部分中型高炉生产技术中存在的问题

1部分中型高炉生产技术中存在的问题和对策刘琦1.前言近年来我国高炉的大型化波澜壮阔，发展极快。不仅原有的以大型高炉为主的大企业纷纷建设容积更大的，比如2500m3～4000m3的高炉；原来以中小高炉为主的中型企业，也在大量地建设容积为1000m3～2500m3，乃至3200m3的大型高炉。但是，与此同时，除了≤300m3的小高炉部分遭到淘汰以外，以400m3～500m3为主体的≤1000m3的高炉，不仅绝大多数的存量得到保留，并且仍在修建。因此，就全国范围看，不论是炉容结构，还是生产量，300m3～1000m3级的中型高炉都仍然占有很大比例。据不完全统计，2007年全国1300多座高炉中，＞1000m3的大型高炉有130余座；生铁产量只占全国的32%。由此可见，在今日之中国，＜1000m3的高炉，主要是300m3～1000m3的中型高炉，仍然是中国钢铁工业的主力军。有鉴于此，进一步提高中型高炉的生产水平，改善技术经济指标，降低生产成本，改善环保状况，对提高我国炼铁工业的整体水平，乃至全国经济的可持续发展都是十分重要的。2.我国中型高炉现状2.1在我国高炉炉容序列中指标最优秀的集群之一。在我国，以450±100m3为主体的中型高炉，其中特别是近来大量兴建的450m3～500m3高炉，以其技术方针、装备水平、操作技术的成熟和依此创造出的优秀的技术经济指标，使其成为高炉容积序列中最为成功的高炉集群之一，堪称高炉百花园中的奇葩。不仅为国内中型钢铁企业所喜爱，也深受国际冶金界，特别是发展中国家的青睐。这一高炉集群，也是近些年进步最大的高炉群体。分析起来，他们的进步来源于采用了正确的技术路线。2.1.1坚定地执行精料方针。扬弃了容积小的高炉可以使用劣质原料的错误认识。如努力提高矿石品位和焦碳质量,采用“烧结矿＋球团矿＋块矿”的炉料结构；2建设相对大型的烧结机，努力改善烧结矿质量；提高槽下整粒水平等。2.1.2提高装备水平。采用了过去只有大高炉才采用的技术装备，如高压炉顶（450m3～500m3的高炉炉顶压力已达到12～1.4MPa），TRT技术，无料钟炉顶装料设备，高风温热风炉，大喷吹量的喷煤装备，先进的自动控制和计器仪表，长寿风口，先进的炉前装备和水渣系统等。并且使原本在中小型高炉率先采用的技术更加先进和完善，如干法除尘技术等。2.1.3掌握了比较先进的操作理念和操作方法。选择了比较合理的基本操作制度，提高了炉况调剂水平。如许多高炉掌握了多环布料、高风温、高富氧、高喷煤、低硅铁冶炼技术等。近几年，我国涌现了一批操作好、指标优，以中型高炉为主体的企业和高炉。如新兴铸管、营口中板、邢台、石钢、兴澄、纵横、德龙、建龙、国丰等。表1是以上各厂2007年全年的主要技术经济指标。表1：部分先进企业2007年中型高炉指标利用系数(T/M3.D)入炉焦比(㎏)煤比(㎏)燃料比(㎏)入炉品位(%)风温(℃)新兴铸管4.14636516152659.161141营口中板4.10740113153256.591086邢台4.06936215852058.231088石家庄3.96337916254756.951082兴澄3.93437816153958.191109纵横3.80438913453358.361123德龙3.79438815354157.921039建龙3.78539814754558.601119国丰3.70639114153258.5111152.2水平参差不齐在我们说中型高炉是个优秀的高炉群体时，并不是说所有的中型高炉都是完美无缺的，在群体内部仍然存在着明显的差距，甚至一些高炉的生产状况和技术经济3指标还不尽如人意。如果从群体内部分析，指标先进的企业虽然不少，但仍然是相对少数，中等水平的是大多数，较差的是少数。正是存在这样的状态，我们才可以说，这一炉容群体存在着巨大的潜力。通过我们的工作，可以取得更好的成绩。2.3目前中型高炉生产上存在的问题从总体来说，目前我国的中型高炉主要存在下述几个方面的问题：2.3.1精料方面虽然中型高炉的巨大进步，应该在很大程度上归功于对精料方针的重视和认真落实。但是近两三年，许多企业的原料条件不是持续改善的，甚至有不同程度的下降。原因是多方面的。其一，近几年矿石资源紧张，大幅提价。中型高炉厂家多数没有自备矿山。购买进口的矿石又不能和大型企业站在一个起跑线上，买不到协议价矿。二手矿往往质次价昂。一些企业在被动情况下，降低了对原料的要求。也有的企业从成本出发，买了一些质次价低的原料。这首先表现在矿石品位的降低上。2007年参加统计的74家大中型企业中有26家入炉品位低于57%，主要是以中型高炉为主的企业。同时，高锌、高碱、高钛等含有害杂质的原料也被使用。其二，中型高炉厂家很大一部分没有自备炼焦厂，市场上的焦炭价格猛涨，灰分、强度、含硫则持续恶化。即使有自备焦炉的企业，也因煤质下降而导致焦炭质量降低。其三，许多企业近几年炼铁规模迅速扩大，但料场没有相应增加，导致原料成分波幅增大。这对高炉稳定顺行极为不利。何况不少企业，根本没有中和料场。其四，原料管理存在死角，上述中和料场的建设是一个方面。而诸多企业对稳定白灰质量一直重视不够。吃百家饭，成分波动大，从而造成烧结矿碱度波动。2.3.2关于高系数中型高炉冶炼强度高，利用系数高，是中型高炉最大的亮点和最光辉的一面。2007年全部由中型高炉组成的炼铁厂，平均利用系数＞3.70的就有13家。但也不是所有的中型高炉都达到了高系数。2007年利用系数低于3.2的也有13家。其中＜3.0的有6家。对于高炉利用系数，笔者以为，作为中型高炉工作者应有冷静的分析。一是，正如许多专家所提出的，代表高炉强化水平的，毕竟应该是单位炉缸面4积上单位时间产生的煤气量，它决定着煤气在炉内的上升速度，即对炉料下降的阻力。因此，主张用“燃烧强度”和单位炉缸面积产铁量代替目前使用的“冶炼强度”和“单位容积利用系数”，估且不论此种观点是否全面，但它确实道出了高炉强化的本质。参照此种观点，对中型高炉与大高炉强化水平的差距，应作更科学的分析。表2是3200m3与450m3高炉两种强度表示方法的情况。表2：3200m3与450m3高炉不同强化表示方法比较炉容(m3)炉缸直径(m)炉缸面积(㎡)利用系数(T/m3.d)燃料比(㎏)冶炼强度(T/m3.d)燃烧强度320012113.12.55201.3536.784505.422.93.55201.8935.76可见，当3200m3高炉利用系数为2.5时，与450m3高炉利用系数为3.5时的燃烧强度基本相当（假设燃料比相同），虽然它们的冶炼强度相差甚远。这主要因为中型高炉容积与炉缸面积的比值比大高炉小。与中型高炉料柱短有利于强化也有关系。当然，尽管如此，目前许多高炉接近2.0的冶炼强度也是非常骄人的。二是，在中型高炉中，高炉容积普遍存在虚数，一般虚数在10%左右，个别的接近20%。虽说少数大高炉也有容积虚数，但不太普遍，比例也较小（但新建的1000m3左右者除外）。这造成利用系数存在同比例的虚数。要知道，利用系数为3.8的高炉，当容积虚15%时，实际系数就变成3.23了。这件事没有实际意义，但却防碍了行业间的交流，在国际上也有不良影响。建议有关部门采取措施，恢复真实容积。当然，据我所知，也有不少高炉的利用系数虽然很高但却是真实的。2.3.3燃料消耗偏高作为群体而言，当前中型高炉的燃料比是比较高的。这有两层意思。一是比类似条件的大高炉高；二是比当前条件下可能达到的最佳状态高。2.3.3.1与大高炉对比选择操作状态比较好的，基本由大高炉组成的7家企业：宝钢、武钢、首钢、鞍钢、太钢、马钢、湘钢，和前述9家最优秀的、全部由中型高炉组成的企业的平均指标进行对比（见表3）。表3：5大型与中型高炉指标对比入炉焦比（㎏）煤比（㎏）燃料比（㎏）矿石品位（%）风温（℃）大型高炉33115548659.391135中型高炉38315053358.061100表中，优秀的大、中型高炉对比，燃料比相差47kg。这一差距也大致反应了当前大中型高炉总体的差距。分析起来，形成燃料消耗差距的原因有：A原料差距。表中两组高炉入炉品位相差1.33%。大高炉所用焦炭比中型高炉好。大型烧结机生产的烧结炉也比中小型烧结机好。B炉型差距。大型高炉料柱高，煤气利用好。这是大型与中型高炉先天的差别，也是构成高炉大型化的动力之一。C设备差距。中型高炉比大型高炉因炉型的差别冶炼周期短、料柱也短，煤气在炉内停留时间短；由于大型高炉炉顶压力高等因素，造成两类高炉煤气利用水平不同。D技术差距。上述大型高炉企业多是有着数十年炼铁史，拥有大批经验丰富的技术专家和熟练的操作人员。无论在高炉基本制度的选择和日常操作技术上都比较成熟。而九家中型高炉厂虽然是中型企业中的佼佼者，但对几个大型厂而言，还普遍存有差距。2.3.3.2中型高炉集群内部对比上述九家企业代表的是集群中最先进的部分。集群内部在燃料消耗上还是存有差距的。在参加统计的74家各类企业中，燃料比＞550kg的有24家，其中＞560kg的16家，＞580kg的7家，燃料比较高的多数是中型高炉。这比前述九家先进企业又高出15～45㎏。中型高炉内部的差距，不止是燃料消耗。包括强化水平、生铁质量等方面也存在差距，主要是技术和管理方面的原因。2.3.4生铁含[Si]、[S]偏高虽然一些中型高炉能够生产低[Si]、低[S]生铁，但并不十分普遍，多数高炉生铁平均含[Si]仍在0.5～0.6%；并且波动很大。不少中型高炉生铁平均含[S]经常维持在0.04%左右。生铁一级品率较低，许多高炉＜50%甚至＜30%。这和大高炉生铁平6均含[Si]普遍在0.3%左右，[S]＜0.03，一级品率≥90%的水平相比，存在明显差距。生铁质量较低的主要原因，一是原燃料成分波动大，炉况欠稳定；二是一些厂硫负荷高；三是炉缸不活跃，铁水温度低；四是操作制度不合理，如炉渣碱度低。2.3.5环保差。这是中型高炉厂家的劣势。炉容小，座数多，要搞好环保，一次性投资和运转费用都较高。有些企业也重视不够。但这对企业而言，是影响其社会生存能力的大事，不能不予以高度重视。3．部分中型高炉生产技术中存在的问题和对策下面提到的是本人根据近年亲身经历和通过交流了解到的部分中型高炉生产技术中存在的问题。由于接触面有限，因此涉及面也仅限于部分中型高炉，不能以偏代全。解决问题的对策，限于水平，仅供参考。3.1原料方面3.1.1原料成分波动大，是中型高炉生产中存在的重要缺陷，前文已经述及。企业在扩大炼铁规模的同时，应该考虑扩建堆料场和中和料场。中和料场的建设，其效益似不直观，但实际上通过高炉顺行稳定，指标改善，带来的经济效益是十分巨大的。这已经被所有“过来企业”所证实。最近的例子，河南济钢在建设中和料场后，高炉生产面貌呈现重大改变，高炉利用系数和燃料比明显改善。要重视烧结生产使用的石灰质量。减少供应单位。制订严格的技术标准，严把入厂质量检查关。要像重视矿石和焦炭质量一样，重视石灰质量。至于在矿石涨价的情况下，是否坚持高价购买优质原料，要进行经济、技术评估，不能简单处理。3.1.2随着炼铁规模的扩大，不少企业焦炭堆场容量不足。加上市场采购的焦炭品种杂、批量小，许多企业混堆混放。应千方百计扩大堆场面积，作到按品种分堆存放。有计划地按质量搭配使用。虽然目前焦炭市场价格昂贵，但也还是要尽量购买较好的焦炭。应根据高炉需要，制订焦炭强度和含硫的最低标准。在采购中应贯彻强度重于灰分的原则。要特别注意反应后强度。高灰分焦炭因渣量增加给高炉带来的损失是可以计算出来的。而强度不佳可能给高炉生产带来严重损害。目前有些焦炭含硫量＞1%，这给高炉和转炉生产带来技术上和困难的经济上的损失，应尽量避免。3.1.3提高烧结矿质量。在烧结生产中，应以强度为中心，强度重于品位。按7照“厚铺、慢转、低水、低炭”的原则，把好烧结工艺关。积极采用行之有效的添加剂、CaCL2喷洒等辅助技术。对于目前仍然保留的为数不多的工艺落后、质量低下、污染严重的小型烧结机应及时淘汰。3