關(guān)于若干鋼鐵生產(chǎn)問(wèn)題的探討

王維興

科學(xué)發(fā)展觀要求我們要尊重冶金學(xué)的基本原理研究鋼鐵生產(chǎn)，實(shí)事求是地對(duì)待生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，不掩蓋矛盾，不回避矛盾，正視現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，用科學(xué)、合理的方法加以解決。目前，在鋼鐵生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些現(xiàn)象，就是不能面對(duì)現(xiàn)實(shí)，不能真實(shí)反映生產(chǎn)一線情況，我們應(yīng)盡快以予扭轉(zhuǎn)和糾正。

科學(xué)研究不能浮躁，要做深入的基礎(chǔ)理論研究，重視前人已研究的科技成果，加大技術(shù)創(chuàng)新力度，循序漸進(jìn)地工作。學(xué)術(shù)上要允許不同的觀點(diǎn)存在，進(jìn)行廣泛的交流、研討，取得共識(shí)，這有利于促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

1.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的失真

1.1 高爐爐容的失實(shí)現(xiàn)象

因各種原因，目前一些高爐爐容沒(méi)有展示真實(shí)數(shù)據(jù)：

把小高爐爐容說(shuō)大：300m3左右的高爐，外報(bào)為500m3-600 m3；750 m3高爐外報(bào)為1000m3-1200m3。其主要原因是為逃避淘汰落后或?yàn)榻咏撹F產(chǎn)業(yè)政策要求的爐容規(guī)格。

把大高爐爐容說(shuō)?。?200 m3高爐外報(bào)為1800 m3；3800 m3高爐外報(bào)為3200 m3。一些大型高爐采用銅冷卻壁后，進(jìn)行薄壁爐墻設(shè)計(jì)，爐容擴(kuò)大約15%，但外報(bào)數(shù)據(jù)仍是原設(shè)計(jì)的容積。

1.2 煉鐵燃料比失真現(xiàn)象

一些企業(yè)的燃料比統(tǒng)計(jì)中沒(méi)有包括小塊焦比。焦炭計(jì)量應(yīng)按干焦量，但扣除水分時(shí)數(shù)據(jù)偏高。自產(chǎn)和外購(gòu)焦炭量與高爐消耗焦炭實(shí)際數(shù)值的差值大，有客觀因素，也有主觀原因。燃料比的高低與煉鐵工序能耗有直接關(guān)系，高爐煉鐵所需的能量有78%是碳素（即燃料）燃燒提供的。而煉鐵工序的能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的50%。一些企業(yè)為完成國(guó)家（地方政府下達(dá)的指標(biāo)）硬性考核的能耗指標(biāo)，而進(jìn)行人為的修正，將燃料比數(shù)據(jù)值調(diào)低。

一切先進(jìn)的指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，均需要一定的技術(shù)支撐條件。煉鐵生產(chǎn)條件惡劣，必然會(huì)使生產(chǎn)指標(biāo)下降，這也是煉鐵學(xué)的基本原理所決定的。國(guó)際領(lǐng)先水平的燃料比在420 kg/t -450kg/t，但人家的客觀條件是：入爐鐵品位在65%-68%，熱風(fēng)溫度在1250℃-1300℃，焦炭質(zhì)量M40在88%左右，M10在<6%，灰分9%-11%等條件下實(shí)現(xiàn)的。而我們一些煉鐵企業(yè)的生產(chǎn)條件比較差，入爐礦含鐵品位一般在52%-54%，風(fēng)溫在1100℃左右，焦炭質(zhì)量一般，但煉鐵燃料比數(shù)值也不高，這不得不引起人們的質(zhì)疑。更讓人質(zhì)疑的是，個(gè)別企業(yè)的燃料比不先進(jìn)，但煉鐵工序能耗值卻達(dá)到了先進(jìn)水平。

2.高爐噴吹焦?fàn)t煤氣的技術(shù)問(wèn)題

我們提倡高爐噴吹焦?fàn)t煤氣，但不能簡(jiǎn)單地將焦?fàn)t煤氣從高爐風(fēng)口噴入。焦?fàn)t煤氣含氫量在55%-60%，其中含有26%-35%左右的甲烷。從風(fēng)口的噴入焦?fàn)t煤氣會(huì)很快與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水，產(chǎn)生熱量，但沒(méi)有對(duì)鐵礦石起到還原反應(yīng)，這不是我們希望看到的情況。因焦?fàn)t煤氣是高能氣體，起燃燒發(fā)熱作用，能量利用效率低，其取代焦炭的效應(yīng)不高。如果將焦?fàn)t煤氣從高爐爐身噴入，這個(gè)區(qū)域氧氣的含量很低，氫能很快與鐵礦石進(jìn)行間接還原反應(yīng)，且是放熱反應(yīng)，能源利用效率就能得到大大提高。因?yàn)殍F礦石進(jìn)行直接還原煤氣成分是：CO+H2>90%。焦?fàn)t煤氣中的甲烷，需要進(jìn)行裂解為CO和H2。所以，焦?fàn)t煤氣在噴吹前要進(jìn)行重整。

推廣焦?fàn)t煤氣向高爐內(nèi)噴吹技術(shù)，還有許多基礎(chǔ)研究工作要做。如焦?fàn)t煤氣裂解技術(shù)、焦?fàn)t煤氣加壓和輸送系統(tǒng)的合理配置與優(yōu)化、如何向高爐噴吹以及具體部位、噴槍結(jié)構(gòu)、數(shù)量、壓力、安全保護(hù)設(shè)施等等。

3.全氧高爐煉鐵技術(shù)探討

高爐煉鐵是還原反應(yīng)，用全氧高爐煉鐵，控制好高爐內(nèi)還原性的氣氛是首要問(wèn)題。否則，在氧化氣氛條件下不能實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵礦石的還原。某企業(yè)在進(jìn)行全氧高爐煉鐵試驗(yàn)時(shí)，高爐出來(lái)的全是黑色的泡沫渣（氧化鐵和氧化錳），沒(méi)有鐵，就是由于沒(méi)有控制好高爐內(nèi)的還原氣氛。

全氧高爐煉鐵風(fēng)口區(qū)的燃燒溫度很高，可達(dá)3000℃左右，硅被大量還原，爐料透氣性變差，高爐難操作。這種高溫情況下，高爐爐缸耐火材料和風(fēng)口的壽命也會(huì)很低（COREX和FINEX已經(jīng)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題）。可以采用大量噴吹煤粉抵消高熱量。但極低焦比的高爐會(huì)很難穩(wěn)定順行操作，主要是爐料的透氣性不好，煤氣流很難控制，且煤氣中CO含量低，造成鐵礦石間接還原度降低，使燃料比升高。

不能用正規(guī)高爐進(jìn)行全氧煉鐵，要根據(jù)其特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)爐型，最好是細(xì)高型。爐腰細(xì)并且要有高度。全氧高爐的燃燒帶窄小，風(fēng)速低，鼓風(fēng)動(dòng)能小，煤氣流是邊緣過(guò)分發(fā)展，易形成中心死料堆。因爐喉直徑小，布料作用會(huì)弱化。且要根據(jù)不同的爐料結(jié)構(gòu)，探索不同的高爐操作方法。

因氧氣供應(yīng)量的限制，全氧高爐煉鐵的爐容不能太大。否則，大高爐因風(fēng)速低、鼓風(fēng)動(dòng)能小，高爐內(nèi)中心料柱吹不透，爐缸不活躍。會(huì)嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)效率。主要是煤氣流如何控制的技術(shù)問(wèn)題。全氧高爐爐頂煤氣中含CO很低，約在0.1%-0.2%。這說(shuō)明，高爐內(nèi)還原氣氛很低，鐵礦石不能進(jìn)行間接還原反應(yīng)。

高爐煉鐵有熱風(fēng)爐，高爐煉鐵的能量有19%左右是由熱風(fēng)供給的，熱風(fēng)的能量由燃燒高爐煤氣獲得，這是個(gè)廉價(jià)的能源。但全氧高爐煉鐵不能用熱風(fēng)爐，所以，這在能耗和生產(chǎn)成本上存在不足。

要重視國(guó)內(nèi)外全氧高爐試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，認(rèn)真分析別人的試驗(yàn)條件和經(jīng)濟(jì)性，以確定我們的試驗(yàn)方案。一般講，氧氣是用電能換來(lái)的，對(duì)于電價(jià)高的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)性會(huì)差。

要深入研究全氧高爐的基礎(chǔ)理論，研究分析鐵礦石在全氧條件下的反應(yīng)機(jī)理、合理爐型、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、爐內(nèi)煤氣流分布、溫度場(chǎng)的合理控制、煤氣除塵的特點(diǎn)等。

4.要實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益的最大化，不追求某個(gè)指標(biāo)的先進(jìn)

一些企業(yè)提出追求經(jīng)濟(jì)噴煤比（170kg/t）、經(jīng)濟(jì)燃料比（寶鋼為470 kg/t～480kg/t），實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。噴煤比的高低要與高爐的生產(chǎn)條件相適應(yīng)（爐料質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)、高爐操作水平、噴吹煤質(zhì)量等）。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外高爐煉鐵原燃料質(zhì)量劣化，價(jià)位攀升，出現(xiàn)噴煤比下降的趨勢(shì)。如寶鋼的噴煤比從200kg/t調(diào)整為160 kg/t-170kg/t。判斷噴煤比數(shù)值的合理性，主要看增加噴煤比后，燃料比是否增加。如增加了，說(shuō)明煤粉沒(méi)有完全燃燒，煤粉置換比下降了，以致經(jīng)濟(jì)效益不好，污染物排放增加。

5.不要過(guò)度追求高冶煉強(qiáng)度

一些中小高爐追求高冶煉強(qiáng)度的目標(biāo)，采用大風(fēng)機(jī)、大風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)高冶煉強(qiáng)度、高利用系數(shù)、高產(chǎn)量。這是一條錯(cuò)誤的理念。煉鐵學(xué)理論和生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐冶煉強(qiáng)度在1.15 t/m3-1.20t/m3.d是較適宜的。低于這個(gè)值時(shí)，提高冶煉強(qiáng)度會(huì)有節(jié)焦增產(chǎn)的效果。大于這個(gè)值時(shí)，提高冶煉強(qiáng)度，產(chǎn)量會(huì)有所增加，但燃料比會(huì)增加，而且冶煉強(qiáng)度提高的幅度越大，燃料比升高的幅度越大。

利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度÷燃料比。

通過(guò)提高冶煉強(qiáng)度，來(lái)實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)，是不經(jīng)濟(jì)的。我們應(yīng)采取降低燃料比的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)。寶鋼建設(shè)4350m3高爐的風(fēng)機(jī)，經(jīng)二次擴(kuò)容（擴(kuò)容為4747m3和4995m3）后，仍在使用，還能滿足生產(chǎn)的需求；噸鐵風(fēng)量降到770 m3/t -950m3/t.，實(shí)現(xiàn)高效化煉鐵。

目前，一些小高爐噸鐵風(fēng)量在1200 t/m3-1300 m3/t，個(gè)別企業(yè)達(dá)到1500 m3/t以上。本人認(rèn)為，設(shè)計(jì)高爐的風(fēng)機(jī)容量應(yīng)是高爐容積的1.7倍左右，最高為2.0倍。但一些企業(yè)選擇的風(fēng)機(jī)容量是高爐容積的2.5-3.0倍，雖然可實(shí)現(xiàn)高冶煉強(qiáng)度，出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。這樣即浪費(fèi)投資，又增加運(yùn)行費(fèi)用，使生產(chǎn)成本升高，燃料比居高不下，污染物排放也多。過(guò)去的情況是粗放式經(jīng)營(yíng)，有鐵就有效益?，F(xiàn)在，在鋼鐵生產(chǎn)處于低利潤(rùn)時(shí)期，要集約式組織生產(chǎn)，不能再走擴(kuò)大產(chǎn)能的道路，所以必須在降低燃料比、降低成本上下功夫。