2009年我国重点钢铁企业炼铁技术述评

 

王维兴(中国金属学会    北京   100711)

 

2009年全世界受到金融危机的冲击，世界生铁产量为8.98亿t，比上年下降2.9％。扣除中国因素影响后，2009年全世界生铁产量下降22.2％。2009年我国生铁产量为5.4374亿t，比上年增长15.87％，占全世界高炉生铁产量的60.53％，成为世界名符其实的炼铁大国。

1 我国铁产量的增幅超过钢的增幅

2009年我国铁产量为54374.82万t，比上年增长15.87％，钢产量的增幅为13.50％。我国的铁钢比从2008年的0.938上升到0.957，升高了0.019。

2009年我国重点钢铁企业产铁4.44亿t，比上年增长15.28％；地方企业产铁量为0.99亿t，比上年增长18.57％。地方企业生铁产量的增幅要高于重点企业，使得我国炼铁产业集中度下降。

2009年全国生铁增幅较高的省份是河北省增长24.06％，山东省增长9.70％，辽宁省增长9.31％，江苏省增长8.44％，山西省增长5.75％，湖北省增长3.60％。

2009年8月～10月创出日产生铁160万t的最高水平，按这个生产水平，全国年产生铁将达5.8亿t的水平。

2 炼铁系统技术装备加快了大型化进程

近年来，重点钢铁企业提高了对炼铁的投资比重，2008年对炼铁的投资占总投资的比重从2006年的9.8％升高到12.4％，仅次于对轧钢工序的投资，大大促进了我国高炉大型化进程。

2.1 高炉向大型化发展

据统计，2009年我国有高炉1350多座，大于1000m³以上容积的高炉有200多座，比上年度增加34座。沙钢5800m³高炉，曹妃甸5500m³高炉均于2009年投产；首钢迁钢4000m³高炉也于2010年元月投产，使我国成为已拥有13座4000m³以上容积高炉的国家。目前，我国已拥有16座3200m³高炉，42座2500～2800m³高炉。

曹妃甸5500m³高炉采用自主研发的无料钟炉顶设备，高炉煤气干法除尘，与卡鲁公司共同研发顶燃式热风炉等一系列先进的炼铁技术装备，促进了我国高炉炼铁技术装备进步。

2.2 烧结机大型化取得显著成就

目前，我国拥有500多台烧结机，其中大于180m²的有105台，大于130m²的150多台，大于400m²的有20多台。

曹妃甸550m²的烧结机于2009年8月投产，是我国最大的现代化烧结机。

大型现代化烧结机的烧结矿质量好，工序能耗低，在多方面有着许多优越性。如一台500m²烧结机要比2台250m²烧结机工序节能20％。

近年来，我国烧结生产技术不断进步，大力推广小球烧结、厚料层、优化配矿、自动称重、燃料分加，高铁低硅烧结、热风烧结等先进技术，促进了烧结矿质量提高，工序能耗降低。新建烧结机已可实现漏风率在20％～30％。

我国已有近40台烧结机进行烟气脱硫，减少SO₂的污染；烧结的余热回收工作也在大力开展。

2.3 链篦机-回转窑生产球团工艺已成为生产球团的主体

目前，我国已拥有1.3亿t/a的生产球团矿能力，链篦机-回转窑生产球团工艺占球团生产总能力的57％。曹妃甸2009年投产的400t/a带式焙烧机是一座现代化大型生产球团设备，球团矿质量高，能满足5500m³高炉的需求。

3 高炉炼铁技术经济指标进步

2009年全国重点钢铁企业高炉燃料比（未含小块焦比）为519kg/t，比上年度下降12kg/t；入炉焦比为374kg/t，比上年下降22kg/t；喷煤比为145kg/t，比上年度升高10kg/t；热风温度为1158℃，比上年升高25℃；利用系数为2.615t/m³·d，比上年升高0.008t/m³·d。2009年重点企业高炉技术经济指标情况见表1。

表1 2009年重点企业高炉技术经济指标

 

项目	燃料比 kg/t	焦比 kg/t	煤比 kg/t	风温 ℃	入炉矿 品位 %	熟料率 %	利用 系数 t/m3d	休风率 %	劳动生产率 t/人·年	炼铁工序能耗 kgce/t
2009年	519	374	145	1158	57.62	91.38	2.615	1.661	4482	410.65
2008年	531	396	135	1133	57.32	92.68	2.607	2.106	3925	432.13
增减	-12	-22	+10	+25	+0.30	-1.30	+0.008	-0.445	-557	-21.48
先进值	467	290	185	1216	61.17	99.97	4.112	0.434	14721	353.89
落后值	592	540	0	953	50.31	59.28	2.105	19.190	1084	509.92

从上表可看出，我国部分高炉技术经济指标已达到或接近国际先进水平，充分表现出我国高炉炼铁生产技术水平已处于比较先进的水平。但是，从落后值的情况，又可看出我国仍有一批应淘汰的落后技术装备还在生产之中。

目前，我国炼铁工业是多层次的，先进与落后并存，存在不同发展阶段。为促进我国炼铁生产技术进步，实现节能减排目标，提升炼铁企业的市场竞争力，我们应当加大推广成熟、先进、实用的炼铁技术装备。同时，也应加大淘汰落后技术装备的工作力度，2009年工信部提出要淘汰2113万t/a落后的炼铁生产能力，并已分解到14个省。我国有870多家炼铁企业，造成产业集中度低，高炉平均炉容小，炼铁企业之间生产指标差距大。要加大贯彻落实国家公布的“钢铁工业振兴规划”的目标和任务，利用产业政策和市场经济的手段，加快炼铁企业的优化重组。

3.1 高炉燃料比在下降

2009年重点钢铁企业高炉燃料比为519kg/t，比上年下降12kg/t，降幅大于30kg/t的企业有略钢、沙钢、枊钢、广钢、新余、酒钢等14家，降幅大于20kg/t的企业有24家。

2009年燃料比较低的企业有新冶钢、首钢、宝钢、马钢股份、太钢、武钢、沙钢、邯钢、鞍钢、本钢、湘钢等企业。

高炉工序能耗占钢铁联合企业总能耗的50％以上。所以，降低高炉燃料比是钢铁企业节能减排工作的重点，也是减少污染物排放的主要手段。2009年重点企业高炉燃料比降低，为我国吨钢综合能耗降低做出了重要贡献。我们应当大力推广能够大幅度降低燃料比的好经验。下面分类介绍降低燃料比的经验：

（1）燃料比下降25kg/t以上企业情况

降低炼铁燃料比的主要体现是要降低焦比。提高喷煤比后，要实现煤粉高的置换比，才会使燃料比不会升高。这也是最经济的提高喷煤比的标准。

（2）有10家企业实现了焦比和煤比同时下降，使燃料比下降。

有10家企业是焦比和煤比同时下降，进而实现了燃料比下降。高品位和高风温对降低燃料比起了重要作用。这10家企业高炉入炉矿品位均比上年有不同程度的提高。提高入炉矿含铁品位是炼铁精料技术的核心。入炉品位提高1％，可使炼铁燃料比下降1.5％。我们还是要在提高入炉矿含铁品位上下一些功夫。要用技术经济科学分析方法来购买合理精矿品位，才会给企业带来最大的经济效益。燃料比降低的10个企业之中，有6个企业的热风温度比上年有所提高。热风温度升高100℃，可降低炼铁燃料比15kg/t，允许多喷吹30kg/t煤粉，我们应当重视高风温的作用。

（3）有40家企业燃料比的降低是因为焦比降低的幅度大于喷煤比升高的幅度。

据统计，这40家企业之中有33个企业热风温度2009年与2008年相比是有所上升，为提高喷煤比创造出良好条件。同时，也是降低燃料比的重要条件之一。

2009年重点钢铁企业焦炭质量得到明显改善：M₄₀上升0.9％，M₁₀下降0.01％，灰份下降0.47％，硫分下降0.03％。焦炭质量的改善有利于高炉燃料比的降低。这是炼铁精料技术水平提高的重要体现。

3.2 热风温度普遍提高

2009年重点钢铁企业热风温度为1158℃，比上年升高25℃，创出历史最好水平。

2009年热风温较高的企业有太钢、宝钢、首钢、攀钢、鞍钢、三钢、长治等。

2009年热风温提高较多的企业有酒钢、略阳、本钢、邯钢、合钢、萍钢、柳钢、宝钢集团、新余等。

重点企业之中有51家企业的热风温度得到提高，占总数的70.83％。说明，我国重点钢铁企业高炉热风炉技术快速发展。近年来新建的近50座大于1000m³以上容积的高炉，热风温度均可实现1200℃以上的高风温，这是炼铁技术发展的大趋势。

目前，我国中小企业高炉热风温度比大高炉低。一方面是在建设时就没有设计实现高风温的条件；另一方面是为了降低热风炉造价，购买低价劣质的耐火砖，其后果是不但不能实现高风温，而且热风炉寿命也低（一般在5～8年）。《高炉炼铁工艺设计规范》中提出，热风炉寿命应大于20年。中小企业热风炉寿命低，热风温度低，使高炉炼铁燃料比高，生铁成本高，其代价远远高出购买劣质耐火材料所省下的钱。炼铁企业应当配备经济师，对购买铁矿石、耐火材料、生产设备要进行统筹安排。这里有大学问、大的经济利益。不仅要对采购的物品进行性能与价格的对比，而且要综合维护费用、使用寿命、对生产的影响程度等方面进行全面的考虑。

3.3 入炉焦比下降

2009年重点钢铁企业入炉焦比为374kg/t，比上年下降22kg/t，创出历史最好水平。焦比较低的企业有宝钢、太钢、首钢、长治、武钢、鞍钢等。焦比下降幅度较大的企业有枊钢、沙钢、青钢、略阳等；焦比下降幅度大于30kg/t的有22家企业。

2009年重点企业焦比降低的主要因素是炼铁原燃料质量得到改善。精料技术水平对高炉指标的影响率在70％。

2009年重点企业入炉矿品位提高0.3％，焦炭质量得到全面改善。炼铁工作者普遍重视提高精料技术工作。另外，热风温度得到普遍提高，且升高的幅度较高，创出历史最好水平。与此同时，高炉操作水平普遍提高。炼铁企业经历金融危机，在精细化操作上下功夫，努力降低生铁成本，对标挖潜，科学组织生产等方面取得了较大成效。

3.4 高炉喷吹煤粉得到提高

2009年重点钢铁企业高炉喷煤比为145kg/t，比上年升高10kg/t，全国喷煤总量在7400多万t，创历史最好水平，大大降低了炼铁焦炭的消耗，减少了炼焦过程对环境的污染。

用煤粉代替焦炭炼铁具有结构节能的效果。炼铁焦工序能耗在118kgce/t，喷煤的能耗在25～35kgce/t。1t煤粉代替1t焦炭，对炼铁系统来讲，可降低能耗约90kgce/t。

2009年重点企业喷煤比较高的企业有长钢、宝钢、太钢、德龙、武钢、新兴铸管、莱钢、鞍钢、唐钢、湘钢等。喷煤比增幅较大的企业有徐钢、柳钢、本钢、合钢、泰钢、青钢、营口中板等。

提高喷煤比的技术措施是：

• 风温大于1200℃；

• 富氧1％～3％；

• 脱湿鼓风，湿度小于6g/m³；

• 炼铁炉料透气性高（原燃料转鼓强度高，粉末少，5mm～15mm粒级小于30％，煤气分布均匀、合理，软熔带低且窄等），煤粉喷吹均匀，流动性和可燃性好，以及高炉操作得当等。

近年来，炼铁企业认识到提高喷煤粉会给企业带来较大的效益。所以，一些企业结合本企业的具体情况，对提高喷煤比进行系统的研究。在煤粉制备、喷吹系统、自动控制以及煤粉的性能等方面均有不同程度的进步。我国在喷煤系统设计、设备制造、理论基础研究等方面均达到国际先进水平，可以完全实现国产化。

3.5 高炉休风率在降低

2009年重点企业高炉休风率为1.661％，比上年下降0.445％。休风率较低的企业有包钢、邢钢、达州、张店、三明、济钢、新兴铸管、石横、马钢、攀钢等。

对设备建立定检定修制度。不要等某个单体设备出故障才去修理。高炉风渣口破损，大多数是因生产稳定顺行状态不佳造成的。高炉工长们的主要任务是努力保持高炉正常生产的合理炉型，使生产处于稳定状态，进而实现高炉长寿。炼铁企业不要追求临时的高产。高炉实现稳产、高产才是科学的炼铁方法。

4 高炉操作技术水平得到提高

高炉生产指标优化是个综合水平的体现，特别是高效、低耗、长寿、优质、环保指标的优化是个系统工程。

高炉工长操作对指标的影响只占10％，炼铁精料水平对高炉指标的影响占70％。只有具备了好的生产条件，才能实现好的生产指标。

近年来，我国大中型高炉生产技术水平得到不断提高，大型高炉的生产状态基本上不再出现较大的波动。这与工长们操作理论进步和操作水平提高有直接的关系。

高炉操作水平高主要是体现在：炼铁燃料比降低、高炉高效化、煤气中CO₂含量升高、生铁含硅量降低、生产处于稳定顺行状态、休风率低等方面。

5 节能减排取得新进展

2009年重点钢铁企业烧结、焦化、球团、炼铁工序能耗均比上年有所下降，有力地促进吨钢综合能耗的下降，详见表2。

                    表2 重点企业工序能耗情况              单位：kgce/t

 

	吨钢综合	烧结	球团	焦化	炼铁
2009	619.43	54.95	29.96	112.28	410.65
2008	630.4	55.32	30.41	118.97	432.13
增减	-10.97	-0.37	-0.45	-6.69	-21.48
先进值		38.08	16.21	64.71	353.89

2009年部分企业工序能耗已达国际先进水平，总体上讲，我国已掌握了主要先进节能的技术装备。现在存在的主要问题是要大力普及和推广先进企业的好经验、好方法。

5.1 炼铁企业工序能耗降低技术分析

高炉炼铁所需能量有78％来自碳素（焦炭和煤粉）燃烧，有19％来自热风炉提供，3％来自炉料化学反应热。所以说，炼铁工序节能的工作重点是要努力降低燃料比：其次为努力提高热风温度，第三是要努力提高二次能源回收利用水平（主要是炉顶煤气压差发电TRT的能力）。

2009年工序能耗，下降幅度较大的企业基本上是燃料比降低的较多企业，热风温度上升的也比较高。

高炉炉顶煤气压差发电可回收鼓风能量的30％，采用干法除尘可提高发电能力30％左右，吨铁发电量可达45kWh左右；湿法除尘可达35kWh左右。高炉炉顶煤气压力大于120kPa的高炉均应设置TRT装置，进行二次能源回收。两座小高炉可以实现共同一台TRT装置。我国现已拥有520多台TRT装置。但是全国平均发电量仅为25kWh/t，数值偏低，这是由各种因素造成的。我们应在努力提高TRT发电能力上开展深入工作。

5.2 主要环保指标得到改善

2009年重点钢铁企业高炉炉渣利用率为99.26％，比上年提高4.24％；高炉煤气利用率为94.91％，比上年提高0.45％；含铁尘泥利用率为98.44％，比上年提高0.77％；二氧化硫排放量比上年减少4.9％，有40多台烧结机设置了烟气脱硫设施，年脱硫能力在8.2万t以上；吨钢耗新水为4.43m³/t，比上年下降12.75％。我国中小企业环保水平一般低于大型钢铁企业。一是总体投资力度低，要求的目标值也偏低；另一方面中小企业设备容量偏小，自动化水平偏低，进行环保治理有一定难度。

2009年国家环保部公布了国家清洁生产标准，对钢铁行业的烧结、高炉炼铁、炼钢等工序均提出了具体要求（HJ/T426～428-2008）。

6 炼铁企业存在的主要问题

1）我国炼铁产业集中度低，平均设备容量小，企业之间技术经济指标差距大，是典型的发展中国家。由于我国炼铁处于扩张阶段，而淘汰落后的工作成效不显著，致使一些炼铁企业还处于粗放式经营状态。

2）我国一些炼铁企业的生产技术经济指标已达到或接近国际先进水平，但是尚有约四分之一的产能属于应淘汰的落后装备。所以说，我国炼铁工业两大工作任务：一是大力普及推广先进的生产工艺、技术、装备；另一方面要加大淘汰落后的技术装备。

3）部分炼铁企业尚处于生产不稳定状态，要加大技术改造、结构调整和企业管理水平。