姜曦 張壽榮 項(xiàng)鐘庸

2000年以來(lái)，隨著鋼鐵需求的迅猛增加，一批4000m3以上大型高爐在我國(guó)相繼投入運(yùn)行，在生產(chǎn)管理和操控技術(shù)等方面取得了明顯的成績(jī)和效果。本文對(duì)我國(guó)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(duì)存在的問題提出了改進(jìn)建議，并對(duì)煉鐵的發(fā)展進(jìn)行了展望。

近年來(lái)，我國(guó)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(guó)4000m3級(jí)以上高爐平均利用系數(shù)為2.06t/(m3·d)，高于同期日本同級(jí)別大型高爐1.93t/(m3·d)的利用系數(shù)。2016年，我國(guó)4000m3級(jí)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(guó)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(guó)20座4000m3級(jí)以上大高爐2016年生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。

近年來(lái)，隨著企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力增大，成本意識(shí)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(chǎng)急劇變化導(dǎo)致供應(yīng)保障能力下降，大型高爐的波動(dòng)、失常也屢見不鮮，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有一定波動(dòng)。穩(wěn)定順行是高爐最大的效益，對(duì)大型高爐尤其如此。因此，必須堅(jiān)持對(duì)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(guò)程中，操作者應(yīng)更加注重爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行及長(zhǎng)期效益，在大型高爐具體的操作、管理方面更加精細(xì)。

焦炭質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)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(zhǎng)壽至關(guān)重要，對(duì)大型高爐的順穩(wěn)影響極大。2016年，我國(guó)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(shuō)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(duì)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(duì)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(guó)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(zhǎng)，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(shì)。我國(guó)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(guó)外進(jìn)口，2015年我國(guó)的鐵礦石對(duì)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(guó)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(duì)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%。

高爐實(shí)施低硅冶煉，可達(dá)到高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽、環(huán)保的目標(biāo)，降低生鐵成本。同時(shí)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(shí)間，對(duì)開發(fā)新鋼種、冶煉高級(jí)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(guó)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(jí)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(guó)大型高爐的鐵水含硫量和一級(jí)品率的平均值分別為0.029%、76.35%，鐵水一級(jí)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(jí)品率的平均值分別為0.029%、73.76%，仍然呈下降趨勢(shì)，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(guó)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(guó)外的大型高爐相比，我國(guó)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(guó)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。

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(lái)大波動(dòng)，將帶來(lái)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(duì)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(gòu)策略，穩(wěn)定原燃料條件，減少爐況波動(dòng)引起的損失。

大型高爐對(duì)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(yùn)行，提升設(shè)備保障能力。應(yīng)加強(qiáng)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(duì)公司整個(gè)生產(chǎn)組織、經(jīng)營(yíng)績(jī)效將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對(duì)大型高爐的操作管理應(yīng)更加精細(xì)，進(jìn)一步延長(zhǎng)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(yùn)行。同時(shí)，大高爐的物料吞吐量大，對(duì)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(shí)，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(yùn)行，也是高爐正常運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。

節(jié)能減排意識(shí)須要不斷鞏固提升。高爐鐵水是用來(lái)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(chǎng)波動(dòng)時(shí)減小對(duì)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(guó)能耗總量的15%，占全國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)總量的23%左右，而全國(guó)煉鐵系統(tǒng)能耗占整個(gè)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(lái)抓。

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(jiān)持高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)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(xiàng)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(duì)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(duì)現(xiàn)在和未來(lái)能夠掌控的資源進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)估，調(diào)整和規(guī)劃好高爐用料，盡可能確保高爐配料長(zhǎng)時(shí)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(dòng)是影響大型高爐生產(chǎn)波動(dòng)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(zhǎng)壽的關(guān)系，研究如何在低燃料比情況下保持高爐長(zhǎng)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(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率的方法是實(shí)踐與基本理論相結(jié)合的，評(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率的方法與高爐變化、冶煉過(guò)程相關(guān)的研究，將有助于對(duì)高爐操作的分析。目前，我國(guó)對(duì)高爐爐內(nèi)現(xiàn)象的實(shí)證研究很少，對(duì)國(guó)外高爐爐內(nèi)現(xiàn)象研究的成果運(yùn)用也停留在一般概念上，必須加強(qiáng)對(duì)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(qiáng)對(duì)高爐操作數(shù)據(jù)的分析。

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(shí)現(xiàn)我國(guó)煉鐵業(yè)由大變強(qiáng)的基點(diǎn)。

創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的條件，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。應(yīng)在煉鐵系統(tǒng)中貫徹落實(shí)低碳煉鐵，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

要實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)由大向強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，煉鐵生產(chǎn)也必須在技術(shù)力量、科研隊(duì)伍、經(jīng)營(yíng)理念、人才儲(chǔ)備等方面，真正向世界一流企業(yè)看齊，全面實(shí)施以技術(shù)創(chuàng)新為核心的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略。

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