“當(dāng)前，高爐煉鐵行業(yè)產(chǎn)量飽和、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，進(jìn)入先進(jìn)與落后指標(biāo)并存、現(xiàn)代與傳統(tǒng)理念并存的‘新常態(tài)’，需要采取以下措施來應(yīng)對(duì)：加快高爐大型化的進(jìn)程以提高產(chǎn)業(yè)集中度，完善環(huán)境友好的高效、安全、長(zhǎng)壽的高爐技術(shù)；轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新的觀念和理念，構(gòu)建以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo)的知識(shí)創(chuàng)新、以面向生產(chǎn)為核心的技術(shù)創(chuàng)新和以信息化為載體的管理創(chuàng)新；大力開發(fā)和推廣煉鐵新技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新。”日前，北京科技大學(xué)原校長(zhǎng)、煉鐵專家楊天鈞教授在第十六屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)上表示。同時(shí)，與會(huì)專家、學(xué)者和企業(yè)代表就大高爐煉鐵的技術(shù)與操作問題進(jìn)行了交流。
大型高爐有助提升效率和效益
大型高爐由于具有單位爐容投資低、能耗低、能源利用率高、環(huán)境負(fù)荷低、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到快速發(fā)展。近10年來，國(guó)內(nèi)4000m3級(jí)巨型高爐如雨后春筍般涌現(xiàn)，截至2015年10月，4000m3以上級(jí)高爐已有21座，最大高爐有效容積為 5800m3（沙鋼）。另外，我國(guó)3000m3~4000m3級(jí)的大型高爐也發(fā)展到36座。這些巨型和大型高爐建成投產(chǎn)，極大地改變了我國(guó)高爐結(jié)構(gòu)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)高爐煉鐵整體工藝裝備的發(fā)展，提升鋼鐵業(yè)效率和效益，發(fā)揮著重要作用。會(huì)上，國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)介紹了自己的大高爐在技術(shù)和操作上的經(jīng)驗(yàn)。
寶鋼煉鐵廠廠長(zhǎng)朱仁良表示，大型高爐的操作與管理是高爐大型化發(fā)展的保障，是充分發(fā)揮大型高爐優(yōu)勢(shì)的前提，也是鋼鐵廠競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。寶鋼在投產(chǎn)初期對(duì)大型高爐的操作認(rèn)識(shí)不足，再加上每座高爐的裝備各不相同，產(chǎn)生了原燃料質(zhì)量波動(dòng)、設(shè)備不穩(wěn)定等因素，給高爐順行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如3號(hào)高爐是采用全冷卻壁的矮胖型高爐，操作上無現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可循，由于過多考慮長(zhǎng)壽問題，邊緣氣流壓得過重，軟熔帶根部低，崩滑料次數(shù)多，爐況波動(dòng)大，甚至發(fā)生爐涼等事故。
面對(duì)各種各樣的問題，寶鋼煉鐵人以創(chuàng)新求發(fā)展，4座高爐全部實(shí)施強(qiáng)化冶煉并長(zhǎng)期保持穩(wěn)定順行，成功實(shí)現(xiàn)了高煤比、高利用系數(shù)、低硅低硫、優(yōu)質(zhì)低耗的冶煉操作，噴煤比、燃料比、工序能耗、利用系數(shù)等一些主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界一流水平或世界領(lǐng)先水平。3號(hào)高爐一代爐齡更是達(dá)到19年，單位爐容產(chǎn)鐵量達(dá)到1.57萬(wàn)噸/立方米，步入世界長(zhǎng)壽高爐行列，實(shí)現(xiàn)了高爐工作者一直追求的“優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、長(zhǎng)壽、環(huán)保”的目標(biāo)，為寶鋼整個(gè)生產(chǎn)和物流平衡走上良性循環(huán)做出了貢獻(xiàn)。
來自首鋼京唐的代表介紹說，2011年以來，他們對(duì)大高爐冶煉規(guī)律不斷摸索，實(shí)行大礦批、短風(fēng)口、高鎂含鈦球團(tuán)、自然鎂及低硅燒結(jié)等一系列重大技術(shù)創(chuàng)新，并在日常生產(chǎn)中嚴(yán)抓管理和精細(xì)化操作，保證了兩座5500m3高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了低燃料消耗，而較低的鐵水成本也為首鋼京唐降本增效做出了重要貢獻(xiàn)。2015年單月最高產(chǎn)量達(dá)到80萬(wàn)噸，單爐利用系數(shù)最高達(dá)到2.411t/(m3·d)，2015年1月~9月份累計(jì)焦比為305kg/t，煤比為170kg/t；累計(jì)燃料比為500kg/t，最低燃料比達(dá)到488kg/t，實(shí)現(xiàn)了大型高爐追求的低燃料消耗。由于嚴(yán)格控制，其鐵水成本呈逐步降低趨勢(shì)，由2013年的2336元/噸降到2015年的1318元/噸
堅(jiān)定不移走轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路
會(huì)上，楊天鈞指出，從戰(zhàn)略層面講，大高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)堅(jiān)定不移走轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路。
首先，必須轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新的觀念和理念，應(yīng)注重以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo)的知識(shí)創(chuàng)新，并與面向生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)創(chuàng)新相互滲透、互為動(dòng)力，努力開展科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)以信息化為載體的管理創(chuàng)新。
其次，要積極開發(fā)與推廣下列煉鐵新技術(shù)：
一是燒結(jié)—高爐一體化智能配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在充分考慮采購(gòu)的原燃料特性和當(dāng)前高爐生產(chǎn)條件；確定關(guān)鍵目標(biāo)函數(shù)，如以適宜的爐渣堿度和鎂鋁比作為燒結(jié)配料目標(biāo)，以挖掘降低焦比的潛力為高爐生產(chǎn)目標(biāo)；綜合考慮燒結(jié)礦成分和不同礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性，考慮高爐有害元素負(fù)荷，以及每種原料的配比限制等約束條件，從而科學(xué)確定高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)和措施。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將使生鐵成本降低，并反過來指導(dǎo)原燃料采購(gòu)，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
二是重視蘭炭在高爐煉鐵中的應(yīng)用。蘭炭來源于低階煤低溫干餾產(chǎn)品，其特點(diǎn)是三高四低，即固定碳高、化學(xué)活性高、比電阻高，灰分低、鋁低、硫低、磷低。蘭炭可按粒徑分為大塊、中塊、小塊和粉狀4類。經(jīng)研究表明，塊狀蘭炭基本成分符合高爐入爐標(biāo)準(zhǔn)。粉狀蘭炭氣化反應(yīng)速率明顯高于焦粉，其起始反應(yīng)溫度和劇烈反應(yīng)溫度低于焦炭。大量研究和工業(yè)試驗(yàn)證明，蘭炭可以部分替代焦粉作為燒結(jié)燃料，塊狀蘭炭可以混入焦丁入爐，也是高爐噴吹的良好輔助燃料。
三是高爐可視化及控制技術(shù)、高爐粉塵處理技術(shù)、鎂質(zhì)球團(tuán)技術(shù)、超級(jí)燒結(jié)技術(shù)等。同時(shí)，應(yīng)不斷提高高爐操作水平，在高風(fēng)溫、富氧噴煤、安全長(zhǎng)壽等方面取得新進(jìn)展，從而實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的創(chuàng)新升級(jí)。
中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)秘書長(zhǎng)、北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院副院長(zhǎng)張建良將關(guān)注點(diǎn)放在了高爐長(zhǎng)壽方面。他指出，長(zhǎng)壽高爐設(shè)計(jì)理念是高爐安全長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)，大型高爐的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、耐火材料的選材、冷卻系統(tǒng)的配置等仍有繼續(xù)優(yōu)化的余地，高爐監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)高爐安全狀態(tài)的有效措施。在高爐生產(chǎn)過程中，應(yīng)對(duì)水溫差、熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度等密切關(guān)注，計(jì)算炭磚殘厚。高爐末期維護(hù)是預(yù)防高爐爐缸燒穿的必要措施，高爐磚襯較薄時(shí)，必須采取相應(yīng)的維護(hù)措施，降低耐材溫度，保障高爐安全。長(zhǎng)壽高爐生產(chǎn)操作制度是保障高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵，操作中應(yīng)降低耐火材料的熱面溫度，形成有效的爐缸保護(hù)層，防止耐材侵蝕。
大型高爐有助提升效率和效益
大型高爐由于具有單位爐容投資低、能耗低、能源利用率高、環(huán)境負(fù)荷低、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到快速發(fā)展。近10年來，國(guó)內(nèi)4000m3級(jí)巨型高爐如雨后春筍般涌現(xiàn)，截至2015年10月，4000m3以上級(jí)高爐已有21座，最大高爐有效容積為 5800m3（沙鋼）。另外，我國(guó)3000m3~4000m3級(jí)的大型高爐也發(fā)展到36座。這些巨型和大型高爐建成投產(chǎn)，極大地改變了我國(guó)高爐結(jié)構(gòu)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)高爐煉鐵整體工藝裝備的發(fā)展，提升鋼鐵業(yè)效率和效益，發(fā)揮著重要作用。會(huì)上，國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)介紹了自己的大高爐在技術(shù)和操作上的經(jīng)驗(yàn)。
寶鋼煉鐵廠廠長(zhǎng)朱仁良表示，大型高爐的操作與管理是高爐大型化發(fā)展的保障，是充分發(fā)揮大型高爐優(yōu)勢(shì)的前提，也是鋼鐵廠競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。寶鋼在投產(chǎn)初期對(duì)大型高爐的操作認(rèn)識(shí)不足，再加上每座高爐的裝備各不相同，產(chǎn)生了原燃料質(zhì)量波動(dòng)、設(shè)備不穩(wěn)定等因素，給高爐順行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如3號(hào)高爐是采用全冷卻壁的矮胖型高爐，操作上無現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可循，由于過多考慮長(zhǎng)壽問題，邊緣氣流壓得過重，軟熔帶根部低，崩滑料次數(shù)多，爐況波動(dòng)大，甚至發(fā)生爐涼等事故。
面對(duì)各種各樣的問題，寶鋼煉鐵人以創(chuàng)新求發(fā)展，4座高爐全部實(shí)施強(qiáng)化冶煉并長(zhǎng)期保持穩(wěn)定順行，成功實(shí)現(xiàn)了高煤比、高利用系數(shù)、低硅低硫、優(yōu)質(zhì)低耗的冶煉操作，噴煤比、燃料比、工序能耗、利用系數(shù)等一些主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界一流水平或世界領(lǐng)先水平。3號(hào)高爐一代爐齡更是達(dá)到19年，單位爐容產(chǎn)鐵量達(dá)到1.57萬(wàn)噸/立方米，步入世界長(zhǎng)壽高爐行列，實(shí)現(xiàn)了高爐工作者一直追求的“優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、長(zhǎng)壽、環(huán)保”的目標(biāo)，為寶鋼整個(gè)生產(chǎn)和物流平衡走上良性循環(huán)做出了貢獻(xiàn)。
來自首鋼京唐的代表介紹說，2011年以來，他們對(duì)大高爐冶煉規(guī)律不斷摸索，實(shí)行大礦批、短風(fēng)口、高鎂含鈦球團(tuán)、自然鎂及低硅燒結(jié)等一系列重大技術(shù)創(chuàng)新，并在日常生產(chǎn)中嚴(yán)抓管理和精細(xì)化操作，保證了兩座5500m3高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了低燃料消耗，而較低的鐵水成本也為首鋼京唐降本增效做出了重要貢獻(xiàn)。2015年單月最高產(chǎn)量達(dá)到80萬(wàn)噸，單爐利用系數(shù)最高達(dá)到2.411t/(m3·d)，2015年1月~9月份累計(jì)焦比為305kg/t，煤比為170kg/t；累計(jì)燃料比為500kg/t，最低燃料比達(dá)到488kg/t，實(shí)現(xiàn)了大型高爐追求的低燃料消耗。由于嚴(yán)格控制，其鐵水成本呈逐步降低趨勢(shì)，由2013年的2336元/噸降到2015年的1318元/噸
堅(jiān)定不移走轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路
會(huì)上，楊天鈞指出，從戰(zhàn)略層面講，大高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)堅(jiān)定不移走轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路。
首先，必須轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新的觀念和理念，應(yīng)注重以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo)的知識(shí)創(chuàng)新，并與面向生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)創(chuàng)新相互滲透、互為動(dòng)力，努力開展科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)以信息化為載體的管理創(chuàng)新。
其次，要積極開發(fā)與推廣下列煉鐵新技術(shù)：
一是燒結(jié)—高爐一體化智能配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在充分考慮采購(gòu)的原燃料特性和當(dāng)前高爐生產(chǎn)條件；確定關(guān)鍵目標(biāo)函數(shù)，如以適宜的爐渣堿度和鎂鋁比作為燒結(jié)配料目標(biāo)，以挖掘降低焦比的潛力為高爐生產(chǎn)目標(biāo)；綜合考慮燒結(jié)礦成分和不同礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性，考慮高爐有害元素負(fù)荷，以及每種原料的配比限制等約束條件，從而科學(xué)確定高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)和措施。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將使生鐵成本降低，并反過來指導(dǎo)原燃料采購(gòu)，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
二是重視蘭炭在高爐煉鐵中的應(yīng)用。蘭炭來源于低階煤低溫干餾產(chǎn)品，其特點(diǎn)是三高四低，即固定碳高、化學(xué)活性高、比電阻高，灰分低、鋁低、硫低、磷低。蘭炭可按粒徑分為大塊、中塊、小塊和粉狀4類。經(jīng)研究表明，塊狀蘭炭基本成分符合高爐入爐標(biāo)準(zhǔn)。粉狀蘭炭氣化反應(yīng)速率明顯高于焦粉，其起始反應(yīng)溫度和劇烈反應(yīng)溫度低于焦炭。大量研究和工業(yè)試驗(yàn)證明，蘭炭可以部分替代焦粉作為燒結(jié)燃料，塊狀蘭炭可以混入焦丁入爐，也是高爐噴吹的良好輔助燃料。
三是高爐可視化及控制技術(shù)、高爐粉塵處理技術(shù)、鎂質(zhì)球團(tuán)技術(shù)、超級(jí)燒結(jié)技術(shù)等。同時(shí)，應(yīng)不斷提高高爐操作水平，在高風(fēng)溫、富氧噴煤、安全長(zhǎng)壽等方面取得新進(jìn)展，從而實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的創(chuàng)新升級(jí)。
中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)秘書長(zhǎng)、北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院副院長(zhǎng)張建良將關(guān)注點(diǎn)放在了高爐長(zhǎng)壽方面。他指出，長(zhǎng)壽高爐設(shè)計(jì)理念是高爐安全長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)，大型高爐的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、耐火材料的選材、冷卻系統(tǒng)的配置等仍有繼續(xù)優(yōu)化的余地，高爐監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)高爐安全狀態(tài)的有效措施。在高爐生產(chǎn)過程中，應(yīng)對(duì)水溫差、熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度等密切關(guān)注，計(jì)算炭磚殘厚。高爐末期維護(hù)是預(yù)防高爐爐缸燒穿的必要措施，高爐磚襯較薄時(shí)，必須采取相應(yīng)的維護(hù)措施，降低耐材溫度，保障高爐安全。長(zhǎng)壽高爐生產(chǎn)操作制度是保障高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵，操作中應(yīng)降低耐火材料的熱面溫度，形成有效的爐缸保護(hù)層，防止耐材侵蝕。