2014年前4个月3200m3高炉技术经济指标分析
王维兴 中国金属学会 13651002795 yejinbu@126.com
1.高炉炼铁是以精料为基础，特别是大高炉，对原燃料质量的要求应更高。精料技术水平的炼铁指标的影响率在70%，工长操作水平的影响在10%，企业管理水平影响在10%，设备运行状态在5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）影响在5%。从下列指标分析可看出，使用优质炉料的高炉指标普遍好于质量差的高炉。精料技术的内容包括：高（铁品位高，炉料转鼓强度高，烧结矿碱度高）；熟（熟料比高）；稳（原燃料质量要稳定，供应量稳定）；匀（炉料粒度要均匀）；小（炉料粒度偏小）；少（炉料有害杂质含量要少）；好（炉料冶金性能要好）。精料技术与经济炉料是不矛盾的，要科学评价铁矿石，分析炉料的价格和价值对标关系。要研究透，不同矿物性能的铁矿石成球性能，造块（烧结、球团）性能，对高炉生产的影响。建立企业科学配矿机构，根据本企业特点，去进行优化采购，经济冶炼，求得效益的最大化。
要用生产条件论的观点去进行科学对标。一切先进的指标的实现，均需要一定技术条件的支撑。在分析某个先进指标时，要知道影响这个指标变化，有那些其它指标会有重大影响。如：高炉炼铁的热量有78%是由碳素（焦比、煤比）燃烧获得的，有19%是热风炉提供的；炼铁工序能耗的先进，一定要有低燃料比，高风温的支持。
2. 2014年4月3200m3高炉指标分析： 我国有3200m3高炉18座，高炉之间技术经济指标差距较大，主要是生产条件上不同，特别是炉料质量差异较大，操作水平，企业管理水平也有差距；对标时要进行具体分析。
下列表中红色表示排序第一，绿色表示排序第二，蓝色表示排序第三、
2.1.利用系数分析
炼铁工作者要追求高炉的最低燃料比，低生产成本，而不追求高利用系数。3200m3容积的高炉利用系数在2.2t/m3d左右为宜，可获得最佳炼铁最佳指标。适宜的冶炼强度，高炉好操作，煤气利用率高。韩国高炉就是如此。见表1浦项、光阳2013年高炉指标：
高炉 利用系数 燃料比 焦比 小焦比 喷煤比 热风温度 光阳 2.19 506.3 336.7 169.6 1216 浦项 2.3 496 317.3 178.7 1190 表2 2014年前4个月 各3200m3高炉燃料比和利用系数情况 项目 兴澄3 北营1 燃料比 535.49 Kg/t 利用系数 2．23 t/m3d 武钢5号 532.5 武钢6号 520.6 武钢7号 529.7 梅钢4号 500.23 涟源7号 534.25 1.84 唐钢3号 625.98 1.601 唐钢 4号 525.91 2.411 莱钢3号 515 济钢4号 521 鞍钢1号 502 鞍钢2号 518 鞍钢3号 505 天钢2号 546.43 邯钢1号 499.3 邯钢2号 499.5 韶钢 1号 500.0 519.0 2.528 2.34 2.642 2.392 2.276 2.339 2.513 2.25 2.12 2.51 2.11 2.30 2.36 2.53 我们提倡用降低燃料比，来实现高利用系数，而不是采用大风量、高冶炼强度，来实现高系数。希望冶炼强度控制在1.2t/m3d左右为宜。炼铁学理论：利用系数＝冶炼强度÷燃料比
2.2.燃料比、焦比、小块焦、煤比： 努力降低燃料比是炼铁的重要工作。也是降低生产成本，实现环境友好工作的主要方面。
降低燃料比的主要工作内容：高品位、高风温、高炉稳定顺行，炉料质量稳定，优化高炉操作等。燃料比＝焦比＋小块焦＋煤比。焦炭和小块焦炭均是干焦。煤比是不能算置换比的。
我们希望煤对焦炭的置换比为1:1。就需要进行经济喷煤（提高喷煤后，置换比不升高）。 表3 2014年前4个月 各3200m3各企业高炉燃料比、焦比、小块焦比和煤比情况
项目 燃料比 Kg/t 焦比 kg/t 小焦比 Kg/t 煤比 Kg/t 兴澄 535.49 362.46 38.31 134.72 北营1 519.0 武钢5号 532.5 武钢6号 520.6 武钢7号 529.7 梅钢4号 500.23 涟源7号 523.25 376.19 34.13 唐钢3号 625.98 437.22 58.24 唐钢 4号 525.91 334.67 44.61 莱钢3号 515 济钢4号 521 鞍钢1号 502 鞍钢2号 518 鞍钢3号 505 天钢2号 546.43 邯钢1号 499.3 邯钢2号 499.5 韶钢1号 500.0 309.6 316.5 307.6 303.4 313.41 288 349 324 326 311 385.14 327 324 328.0 42.7 52.1 40.8 66.4 51.05 50 42 44 36 32 34.67 49.4 49.6 32.0 167 164 172.2 159.9 135.77 124.03 130.52 146.64 177 129 134 156 162 126.62 122.1 125.1 140.0 世界先进水平的燃料比是低于500kg/t,我国大于3200m3高炉有3座是燃料比低于500kg/t,1座高炉焦比低于300kg/t。充分说明大高炉比中小高炉的优势。
高炉多使用小块焦，有利于充分利用企业的焦炭资源，有利于降低成本；小块焦加入到烧结矿中，促进矿石的间接还原，有利于降低焦比，提高煤气利用率。
努力提高喷煤比是炼铁技术发展方向，有利于节焦，缓解主焦煤的紧张，有效地降低成本，有较好的节能减排效应。企业根据炉料质量不同条件，还是要努力提高喷煤比，大高炉的煤比不应低于150kg/t,争取效益最大化。莱钢进行了粒煤喷吹
3.入炉铁品位与吨铁渣比：
高炉入炉铁品位提高1%，使吨铁渣比降低50kg/t，促进炉料透气性提高，有利于软熔带的渣铁滴落，高炉好操作，还有利于提高喷煤比。吨铁渣量增加100kg，高炉燃料比升高40kg/t。控制炼铁成本，要控制渣量。大渣量是生产低效率、高消耗的表现之一。
表4 各企业高炉入炉铁品位、渣铁比和炉渣MgO含量情况 项目 入炉铁品位 % 兴澄 58.94 307 北营1 58.13 武钢5号 57.56 武钢6号 57.64 武钢7号 58.09 梅钢4号 59.03 涟源7号 57.31 唐钢3号 57.27 唐钢 4号 57.46 莱钢3号 57.27 济钢4号 55.81 鞍钢1号 58.94 鞍钢2号 58.51 鞍钢3号 58.50 天钢2号 55.05 邯钢1号 58.25 邯钢2号 58.23 韶钢1号 58.94 渣铁比 Kg/t 339 344.2 348.2 342.6 294.03 368.55 9.10 550 350 447 393 渣MgO 含Kg/t 量8.21 8.15 8.35 8.06 8.21 8.10 8.33 8.27 7.55 10.55 7.27 7.21 7.20 7.78 8.00 有些高炉出现渣量与入炉铁品位数据不对应，这与炉渣碱度、配加MgO量有关。我们希望低配MgO，促进渣量的降低，燃料比降低。韩国浦项（烧结中Al2O3含量1.75%、
MgO含量0.68%）高炉燃料比496kg/t。使用含Al2O3含量高的铁矿，要配加一定量的MgO，以提高炉渣的流动性和脱硫效率，造成渣量升高，燃料比升高。宝钢、京唐和安阳烧结矿低MgO，保证了低渣量。济钢炉料Al2O3含量高，可少加MgO含量。
4.炼铁工序能耗
一般高炉能耗中燃料（焦炭、煤粉）消耗占75%，热风炉烧炉用煤气能量占12%，高炉鼓风能耗占4.5%左右。所以，降低炼铁工序能耗的重点是努力降低燃料比。
一些企业计算工序能耗没按《钢铁企业节能设计规范》要求去做，规范中有炼铁工序能耗的计算公式；还要按国家规定的各能源介质折标准煤系数进行计算。出现了高炉燃料比与工序能耗的不对应现象。表5中的数据对比有些疑问？
2013年国家新公布了GB21256-2013《粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限
额》,2013年10月执行。现有企业的高炉炼铁工序能耗准入值标准为≤435kgce/t，新建和改扩建企业的高炉炼铁工序能耗准入值标准为≤370kgce/t）。
表5 各企业高炉燃料比、工序能耗情况 项目 兴澄 北营1 燃料比 535.49 Kg/t 工序能耗 420.77 武钢5号 523.5 武钢6号 520.6 武钢7号 529.7 梅钢4号 500.23 涟源7号 534.25 337.25 唐钢3号 625.98 495.98 唐钢 4号 525.91 388.91 莱钢3号 515 济钢4号 521 鞍钢1号 502 鞍钢2号 518 鞍钢3号 505 天钢2号 546.43 邯钢1号 499.3 邯钢2号 499.5 韶钢1号 500.0 519.0 375.9 397 374.79 kgce/t 涟源高炉燃料比比北营、唐钢、莱钢和济钢高，但工序能耗低，但涟源工序能耗比其它企业低许多，有质疑？我们应严格执行《钢铁企业节能规范》去进行计算，同时要各能源介质要按国家规定的标准去折标准煤系数计算。
炼铁工序能耗的计算要扣除压差发电，一般吨铁4.9kgce/t的能耗，高炉煤气回收约1400m3/t铁，相当于180 kgce/t的能耗。目前，高炉之间的TRT发电量和高炉煤气量差异较大，要科学分析。
5.煤气利用率与CO2含量
优化高炉操作的重要体现是要实现高煤气利用率与高CO2含量。煤气利用率提高1%，燃料比下降5~8kg/t。优化高炉操作的手段是通过科学的上（科学布料）下（鼓风动能、风速）部调剂，使煤气流合理分布，高炉生产稳定顺行，可出现高煤气利用率与高CO2含量。
表6 各企业煤气利用率与CO2含量情况 项目 煤气利兴澄 47.91 北营1 50.37 武钢5号 46.04 武钢6号 46.46 武钢7号 47.26 梅钢4号 50.04 涟源7号 43.47 唐钢3号 41.62 唐钢 4号 46.63 莱钢3号 45.34 济钢4号 49.07 鞍钢1号 鞍钢2号 鞍钢3号 天钢2号 邯钢1号 邯钢2号 韶钢1号 用率 % CO2 20.04 22.44 22.1 22.2 21.6 22.13 18.48 18.08 20.75 19.63 20.68 含量 % 6.焦炭质量与高炉燃料比 在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉指标的影响在35%；高炉扩容和提高喷煤比都要取决于焦炭质量的提高程度。焦炭指标中最重要的是M10,是抗碎指标，它直接影响炉料的透气性；它变化02%，燃料比要变化7kg/t。建议一般高炉M10要小于7%，大高炉要小于6%。焦炭质量变化对高炉的影响见表7
表7 指标 变动量 燃料比变变化 焦炭 M40 M10 灰份 CRI CSR S份 水份 粒度<5mm ±1% -0.2% +1.0% +1% +1% +0.1% +1% +7% -5.0Kg/t -7.0Kg/t +1.0%～2% +0.5%~1.1% -2%~-3% +1.5%～2% +1.1%～1.3% +1.6 Kg/t
表8 各企业焦炭质量与高炉燃料比情况 项目 焦灰兴澄 11.78 北营1 12.32 武钢5号 12.34 武钢6号 12.33 武钢7号 12.26 梅钢4号 12.23 涟源7号 12.41 唐钢3号 12.43 唐钢 4号 12.51 莱钢3号 12.54 济钢4号 12.43 鞍钢1号 鞍钢2号 鞍钢3号 天钢2号 12.71 邯钢1号 12.42 邯钢2号 12.42 韶钢1号 分 % 焦S0.77 0.66 1.31 1.33 0.71 0.65 0.84 0.76 0.37 1.062 1.1 0.74 0.85 0.85 份 % 焦M40 % 焦M10 % 焦CRI % 焦CSR % 燃料比 Kg/t 23.48 70.1 535.49 M25 92.84 5.23 90.47 87.22 78.85 86.27 88.20 94.24 96.21 86.25 87.93 97.9 86.60 88.64 88.64 5.40 5.55 5.53 5.76 6.20 3.38 6.75 6.65 6.68 5.80 6.70 5.91 22.28 67.12 519.0 21.20 68.24 523.5 21.19 68.54 520.6 21.61 67.49 529.7 25.11 67.03 500.23 25.38 68.52 534.25 21.21 69.08 625,98 21.58 68.99 525.91 23.88 66.46 515 22.2 71.8 521 502 518 505 24.48 67.23 546.43 22.05 68.85 499.3 499.5 500.0 《高炉炼铁工艺设计规范》对不同容积的高炉提成了要求，详见表9 表9 焦炭质量要求
炉容级别(m3) M40 M10 反应后强度CSR 反应性指数CRI 焦炭灰分 焦炭含硫 焦炭粒度范围(mm) 大于上限 小于下限 1000 ≥78% ≤8.0% ≥58% ≤28% ≤13% ≤0.7% 75~20 ≤10% ≤8% 2000 ≥82% ≤7.5% ≥60% ≤26% ≤13% ≤0.7% 75~25 ≤10% ≤8% 3000 ≥84% ≤7.0% ≥62% ≤25% ≤12.5% ≤0,7% 75~25 ≤10% ≤8% 4000 ≥85% ≤6.5% ≥65% ≤25% ≤12% ≤0.6% 75~25 ≤10% ≤8% 5000 ≥86% ≤6.0% ≥66% ≤25% ≤12% ≤0.6% 75~30 ≤10% ≤8% 表8中一些企业的焦炭质量没有达到规范的要求，高炉是要付出代价的。当前，煤炭市场宽松，价格适中。企业要算一笔技术经济账，科学评价企业使用焦炭质量的经济性。
捣固焦密度大，气孔呈扁圆形，有盲肠气孔，其强度指标与顶装焦相比建议乘以0.85%系数，才与顶装焦指标有可比性。其捣固密度不要大于1.0，主焦煤配比要大于50%，以保障高炉炼铁的高效。捣固焦不抗有害元素的侵蚀。涟钢使用100%捣固焦。
7.热风温度
高风温是廉价的能源，用45%的高炉煤气换来的。实现高风温（1250±50℃），对提
高喷煤比，降低燃料比，提高炉缸温度均有好处。在1050℃条件下，风温提高
