中国1300立方米以下容积高炉技术指标分析

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中国1300立方米以下容积高炉技术指标分析

对2015年近280座（全国约有500座）容积小于1300m3高炉的技术指标进行了分析，从技术指标可以看出，一些高炉仍然是以大风量、高冶炼强度、高产为操作方针，这是企业粗放式经营的典型体现。当前，钢铁行业处于低利润、产能严重过剩阶段，要尽快扭转这个局面，就得转变操作观念，注重效益和环保。高炉炼铁要以精料为基础，以追求低燃料比、低成本、实现生产过程环境友好为目标，走可持续发展的道路。

根据统计数据，对中小高炉的主要技术指标进行了分析。与大高炉相比，中小高炉具有以下的特点。

1. 利用系数高

据统计，在280座高炉中有127座高炉利用系数大于3.0t/（m3·d），有7座450m3高炉的利用系数大于4.0t/（m3·d）。一些企业高炉是在低品位、低风温、低煤气利用率、原燃料质量不佳等不利因素下，实现高利用系数，这是操作水平较高的体现。不足之处是燃料比较高，高炉寿命较低，生产成本较高。

可以看出，一些高炉是通过高冶炼强度实现高利用系数，这是不科学、不经济的。

根据炼铁学基本原理可知：利用系数=冶炼强度÷燃料比。

小高炉采用大风机、大风量、通过高冶炼强度，追求高产，造成吨铁风耗高，出现风机大马拉小车的现象，是浪费能源、不经济的。实现高炉高产的科学操作方针是：用低燃料比实现高利用系数。

一般认为高炉冶炼强度控制在1.2t/（m3·d）为宜。高炉冶炼强度低于1.2t/（m3·d）时，再提高冶炼强度，有增加产量、降低燃料比的效果；高炉冶炼强度大于1.2t/（m3·d）时，再提高冶炼强度时，有增产的效果（产量增幅越来越小），但燃料比要升高。

2 .燃料比高

高炉炼铁所需能源有78%来自碳素（焦炭和煤粉）燃烧，19%是由热风提供，3%是炉料化学反应热。燃料比高低是影响炼铁工序能耗和成本的主要因素。燃料比高低是衡量高炉操作水平的主要标志，也是工长们的主要工作目标。

2015年中钢协会员单位统计的高炉年平均燃料比为537.14kg/t，中小高炉的燃料比要比大高炉高出约30kg/t。因为中小高炉比大高炉的入炉铁品位低、风温低、煤气利用率低。

据统计，2015年容积小于1300m3的高炉中，约有25座高炉燃料比低于520kg/t，约有30座高炉燃料比高于550kg/t。

高炉炼铁是以精料为基础。精料技术对高炉生产指标的影响率在70%，操作水平的影响占10%，企业现代化管理水平占10%，设备作业水平占5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）占5%。

在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量变化对高炉指标的影响率在35%左右。焦炭指标中M10是对燃料比影响最大的，它波动0.2%，影响高炉燃料比7kg/t，因此希望M10小于6%。这些数据表明，精料技术对燃料比的影响很大。

某企业高炉用焦炭质量好，M25为94.26%，M10为3.98%，热反应性为21.83%，反应后强度为68.57%，其M10是全国最低的，该企业高炉指标得到全面优化。

燃料比是影响炼铁工序能耗和成本的主要因素。

影响燃料比的主要因素有：入炉铁品位、热风温度、炉料质量（特别是焦炭质量）、煤气利用率、生铁含硅量、矿石还原度和热性能等。

3.喷煤比低

据统计，中小高炉的喷煤比一般在140kg/t左右，低于中钢协会员单位平均值。

这些高炉喷煤比低是因为热风温度偏低、炉料质量不好、入炉铁品位低、吨铁渣量大、料柱透气性差。

4.热风温度偏低

2015年中钢协会员单位平均热风温度1134℃。与国际先进水平（>1200℃）相比，我国炼铁指标差距最大的是热风温度偏低，相差约50-80℃。大型高炉多采用先进的高风温热风炉技术，热风温度普遍比中小高炉高。

据统计，2015年127座小于1300m3高炉中仅有16座热风温度大于1200℃，最高的是方大2号1050m3高炉，风温为1235℃。约有15座高炉风温低于1100℃，而且有4座高炉风温低于1000℃。这说明，我国中小高炉之间风温的差距很大，大多数企业热风炉需要进行技术改造，提高风温的任务很重。

热风炉寿命比高炉长，大修的机会少。对于风温偏低的热风炉不能等高炉大修再去大修。要抓紧时间及时进行大修，尽早提高风温。热风炉用耐火砖的质量一定要高，劣质耐火砖将造成热风炉实现不了高风温。高炉风温低的原因是：热风炉不能提供高风温、送风系统不能承受高风温、或高炉生产不能使用高风温。只有从这三个方面进行改进，才能有效地提高热风温度。

热风炉有三种类型：外燃式、内燃式和顶燃式。专家认为，顶燃式热风炉投资低、结构合理、寿命长、可实现大于1250℃的高风温，是最佳选择。

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5.入炉铁品位偏低

据统计，我国4000m3以上容积高炉入炉铁品位一般在58%-60%，2000-3200m3容积高炉入炉铁品位一般在58%左右，1000m3左右容积高炉入炉铁品位一般在57%左右。

2015年中钢协会员单位高炉平均入炉品位57.15%，比上年提高2.39%。宝钢4座高炉入炉品位均大于60%。有16家企业高炉入炉铁品位低于55%。小于1300m3高炉中有39座高炉入炉铁品位低于53%，有的高炉入炉铁品位甚至低于50%。

高炉炼铁是以精料为基础，入炉铁矿品位高是精料技术的核心。铁矿品位在57%条件下，品位升高1%，焦比降低1.0%-1.5%，产量增加1.5%-2.0%，吨铁渣量减少30kg，允许多喷煤粉15kg。入炉铁品位在52%左右时，品位下降1%，燃料比升高2.0%-2.2%。低品位矿炼铁，对高炉指标的副作用较大。

铁矿石含有害杂质（碱金属、铅、锌）高，会降低高炉使用性能（炉墙厚破坏煤气流分布；侵蚀耐火材料，降低高炉寿命），增加炼铁成本；有害杂质含量增加1%，会增加炼铁成本30-50元/吨铁。《高炉炼铁工程设计规范》要求炉料碱金属含量小于3.0kg/t，铅和锌含量分别小于0.15kg/ t，氯离子含量小于0.6kg/t。

高炉不能使用低于50%品位的铁矿石炼铁。采用品位小于50%的铁矿石炼铁时，吨铁渣量要大于500kg/t，高炉工序能耗大于550kgce/t，污染物排放多，能耗高。

6.煤气利用率偏低

中小高炉煤气利用率低，其原因主要是：（1）中小高炉高度偏低，设计多采用矮胖型，煤气在炉内停留时间短，对炉料的加热不足，不利于热能的利用；（2）一些高炉是以大风量、高冶炼强度、高产为操作方针，操作上采取发展边缘煤气流，造成煤气利用率低。据统计，2015年小于1300m3高炉中有39座高炉煤气利用率低于44%，还有一些高炉煤气利用率低于41%。

7.炉料球团矿配比高

我国高炉炉料结构发展方向是努力提高球团矿配比。多配球团矿，可有利于提高高炉入炉铁品位。减少烧结矿使用比例，降低烧结矿产量，有利于减少污染物排放，降低烧结烟气治理费用。据统计，中小高炉企业中有近30家企业高炉的炉料结构中球团矿配比超过20%，这是好现象。

但是，中小高炉使用的大多数球团矿铁品位偏低，有5家企业球团矿品位低于60%，这是不经济的。我国生产的球团矿平均铁品位在63%左右，比国外低2%左右，SiO2含量超过5%，偏高，不是优质球团矿。我国大多数球团厂使用进口矿，企业不应采购低品位铁矿石，要努力提高球团矿的铁品位，促进高炉高效生产，降低炼铁系统污染物排放和治理费用。

我国铁矿资源的特点是贫、杂、细，造成我国细粒度铁精粉产量比例占总产量的一半以上，是适合生产球团矿的。但实际上90%的铁精矿用于烧结矿生产，这是历史原因造成的，应尽快改变这种局面。

8.低硅铁冶炼比例高

2015年统计的280座容积小于1300m3高炉中，大多数高炉生铁含硅量控制在0.4%-0.5%，有72座高炉生铁含硅量小于0.4%，比例为四分之一，高于大高炉的比例。说明我国中小高炉的操作水平比较高。使用钒钛矿冶炼的高炉，必须进行低硅铁冶炼，生铁中硅+钛含量小于0.5%，高炉才可以正常生产。所以一批使用钒钛矿高的高炉生铁含硅量都很低。

生铁含硅量低是高炉操作水平高的体现，铁水含硅量降低0.1%，高炉燃料比可降低4-5kg/t。铁水含硅量低，要求原燃料质量和高炉操作都要稳定，并且炉缸热量要充沛。高炉高顶压操作，有利于实现低硅铁冶炼。冶炼钒钛矿的高炉需要进行低硅铁冶炼，以解决高钛铁水炉渣流动性差的问题。生铁含Si＋Ti≤0.5%时，高炉才可以正常操作。为保证炉缸热量充沛，一般将采用提高渣碱度的操作。炉缸热量充沛的标志是，铁水温度在1500℃左右、生铁含硅高、炉渣碱度高。

大高炉炉缸容易活跃，热量充沛，容易实现低硅铁冶炼。但中小高炉生产运行惯性小，要及时处理温度下滑的趋势，避免炉缸冻结。出现炉温向凉趋势要早发现、早处理、进行小量的调整。