大中型高爐技術經濟指標改善的條件和途徑

王維興

近一年來，我國一些大中型高爐生產不穩定，技術經濟指標下滑。這與2011年上半年全國重點鋼鐵企業高爐運行狀況一致，反應了高爐焦比和燃料比升高，噴煤比和利用系數下降等問題，給聯合企業生產帶來較大的負面影響。能耗大、成本升高、產量下降、經濟效益下滑使企業生產壓力加大。

1.精料是高爐煉鐵的基礎

國內外煉鐵領域公認高爐煉鐵應以精料為基礎。精料技術水平對高爐生產指標的影響率占70%，工長操作水平和企業管理各占10%，設備運行狀態、外界因素（動力、供應、上下工序等）各占5%。《高爐煉鐵工藝設計規范》提出了對不同容積高爐，焦炭、燒結礦、球團礦、塊礦、噴吹煤粉等的質量要求。由于目前我國煉鐵原燃料供應緊張，價格高，波動大，造成企業采購有一定難度。

精料技術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：有的企業將買來的礦石進行再選，提高球團礦配比，增加高品位塊礦使用比例等辦法。

《高爐煉鐵工藝設計規范》對燒結礦質量提出的要求是：

鐵分波動±≤0.5%，堿度波動±≤0.08%，鐵分和堿度波動達標率≥80%-98%；含FeO≤9.0%，波動達標±≤1.0%。現在我國煉鐵生產存在的最大問題是生產不穩定，其主要原因是原燃料質量不穩定，特別是焦炭質量的變化大。

原燃料波動的影響：品位波動1%，產量影響3.9%-9.7%，焦比2.5%-4.6%。堿度波動0.1，產量影響2%-4%，焦比1.2%-2.0%。鋼鐵企業有了穩定的原燃料供應基地，才能保證高爐爐料質量和數量的穩定。燒結礦、球團礦、入爐塊礦、原料粒度、焦炭、噴吹煤質量要求見表1—表6，入爐原料和燃料應控制有害雜質量見表7。

以上數據表明，大型高爐需要用高質量的原燃料。大型高爐如果用了劣質爐料，出了問題再去調整，所花的代價是很大的。因此開始就用好爐料，才是經濟的。另外，建設大高爐、高爐擴容一定要先提高原燃料質量，否則，高爐投產后很難達到預想的效果。鞍鋼上世紀在這方面有過深刻的教訓。

2.用生產條件論的觀點來分析問題

鋼鐵企業生產要遵照鋼鐵冶金學的基本原理和內在規律，任何先進的技術經濟指標的實現都需要有一定的技術條件支撐。要結合企業的具體情況，分析影響生產的主要因素，找到這個因素的條件構成產生問題的關鍵。

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

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%是由熱風提供，3%是爐料化學反應熱。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合企業總能耗的50%左右。降低燃料比有利于節能和降低生產成本。提高精料水平是企業降低燃料比的主要工作。風溫提高是有利于提高噴煤比、降低焦比。見表8。

表1 燒結礦質量要求

表2 球團礦質量要求

表3 入爐塊礦質量要求

表4 原料粒度要求

表5 焦炭質量要求

表6 噴吹煤質量要求

表7 入爐原料和燃料有害雜質量控制值 kg/t

2011年上半年重點鋼鐵企業燃料比為520kg/t，比上年升高2 kg/t。與2010年相比有42個企業燃料比在升高，有30個企業燃料比得到下降。燃料比較低的企業有：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有：重鋼降29 kg/t，邯鋼降20kg/t，錫鋼降17 kg/t南昌和新撫鋼均降12kg/t，達鋼降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。

用生產條件論觀點分析燃料比降低的原因：礦品位升高1%，燃料比下降1.5%；風溫升高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;燒結轉鼓提高1%，燃料比下降0.5%等。表9為部分企業燃料比下降情況，表10為2010年部分較好高爐指標情況。

4.提高噴煤比是煉鐵技術發展的方向，是降低煉鐵成本的主要內容

目前，我國煉鐵原燃料質量在下降，高爐噴煤比也在下降。2011年上半年重點鋼鐵企業煤比為147kg/t，比上年下降2kg/t；有36個企業噴煤比與上年相比下降，下降幅度較多的企業有：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個企業噴煤比得到提高。

提高噴煤比是煉鐵技術發展的方向，可有效降低煉鐵生產成本。增加噴煤比后，燃料比不升高，是檢驗提高噴煤比效果的標準。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。鋼鐵企業要結合本單位具體情況（特別是原燃料質量水平），確定合理經濟噴煤比數值。現在，企業已開始注重提高經濟效益，尋求最佳噴煤比。2011年上半年重點鋼鐵企業噴煤比較高的企業有：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 部分企業燃料比下降的因素情況

表10 2010年部分較好高爐指標情況

表11 部分企業提高噴煤比和提高風溫情況

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

實現200kg/t噴煤比的技術條件是：渣量≤300kg/t，風溫≥1200℃，富氧在3%左右，脫濕鼓風（濕度在6%左右），煤粉質量好（比焦炭灰分低，含有害雜質低，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.提高熱風溫度是努力方向

高風溫是廉價的能源，是用45%高爐煤氣燃燒得來的，是體現企業能源利用效率高的主要內容，是實現低燃料比的主要措施。目前，我國風溫水平與國際先進水平的差距在70℃左右，且熱風爐壽命大多數達不到25年。近年來，我國熱風溫度不斷提高，特別是一些2000m3以上容積的高爐，均實現了高風溫。2011年上半年風溫水平較高的企業有：太鋼1219℃，首鋼1217℃，寶鋼1210℃，天鋼1203℃，攀鋼1201℃，濟源1196℃，三明1191℃，津西1187℃，重鋼1180℃，興澄1178℃。

提高熱風溫度的技術措施是：熱風爐拱頂使用耐高溫的硅磚，熱風爐拱頂在燒爐和送風時的溫差小于100℃-150℃，熱風爐送風時間控制在40-60分鐘，熱風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，提高熱風爐廢氣溫度(400℃-450℃)，單燒高爐煤氣的熱風爐采用煤氣和空氣雙預熱技術，送風系統要能承受高風溫，高爐能夠使用和接受高風溫等。我國一些企業熱風溫度偏低和熱風爐壽命偏低的主要原因是使用的耐火磚質量差，風溫達不到高風溫水平，造成高爐長期得不到高風溫，煉鐵焦比高，其經濟代價太大。要用技術經濟的方法進行科學計算，確認合理經濟的建設和改造熱風爐投資原則。

要科學采購耐火磚和熱風閥，其原則是：性能、價格、使用壽命、維護費用等方面來綜合考慮。如少水型熱風閥壽命可達8-10年，價格比普通的風閥貴20%。

6.建立現代化企業管理制度

（1）煉鐵廠要統一管理焦化廠、燒結廠、球團廠，一切為高爐服務，實現企業效益的最大化。

（2）煉鐵廠要參與采購。不能采購什么，煉鐵廠就用什么。要用技術經濟的方法分析，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，要看企業的最終經濟效益。

（3）要實現高爐生產穩定，實現統一操作，表揚優秀高爐。高爐生產要實現標準化、規范化、數字化。

（4）高爐煉鐵有一定的生產規律，高爐要有一定的恢復時間。