,对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时,保证配套的大型烧结机、大型焙烧机、大型焦炉等设备的配置和正常运行,也是高炉正常运行的物质基础。

  节能减排意识须要不断巩固提升。高炉铁水是用来生产高品质钢和纯净钢必不可少的“精料”。炼钢应降低吨钢铁耗,增加废钢用量,这样既能够降低钢铁企业的工序能耗,又能在市场波动时减小对铁料资源的需求。环保方面,应注意控制粉尘排放、氮氧化物排放等。钢铁工业的能耗总量占全国能耗总量的15%,占全国工业能源消费总量的23%左右,而全国炼铁系统能耗占整个钢铁行业总能耗的70%左右。因此,大型高炉应提高余热余能利用水平,把节能降耗当作首要任务来抓。

  高炉炼铁的方向与展望

  高炉炼铁的方向。

  钢铁工业结构调整正在加速进行,高炉炼铁仍是主流工艺,高炉操作理念、生产组织思路、研究方向等都须要全面调整和适应。高炉操作仍应坚持高效、优质、低耗、长寿和环保的生产方针,在高炉稳定的前提下,追求低燃料比和低成本。

  高炉各项指标与原燃料质量有密切关系。必须更加深入研究原燃料质量对高炉生产的影响,合理配料,优化高炉指标。高炉配料须要对现在和未来能够掌控的资源进行详细分析和评估,调整和规划好高炉用料,尽可能确保高炉配料长时间的稳定,减少变料,为高炉创造稳定的外围条件。

  原燃料质量的波动是影响大型高炉生产波动的重要原因。高炉操作应以降低燃料比为中心,系统研究低燃料比与高产及高炉长寿的关系,研究如何在低燃料比情况下保持高炉长周期稳定顺行。

  高炉追求提高煤气利用率、降低燃料比,就要优化煤气分布、提高矿焦比。这容易造成高炉料柱透气性下降,影响高炉稳定顺行,给企业生产管理、操作提出了新的课题。

  高炉生产必须集约化。评价高炉生产效率的方法是实践与基本理论相结合的,评价高炉生产效率的方法与高炉变化、冶炼过程相关的研究,将有助于对高炉操作的分析。目前,我国对高炉炉内现象的实证研究很少,对国外高炉炉内现象研究的成果运用也停留在一般概念上,必须加强对高炉内部的探索,为高炉低燃料比下的稳产、顺行提供依据;必须提高一线人员的技术能力,加强对高炉操作数据的分析。

  对高炉炼铁的展望。

  大型高炉是炼铁技术进步的集中体现。构建高炉大型化、生产集约化、高效化,以追求低燃料比、低排放量、低成本为中心的生产体系是实现我国炼铁业由大变强的基点。

  创造实现数字化、网络化、智能化的条件,提高产业竞争力。应在炼铁系统中贯彻落实低碳炼铁,实现产业升级。

  要实现钢铁企业由大向强的转变,炼铁生产也必须在技术力量、科研队伍、经营理念、人才储备等方面,真正向世界一流企业看齐,全面实施以技术创新为核心的创新驱动战略。

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独白

  生意社钢铁行业资深分析师,对铁矿石和五大钢材品种(螺纹钢,线材,冷热轧,中厚板)有深入研究,其他钢材也略有涉及。观点曾多次被中国证券报,21世纪经济报道,金融界,每日经济新闻,京华时报,中国日报,中金期货,中国证券报,期货日报,北京商报等媒体采用。对钢铁行业分析有独到见解。