1. 2013年上半年高炉炼铁技术发展
高炉炼铁部分技术经济指标在进步：2013年上半年全国重点钢铁企业高炉燃料比（个别企业统计未含小块焦比）为546.30kg/t，比上年度同期下降2.16kg/t；入炉焦比为360.70kg/t，比上年下降1.90kg/t；喷煤比为150.53kg/t，比上年度下降0.09kg/t；焦丁比为36.07kg/t,比上年下降0.15kg/t；入炉矿品位比上年下降0.25%,热风温度为1183℃，比上年升高4℃；利用系数为2.495t/m3·d，比上年下降0.035t/m3·d。2013年上半年重点企业高炉技术经济指标多数在优化,具体情况见表1。
表1 2013年上半年重点企业高炉技术经济指标
|
企业
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
H
|
J
|
k
|
|
焦比变化,kg/t
|
+10.4
|
+4.3
|
+8.2
|
+17.5
|
-30.4
|
-1.1
|
+3.7
|
+47.7
|
+44.9
|
+39.6
|
|
煤比变化，kg/t
|
-2.2
|
+3.9
|
+11.3
|
+1.9
|
+32.8
|
+5.3
|
-1.9
|
-37.3
|
-6.8
|
-9.9
|
|
小焦变化，kg/t
|
-1.9
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
+47.1
|
0
|
0
|
+29.8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
燃料比变化，kg/t
|
+6.2
|
+8.3
|
+19.6
|
+19.5
|
+2.3
|
+4.1
|
+49
|
+10.4
|
+38.1
|
+50.5
|
|
工序能耗变化，%
|
-0.54
|
-1.29
|
-0.41
|
-3.55
|
-2.53
|
-12.49
|
+1.25
|
+0.56
|
-2.53
|
+0.35
|
目前，我国炼铁企业是多层次的，先进与落后并存，处于不同水平发展阶段。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，也应加大淘汰落后炼铁能力(国家已明令要坚决淘汰400M3以下小高炉.于2013年前完成淘汰落后任务)。我国有750多家炼铁企业，造成产业集中度低，高炉平均炉容小(我国约有1450座高炉,大于1000立方米的高炉约有400座)，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“钢铁工业十二五发展规划”的目标和任务，利用产业政策和市场经济的手段，加快炼铁企业的技术升级和优化重组整合。从2013年上半年发展形势看，我国炼铁企业技术进步速度有所变缓。据统计,重点企业中有46个企业燃料比有所下降,有27个企业燃料比在上升。主要是全国入炉矿含铁品位有所提高，,因矿石降价,利润也下降,一批企业出现经营亏损，落实炼铁精料方针的工作的难度加大。但炼铁企业加大了对优化配矿的研究，在原料质量下降、使用百家矿、成分波动大情况下，实现了烧结矿质量提高，确保了高炉生产稳定顺行，取得了较好成绩。这说明，我国烧结和高炉生产技术均取得了较大的进步。根据对50多个企业进行技术经济分析，使用铁矿石品位较高的企业，盈利水平普遍比使用低品位铁矿的企业高。
目前，因进口矿的价格与价值发生巨大的扭曲，使我国球团矿比烧结矿贵，出现了球团矿减产（2012年全国约6600万吨球团生产能力放空）；高品位块矿在涨价，且供应紧张。这些严重影响了炼铁炉料结构的优化，不利于炼铁系统节能减排。
2. 高炉燃料比(一些企业没包括小块焦比)得到下降：
钢铁工业用能有80%以上是煤炭。高炉用能有78%是来自炭素(焦炭和煤粉)燃烧.因此,降低高炉燃料比是节能减排的工作重点,体现出节能要从源头抓起。2013年上半年重点企业中有27家燃料比在上升.这说明部分炼铁企业炼铁指标在恶化,技术发展很不平衡.钢铁企业实现减量化用能的重点工作是在要努力降低炼铁燃料比上下工夫。 2013年上半年重点钢铁企业燃料比下降的原因是炼铁炉料质量有所提高。焦炭质量得到改善:M40为86.37%,比上年升高0.01%.M10为6.32%,比上年降低0.03%,焦炭灰份为12.45%,比上年下降0.05%，硫分0.77%，与上年持平。烧结矿质量也有所提高:品位为54.28%,比上年下降0.25%;转鼓强度为79.41%,比上年升高0.03%;烧结矿碱度为1.97(倍),比上年升高0.02(倍) .
2013年上半年重点钢铁企业有45个企业高炉燃料比得到下降,与去年相比燃料比降幅较大的企业有:成钢降低55.36kg/t,广钢下降52.43kg/t,包钢降低47.89kg/t,苏钢降低47.28kg/t,泰钢降低41.17kg/t,国丰降低37.56kg/t,杭钢降低32.29kg/t,韶钢降低29kg/t,天铁降低25.8kg/t,济钢和湘钢均降低24kg/t,申特降低26.92kg/t,邢钢和津西均降低24kg/t,南京降低23kg/t, 达钢和萍钢均降低22kg/t,安钢降低21.66kg/t,济钢、建龙降低21kg/t。
2013年上半年燃料比较低的企业有宝钢461.65kg/t,兴澄470为464kg/t,冶钢482kg/t,青岛482.11kg/t, 沙钢489kg/t, 大连495kg/t、马钢497kg/t、通钢498为489kg/t, 柳钢为500kg/t.西林502kg/t、首钢为504kg/t、韶钢为507kg/t、天钢均为509kg/t, 太钢511kg/t，邢台512kg/t等企业。
高炉工序能耗占钢铁联合企业总能耗的50％以上,高炉炼铁用能有78%是来自碳素燃烧(就是燃料比)。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。2013年上半年重点企业高炉燃料比下降，是因为我国炼铁原燃料质量提高造成的，精料技术的工作重点由提高矿品位，转移到“熟”、“稳”、“均”、“少”、“好”。我们应当在努力降低燃料比上下功夫，大力推广能够大幅度降低燃料比企业的好经验。
3.2013年上半年全国重点钢铁企业炼铁工序能耗取得较好的成绩
2013年上半年全国重点钢铁企业炼铁系统工序能耗为399.96kgce/t,比上年降低0.54%。特别是高炉炼铁工序能耗下降对吨钢综合能耗有较大的影响（因炼铁工序能耗占钢铁联合企业总能耗的49.4%）。2013年上半年炼铁工序能耗较低的企业有：涟钢325.51kgce/t,新冶钢356.69kgce/t,建龙367.48kgce/t，敬业368.16kgce/t, 天铁369.92kgce/t, 石钢370.28kgce/t,三明374.24kgce/t,邯钢374.74kgce/t,沙钢375.99kgce/t, 日照377.46gce/t,太钢378.84kgce/t,津西380.58kgce/t, 衡管381.45kgce/t.湘钢381.48kgce/t,杭钢381.80kgce/t,川威381.81kgce/t,新余381.82 kgce/t, 济源383.20kgce/t,安阳383.36kgce/t,龙门384.38kgce/t.鞍钢384.88kgce/t,济钢384.91kgce/t,国丰388.00kgce/t, 武钢388.49kgce/t. 企业最高值达474.22kgce/t.。
目前，部分企业之间能源统计出现较大误差，一些企业没按国家和行业标准、规范进行工作。部分企业燃料比变化幅度与工序能耗变化幅度不相适应。出现燃料比上升，而炼铁工序能耗反而下降的现象（炼铁用能78%来自碳素燃烧）。个别企业统计的燃料比中不含小块焦；一些使用低品位矿石的高炉，燃料比和炼铁工序能耗理应是比较高，但出现统计数据偏低的虚假现象。
目前，企业之间统计的炼铁工序能耗上存在较大误差。焦比在工序能耗数据中约占70%，煤比约占20%，燃料比的变化对工序能耗的影响是起决定性的作用。个别企业燃料比排在第27名之后，但炼铁工序能耗值却先进，让人质疑。但有7个企业出现，焦比、煤比、燃料比升高，工序能耗还出现下降较大；有4个企业燃料比下降，反而工序能耗上升；部分企业燃料比变化幅度与工序能耗变化幅度不相适应。可能存在统计上的问题。个别企业统计的燃料比中不含小块焦；一些使用低品位矿石的高炉，燃料比和炼铁工序能耗应是比较高，但出现统计数据偏低的现象。希望企业认真贯彻国家标准GB50632-2010《钢铁企业节能设计规范》中的炼铁工序能耗计算公式、各能源介质折标准煤系数。部分企业数据之间疑问（燃料比升高，工序能耗下降）情况见表2.
表2 2013年上半年部分企业焦比、煤比、小块焦、燃料比、工序能耗变化情况
|
企业
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
H
|
J
|
k
|
|
焦比变化,kg/t
|
+10.4
|
+4.3
|
+8.2
|
+17.5
|
-30.4
|
-1.1
|
+3.7
|
+47.7
|
+44.9
|
+39.6
|
|
煤比变化，kg/t
|
-2.2
|
+3.9
|
+11.3
|
+1.9
|
+32.8
|
+5.3
|
-1.9
|
-37.3
|
-6.8
|
-9.9
|
|
小焦变化，kg/t
|
-1.9
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
+47.1
|
0
|
0
|
+29.8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
燃料比变化，kg/t
|
+6.2
|
+8.3
|
+19.6
|
+19.5
|
+2.3
|
+4.1
|
+49
|
+10.4
|
+38.1
|
+50.5
|
|
工序能耗变化，%
|
-0.54
|
-1.29
|
-0.41
|
-3.55
|
-2.53
|
-12.49
|
+1.25
|
+0.56
|
-2.53
|
+0.35
|
炼铁工序能耗占联合企业总能耗的50%。所以，钢铁工业要降低吨钢综合能耗就必须要努力降低炼铁工序能耗。高炉炼铁所需能量有78%是来自碳素（也就是燃料比）燃烧。因此，炼铁燃料比低是炼铁工序能耗低的前提.是要贯彻精料方针，努力提高热风温度，提高高炉操作水平等。有TRT装置的企业炼铁工序能耗要低一些。钢铁企业节能工作要从源头抓起,首先是要实现减量化用能（降低燃料比）,然后是提高能源利用效率（提高风温和高炉煤气利用水平）,第三是提高二次能源回收利用水平（有TRT装置，水渣余热回收等）。.
4.对部分企业高炉指标的分析：
2013年上半年部分企业高炉指标见表3：
|
|
燃料比kg.t
|
焦比kg/t
|
煤比kg/t
|
风温℃
|
品位%
|
焦M40，%
|
焦M10，%
|
工序能耗kgce/t
|
|
宝钢
|
464.7
|
300.8
|
163.9
|
1223
|
59.69
|
89.59
|
5.47
|
397.69
|
|
兴澄
|
473.4
|
317.0
|
146.4
|
1179
|
58.99
|
|
|
|
|
冶钢
|
477.7
|
340.6
|
137.1
|
1147
|
56.42
|
|
|
|
|
青岛
|
483.3
|
313.2
|
170.1
|
1101
|
54.58
|
|
|
390.87
|
|
沙钢
|
478.1
|
310.7
|
167.4
|
1148
|
58.78
|
86.78
|
6.63
|
375.99
|
|
大连
|
482.4
|
407.8
|
74.6
|
1050
|
58.2
|
|
|
|
|
马钢
|
497.4
|
342.1
|
155.3
|
1113
|
56.27
|
89.26
|
5.66
|
416.56
|
|
通钢
|
499.7
|
348.6
|
151.1
|
1083
|
56.62
|
85.51
|
5.71
|
410.45
|
|
柳钢
|
488.2
|
323.4
|
164.8
|
1137
|
55.83
|
85.16
|
7.11
|
403.22
|
|
西林
|
498.5
|
352.2
|
146.3
|
1165
|
58.54
|
|
6.03
|
397.23
|
|
涟钢
|
520.62
|
320.84小焦33.48
|
166.3
|
1165.8
|
56.96
|
|
5.80
|
325.51
|
从上表可看出的问题：
1） 燃料比与炼铁工序能耗数据上出现不对应，这是不科学的。因炼铁所需的能量有78%是由燃料燃烧获得的，燃料比高，一定会是工序能耗高。而冶钢的燃料比中是没有包括小焦比，实际燃料比还要比482.1kg/t要高，所以说，冶钢的炼铁工序能耗数据不真实。
2） 焦炭质量中M10数值变化0.2%，会影响燃料比7kg/t,是焦炭指标中对高炉影响最大的。柳钢的焦炭M10数值为7.11%应严重影响炼铁指标，但实际数据显示，影响不大。有疑问？
3） 高炉有19%的热量是由热风炉提供的。风温变化100℃，会影响燃料比约15kg/t,。低于1100℃风温的高炉指标一般会受较大影响。但大连和通钢指标较好，不符合一般规律。
4） 高炉炼铁是以精料为基础，高品位是精料技术的核心。铁品位在54%时，品位波动1%，影响燃料比约1.5%~1.8%。青岛钢铁公司高炉品位是54.58%，应对高炉指标影响是比较大的。
5） 涟钢的炼铁工序能耗数据失真较多。见下面分析。
宝钢高炉指标最好，各数据都比较先进，值得信服，各指标之间数据协调，是行业的典范。
4.GB50632-2010《钢铁企业节能设计规范》规定的炼铁工序能耗计算方法，以及常用的能源热值和折标煤系数
4.1. 炼铁工序能耗计算方法： 炼铁工序能耗=(C+I+E-R)÷T
T----合格生铁产量（t） C-----焦炭折热量（MJ）
I----喷吹煤折热量（MJ）
E-----加工能耗（煤气、电、耗能工质等）折热量（MJ）
R-----回收高炉煤气、电力折热量（MJ）
案例：某高炉工序能耗表4
|
项目
|
单耗
单位 值
|
单位能耗（kgce/t）
|
占比例，%
|
|
消耗： 电
高炉煤气
焦炉煤气
转炉煤气
氧气
氮气
压缩空气
高炉鼓风
工业水
除盐水
生活水
蒸汽
焦炭
煤粉
|
Kw.h/t 40.98
M3/t 456.03
M3/t 11.59
M3/t 0
M3/t 38.48
M3/t 54.03
M3/t 14.49
M3/t 890.49
t/t 0.501
t/t 0.008
t/t 0.0028
kg/t 26.71
kg/t 345.54
kg/t 136.87
|
5.04
58.65
7.12
0
15.39
21.61
0.58
26.71
0.04
0
0
3.44
335.57
97.77
|
0.88
10.25
1.24
0
2.69
3.78
0.10
4.69
0.01
0
0
0.60
58.67
17.10
|
|
合计
|
|
571.92
|
100
|
|
产出：压差发电（回收）
高炉煤气（回收）
|
Kw.h/t 39.84
M3/t 1394.16
|
4.9
179.29
|
2.66
97.34
|
|
合计
|
|
184.19
|
100
|
|
综合能耗（kgce/t）
|
387.73
|
2013年上半年涟钢能耗数据分析：
焦比320.84+小焦33.48+煤比166.3＝燃料比520.62
折标煤：焦354.32×0.9714＝344.186kgce/t。
煤比166.3×0.7143＝118.788kgce/t。
吨铁风量约1200m3/t×0.04＝48kgce/t。
富氧3.90%，吨铁约1200×3.9%＝46.8m3/t。
能耗46. 8×0.3999＝18.71kgce/t
涟钢的焦炭、煤粉、高炉鼓风和富氧的能耗值均高于表4中的数值。故实际涟钢炼铁工序能耗不可能低于表4的企业387.73kgce/t。而他们自报值为325.51kgce/t,数据是不可靠的。
4.2. 常用的能源热值和折标煤系数
1）一次能源（燃料）平均低位热值参考数据：
|
序号
|
种类
|
单位
|
热 值
|
折标准煤
|
|
kcal
|
kJ
|
kgce
|
|
1
|
原煤
|
kg
|
5000
|
20908
|
0.7143
|
|
2
|
干洗精煤
|
kg
|
7098
|
29681
|
1.014
|
|
3
|
洗精煤
|
kg
|
6300
|
26344
|
0.9000
|
|
4
|
洗中煤
|
kg
|
4000
|
16726
|
0.5714
|
|
5
|
无烟煤
|
kg
|
6300
|
26344
|
0.9
|
|
6
|
动力煤
|
kg
|
4970
|
20783
|
0.71
|
|
7
|
煤泥
|
kg
|
2500
|
10454
|
0.3571
|
|
8
|
原油
|
kg
|
10000
|
41816
|
1.4286
|
|
9
|
油田气
|
Nm3
|
9310
|
38931
|
1.3285
|
|
10
|
气田气
|
Nm3
|
8500
|
35544
|
1.2143
|
|
11
|
煤田气
|
Nm3
|
3750
|
15681
|
0.5357
|
|
12
|
天然气
|
Nm3
|
9520
|
39809
|
1.36
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2）二次能源（燃料）平均当量与等价热值参考数据：
|
序号
|
能源种类
|
单位
|
热值
|
折标准煤kgce
|
备注
|
|
kcal
|
kJ
|
|
1
|
电
|
kW.h
|
860
|
3596
|
0.1229
|
当量值
|
|
按当年火电发电标准煤耗计算
|
等价值
|
|
2
|
热力
|
MJ
|
-
|
-
|
0.03412
|
当量值
|
|
3
|
蒸汽
|
kg
|
840
|
3513
|
0.12
|
等价值
|
|
4
|
干焦炭
|
kg
|
6800
|
28435
|
0.9714
|
|
5
|
汽油
|
kg
|
10300
|
43070
|
1.4714
|
|
6
|
煤油
|
kg
|
10300
|
43070
|
1.4714
|
|
7
|
柴油
|
10200
|
42652
|
1.4571
|
|
|
8
|
重油
|
kg
|
10000
|
41816
|
1.4286
|
|
|
9
|
轻油
|
kg
|
10010
|
41858
|
1.43
|
|
|
10
|
焦油
|
kg
|
9030
|
37760
|
1.29
|
|
|
11
|
粗苯
|
kg
|
10010
|
41858
|
1.43
|
|
|
12
|
液化石油气
|
kg
|
12000
|
50179
|
1.7143
|
|
|
13
|
焦炉煤气
|
Nm3
|
4200
|
17563
|
0.6
|
|
|
14
|
城市煤气
|
Nm3
|
4000
|
16726
|
0.5714
|
|
|
15
|
水煤气
|
Nm3
|
2500
|
10454
|
0.3571
|
|
|
16
|
高炉煤气
|
Nm3
|
800
|
3345
|
0.1143
|
|
|
17
|
转炉煤气
|
Nm3
|
1600
|
6690
|
0.2286
|
|
|
18
|
乙炔
|
Nm3
|
12600
|
52688
|
1.8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3）耗能工质平均等价热值调整对比：
|
序号
|
能源介质名称
|
单位
|
折算系数
|
|
电按等价值
|
|
1
|
新水
|
kgce/m3
|
0.257
|
|
2
|
环水
|
kgce/m3
|
0.143
|
|
3
|
软水
|
kgce/m3
|
0.500
|
|
4
|
鼓风
|
kgce/m3
|
0.030
|
|
5
|
压缩空气
|
kgce/m3
|
0.040
|
|
6
|
氧气
|
kgce/m3
|
0.1796
|
|
7
|
氮气（做副产品时）
|
kgce/m3
|
0.0898
|
|
8
|
氩气
|
kgce/m3
|
0.1347
|
|
9
|
氮气（做主产品时）
|
kgce/m3
|
0.6714
|
|
10
|
氢气(水电解)
|
kgce/m3
|
2.159
|
|
11
|
氢气(变压吸附)
|
kgce/m3
|
0.765
|
|
12
|
二氧化碳
|
kgce/m3
|
0.2143
|
|
13
|
乙炔
|
kgce/m3
|
8.3143
|
|
14
|
电石
|
kgce/m3
|
2.0786
|
注：(1) 1kgce＝7000kcal, 1kcal=4.1816kJ
(2) 变压吸附制氢：按500Nm3/h制氢站每小时耗电约200kW，则：1Nm3氢气耗电量为0.4kWh，再加上焦炉煤气的能耗。
(3) 空分制氧、氮、氩：钢铁企业常规空分设备分离及压缩气体能耗，分别按照氧气、氮气、氩气能耗分摊比例1：0.5：0.75计算各种气体能耗。
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