大中型高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改善的條件和途徑

王維興

近一年來，我國一些大中型高爐生產(chǎn)不穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。這與2011年上半年全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐運(yùn)行狀況一致，反應(yīng)了高爐焦比和燃料比升高，噴煤比和利用系數(shù)下降等問題，給聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)帶來較大的負(fù)面影響。能耗大、成本升高、產(chǎn)量下降、經(jīng)濟(jì)效益下滑使企業(yè)生產(chǎn)壓力加大。

1.精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)

國內(nèi)外煉鐵領(lǐng)域公認(rèn)高爐煉鐵應(yīng)以精料為基礎(chǔ)。精料技術(shù)水平對高爐生產(chǎn)指標(biāo)的影響率占70%，工長操作水平和企業(yè)管理各占10%，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、外界因素（動力、供應(yīng)、上下工序等）各占5%。《高爐煉鐵工藝設(shè)計規(guī)范》提出了對不同容積高爐，焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦、噴吹煤粉等的質(zhì)量要求。由于目前我國煉鐵原燃料供應(yīng)緊張，價格高，波動大，造成企業(yè)采購有一定難度。

精料技術(shù)的核心是要提高入爐礦含鐵品位。含鐵品位下降1%，煉鐵燃料比升高1.5%，產(chǎn)量下降2.5%，噸鐵渣量增加30kg/t，減少噴煤粉15kg/t。目前，高品位礦價高，使企業(yè)不再過度追求高品位，而采用提高入爐礦含鐵品位：有的企業(yè)將買來的礦石進(jìn)行再選，提高球團(tuán)礦配比，增加高品位塊礦使用比例等辦法。

《高爐煉鐵工藝設(shè)計規(guī)范》對燒結(jié)礦質(zhì)量提出的要求是：

鐵分波動±≤0.5%，堿度波動±≤0.08%，鐵分和堿度波動達(dá)標(biāo)率≥80%-98%；含F(xiàn)eO≤9.0%，波動達(dá)標(biāo)±≤1.0%?，F(xiàn)在我國煉鐵生產(chǎn)存在的最大問題是生產(chǎn)不穩(wěn)定，其主要原因是原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定，特別是焦炭質(zhì)量的變化大。

原燃料波動的影響：品位波動1%，產(chǎn)量影響3.9%-9.7%，焦比2.5%-4.6%。堿度波動0.1，產(chǎn)量影響2%-4%，焦比1.2%-2.0%。鋼鐵企業(yè)有了穩(wěn)定的原燃料供應(yīng)基地，才能保證高爐爐料質(zhì)量和數(shù)量的穩(wěn)定。燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、入爐塊礦、原料粒度、焦炭、噴吹煤質(zhì)量要求見表1—表6，入爐原料和燃料應(yīng)控制有害雜質(zhì)量見表7。

以上數(shù)據(jù)表明，大型高爐需要用高質(zhì)量的原燃料。大型高爐如果用了劣質(zhì)爐料，出了問題再去調(diào)整，所花的代價是很大的。因此開始就用好爐料，才是經(jīng)濟(jì)的。另外，建設(shè)大高爐、高爐擴(kuò)容一定要先提高原燃料質(zhì)量，否則，高爐投產(chǎn)后很難達(dá)到預(yù)想的效果。鞍鋼上世紀(jì)在這方面有過深刻的教訓(xùn)。

2.用生產(chǎn)條件論的觀點(diǎn)來分析問題

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)要遵照鋼鐵冶金學(xué)的基本原理和內(nèi)在規(guī)律，任何先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都需要有一定的技術(shù)條件支撐。要結(jié)合企業(yè)的具體情況，分析影響生產(chǎn)的主要因素，找到這個因素的條件構(gòu)成產(chǎn)生問題的關(guān)鍵。

大中型高爐生產(chǎn)的基本條件：入爐礦品位≥56%，熟料率≥80%，焦炭M40≥82%，M10≤7.5%，有害雜質(zhì)含量≤3.0kg/t，熱風(fēng)溫度≥1200℃。在高冶煉強(qiáng)度、高噴煤比條件下，焦炭質(zhì)量變化對高爐生產(chǎn)起重大影響，對高爐指標(biāo)影響率占35%左右。不少大中型高爐生產(chǎn)惡化都是由焦炭質(zhì)量惡化引起的。焦炭質(zhì)量不能只看數(shù)據(jù)。鞍山熱能院孟慶波副院長提出，影響焦炭質(zhì)量的主要因素是煤的成因，也就是煤的G值、Y值、膠質(zhì)層、反射率等。也就是說，要用煤巖學(xué)來進(jìn)行煉焦配煤。定期在高爐休風(fēng)時，從風(fēng)口把焦炭再進(jìn)行篩分，看其粒度組成和強(qiáng)度變化。這才是最科學(xué)判定焦炭質(zhì)量的方法。寶鋼、武鋼等企業(yè)也是這么做的。

3.降低燃料比是煉鐵的主要工作

高爐煉鐵所需能量有78%是由碳素燃燒獲得，19%是由熱風(fēng)提供，3%是爐料化學(xué)反應(yīng)熱。燃料比對煉鐵工序能耗的影響占80%以上，煉鐵工序能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的50%左右。降低燃料比有利于節(jié)能和降低生產(chǎn)成本。提高精料水平是企業(yè)降低燃料比的主要工作。風(fēng)溫提高是有利于提高噴煤比、降低焦比。見表8。

表1 燒結(jié)礦質(zhì)量要求

表2 球團(tuán)礦質(zhì)量要求

表3 入爐塊礦質(zhì)量要求

表4 原料粒度要求

表5 焦炭質(zhì)量要求

表6 噴吹煤質(zhì)量要求

表7 入爐原料和燃料有害雜質(zhì)量控制值 kg/t

2011年上半年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)燃料比為520kg/t，比上年升高2 kg/t。與2010年相比有42個企業(yè)燃料比在升高，有30個企業(yè)燃料比得到下降。燃料比較低的企業(yè)有：寶鋼469kg/t，冶鋼469kg/t，首鋼472 kg/t，邯鋼478 kg/t，興澄483kg/t，太鋼489 kg/t，馬鋼和昆鋼均為491 kg/t，沙鋼493 kg/t，青鋼499 kg/t，韶鋼和柳鋼均為503 kg/t，鞍鋼501 kg/t，唐鋼502 kg/t，衡管504 kg/t，武鋼507kg/t。燃料比降低較多的企業(yè)有：重鋼降29 kg/t，邯鋼降20kg/t，錫鋼降17 kg/t南昌和新?lián)徜摼?2kg/t，達(dá)鋼降14kg/t，承鋼和徐州均降13kg/t，衡管降11 kg/t，石橫、漣鋼、敬業(yè)和水鋼均降8kg/t，酒鋼、凌鋼、武鋼和太鋼均降7kg/t，首鋼、淮特均降6kg/t。

用生產(chǎn)條件論觀點(diǎn)分析燃料比降低的原因：礦品位升高1%，燃料比下降1.5%；風(fēng)溫升高100℃，燃料比下降10-15kg/t;焦炭M40升高1%，燃料比下降5kg/t；M10下降0.2，燃料比下降7kg/t;燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓提高1%，燃料比下降0.5%等。表9為部分企業(yè)燃料比下降情況，表10為2010年部分較好高爐指標(biāo)情況。

4.提高噴煤比是煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向，是降低煉鐵成本的主要內(nèi)容

目前，我國煉鐵原燃料質(zhì)量在下降，高爐噴煤比也在下降。2011年上半年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)煤比為147kg/t，比上年下降2kg/t；有36個企業(yè)噴煤比與上年相比下降，下降幅度較多的企業(yè)有：水鋼降22kg/t，南京降24kg/t，酒鋼降21kg/t，邯鋼降20kg/t，海鑫降18 kg/t，鄂鋼降16kg/t，承鋼降15 kg/t，冶鋼和錫鋼均降13 kg/t，廣鋼降12 kg/t。有34個企業(yè)噴煤比得到提高。

提高噴煤比是煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向，可有效降低煉鐵生產(chǎn)成本。增加噴煤比后，燃料比不升高，是檢驗(yàn)提高噴煤比效果的標(biāo)準(zhǔn)。如果提高噴煤比，燃料比升高，除塵灰中含碳量升高，說明多噴的煤粉沒有起到降焦的作用。鋼鐵企業(yè)要結(jié)合本單位具體情況（特別是原燃料質(zhì)量水平），確定合理經(jīng)濟(jì)噴煤比數(shù)值?，F(xiàn)在，企業(yè)已開始注重提高經(jīng)濟(jì)效益，尋求最佳噴煤比。2011年上半年重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噴煤比較高的企業(yè)有：營口中板191 kg/t，太鋼183 kg/t，興澄177kg/t，青島和合鋼均為176 kg/t，德龍175 kg/t，武鋼174 kg/t，長治173 kg/t，濟(jì)源、柳鋼和新興鑄管均為167 kg/t，萊鋼163 kg/t。

表8 降低煉鐵燃料比(煤比+焦比+小塊焦比)的因素

表9 部分企業(yè)燃料比下降的因素情況

表10 2010年部分較好高爐指標(biāo)情況

表11 部分企業(yè)提高噴煤比和提高風(fēng)溫情況

提高噴煤比要以提高風(fēng)溫為前提，高風(fēng)溫可補(bǔ)償因噴煤引起的爐缸理論燃燒溫度的降低。見表11。

實(shí)現(xiàn)200kg/t噴煤比的技術(shù)條件是：渣量≤300kg/t，風(fēng)溫≥1200℃，富氧在3%左右，脫濕鼓風(fēng)（濕度在6%左右），煤粉質(zhì)量好（比焦炭灰分低，含有害雜質(zhì)低，可磨性、流動性、燃燒性好等）。寶鋼已將噴煤比由200kg/t，降低到166kg/t，燃料比為469kg/t。

5.提高熱風(fēng)溫度是努力方向

高風(fēng)溫是廉價的能源，是用45%高爐煤氣燃燒得來的，是體現(xiàn)企業(yè)能源利用效率高的主要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)低燃料比的主要措施。目前，我國風(fēng)溫水平與國際先進(jìn)水平的差距在70℃左右，且熱風(fēng)爐壽命大多數(shù)達(dá)不到25年。近年來，我國熱風(fēng)溫度不斷提高，特別是一些2000m3以上容積的高爐，均實(shí)現(xiàn)了高風(fēng)溫。2011年上半年風(fēng)溫水平較高的企業(yè)有：太鋼1219℃，首鋼1217℃，寶鋼1210℃，天鋼1203℃，攀鋼1201℃，濟(jì)源1196℃，三明1191℃，津西1187℃，重鋼1180℃，興澄1178℃。

提高熱風(fēng)溫度的技術(shù)措施是：熱風(fēng)爐拱頂使用耐高溫的硅磚，熱風(fēng)爐拱頂在燒爐和送風(fēng)時的溫差小于100℃-150℃，熱風(fēng)爐送風(fēng)時間控制在40-60分鐘，熱風(fēng)爐蓄熱磚要用高蓄熱面積的格子磚（由7孔改為19-37孔磚），并涂能吸熱的材料，提高熱風(fēng)爐廢氣溫度(400℃-450℃)，單燒高爐煤氣的熱風(fēng)爐采用煤氣和空氣雙預(yù)熱技術(shù)，送風(fēng)系統(tǒng)要能承受高風(fēng)溫，高爐能夠使用和接受高風(fēng)溫等。我國一些企業(yè)熱風(fēng)溫度偏低和熱風(fēng)爐壽命偏低的主要原因是使用的耐火磚質(zhì)量差，風(fēng)溫達(dá)不到高風(fēng)溫水平，造成高爐長期得不到高風(fēng)溫，煉鐵焦比高，其經(jīng)濟(jì)代價太大。要用技術(shù)經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行科學(xué)計算，確認(rèn)合理經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和改造熱風(fēng)爐投資原則。

要科學(xué)采購耐火磚和熱風(fēng)閥，其原則是：性能、價格、使用壽命、維護(hù)費(fèi)用等方面來綜合考慮。如少水型熱風(fēng)閥壽命可達(dá)8-10年，價格比普通的風(fēng)閥貴20%。

6.建立現(xiàn)代化企業(yè)管理制度

（1）煉鐵廠要統(tǒng)一管理焦化廠、燒結(jié)廠、球團(tuán)廠，一切為高爐服務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益的最大化。

（2）煉鐵廠要參與采購。不能采購什么，煉鐵廠就用什么。要用技術(shù)經(jīng)濟(jì)的方法分析，找出最佳合理礦品位采購值。采購人員要懂得礦石的化學(xué)成分、物理性能、冶金性能對高爐冶煉的影響，不能只看降低采購成本，要看企業(yè)的最終經(jīng)濟(jì)效益。

（3）要實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一操作，表揚(yáng)優(yōu)秀高爐。高爐生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、數(shù)字化。

（4）高爐煉鐵有一定的生產(chǎn)規(guī)律，高爐要有一定的恢復(fù)時間。