炼铁专家杨天钧分析我国高炉炼铁生产现状

时间:2017-06-25 10:31 来源:未知 作者:admin 点击:次

2016年下半年,煤炭、焦炭价格连续上升,焦炭质量下降,影响高炉生产的稳定,导致2016年钢协会员单位炼铁技术经济指标下滑。另外,由于我国高炉生产技术、生产条件差异较大,因此先进值与落后值的差异较大。

2016年我国生铁产量略有增加,由于煤炭、焦炭价格连续上升,高炉炼铁用焦炭质量下降,高炉生产不稳定,技术经济指标有所下滑,应该引起足够重视……6月8日,2017年全国高炉炼铁学术年会在昆明举行,中国金属学会炼铁分会主任委员、北京科技大学原校长杨天钧在大会报告中对2016年高炉炼铁生产现状进行了分析,并对今后高炉炼铁技术持续发展的路径提出了建议。

 

 

技术经济指标下滑值得重视

 

 

 

 

据杨天钧介绍,2016年,伴随着我国生铁价格上升和企业利润增加,一些已停产的高炉恢复生产,生铁产量略有增长。2016年,我国生铁产量为70073.66万吨,比2015年增加0.74%;钢协会员单位2016年生铁产量为61827.57万吨,比2015年下降0.03%;其他单位生铁产量为8246.03万吨,比2015年增加6.90%。2016年,钢协会员单位生铁产量占全国生铁产量的88.23%,比2015年下降2.13%。我国2016年高炉生铁产量占世界高炉生铁产量(115933万吨)的60.44%。2016年世界直接还原铁产量为5402.6万吨,我国也有少量直接还原铁生产。

不过,2016年下半年,煤炭、焦炭价格连续上升,焦炭质量下降,影响高炉生产的稳定,导致2016年钢协会员单位炼铁技术经济指标下滑。与2015年相比,2016年焦比上升4.35kg/t,煤比下降0.92kg/t,燃料比上升3.86kg/t,热风温度下降27.11℃,休风率上升0.60个百分点。

 

2016年,钢协会员单位高炉燃料比为539.72kg/t-HM,比2015年增加3.86kg/t-HM。目前,国际先进水平的燃料比低于500kg/t-HM,而我国只有宝钢等少数企业的高炉燃料比低于500kg/t-HM。

2016年,钢协会员单位高炉焦比为361.02kg/t-HM。2016年,有41家企业焦比上升,有25家企业焦比下降。2016年,钢协会员单位喷煤比为141.72kg/t-HM,比2015年下降0.92kg/t-HM,有35家企业喷煤比下降,有29家企业喷煤比提高。

另外,由于我国高炉生产技术、生产条件差异较大,因此先进值与落后值的差异较大。

 

 

 

我国高炉炼铁存在若干问题

 

 

 

 

我国高炉炼铁精料方针尚未深入贯彻,高炉长寿问题依然严峻,热风温度尚有提升的空间,燃料比较国际先进水平还有较大差距等……在报告中,杨天钧对我国高炉炼铁存在的若干问题进行了分析总结。

 

 

在精料工作方面
 
 

     杨天钧针对烧结矿、块矿和焦炭的问题进行了分析。

     一是要重视烧结矿强度,更要重视其冶金性能。作为我国高炉的主要含铁原料——烧结矿,其质量不仅仅包括强度、粒度、品位等宏观物理化学性能,更须要关注烧结矿在高炉冶炼过程中,所表现的高温物理化学性能即烧结矿的冶金性能,如还原性、软化熔融性能等。

    二是要全面评价和考核块矿的性能,尤其是冶金性能。目前块矿在使用过程中暴露出的主要问题包括:含粉率高,还原性及高温软化熔融性能不理想,热裂性能及检测不具备代表性,有害元素及含量超标等。这些问题都对块矿的使用及高炉冶炼过程造成影响,块矿的性能评价体系有必要进一步完善。

     三是原燃料市场价格畸变,更要重视焦炭质量。煤与焦炭的价格上涨,导致部分企业为了降低成本不惜牺牲焦炭质量,造成炼铁技术经济指标下滑。这种现象也足以说明焦炭质量对于高炉冶炼的重要性。

 

 

 

 

 

在高效长寿高炉方面
 
 

     高炉长寿技术是个系统工程,要采取综合技术措施。我国高炉长寿发展很不均衡,平均寿命仅为5年~10年,与国外高炉相比还存在较大差距。近些年高炉炉缸侧壁温度异常升高甚至炉缸烧穿的案例明显增加,说明我国高炉炉缸长寿还存在着较大问题。值得注意的是,2010年以来,随着高炉冶炼的强化,有些钢铁企业出现了铜冷却壁损坏的问题,值得进一步研究和改进。

 

 

 

 

 

在提高热风温度方面
 
 

     提高风温能有效降低焦比和燃料比、降低生产成本,是当前钢铁行业可持续发展、实现低碳冶炼的关键技术。2016年钢协会员单位有36家企业热风温度下降,有27家企业热风温度提高。目前尚有5家企业热风温度低于1100℃,距离比较理想的1280℃±20℃高风温还有很长的路要走,须要继续推广高风温技术。

 

 

 

 

 

在降低燃料比、实现低碳炼铁方面
 
 

    杨天钧分析道,一方面,我国中小高炉过度强化是其燃料比高的主要原因之一,客观分析,所谓小高炉效率高只是一种假象。建议使用炉缸面积利用系数来评价高炉生产效率,这样有利于适当控制产能,避免盲目强化、盲目高产、盲目竞争,从而实现炼铁节能减排,降低燃料消耗,符合低碳、节能、环保的要求。另一方面,我国高炉燃料比较国外先进水平高出50kg/tHM~100kg/tHM,最重要的原因之一是煤气没有得到充分利用。因此,提高煤气利用率,可以有效降低吨铁燃料比,其中,控制好煤气流的三次分配是提高煤气利用率的关键。

 

 

 

 

 

高炉炼铁技术发展路径展望

 

 

 

 

在分析、总结我国高炉炼铁存在的问题后,杨天钧对今后我国高炉炼铁技术持续发展的路径提出了一些建议。

 

 

     一是全面实现精料。精料不仅仅是原燃料高强度、高品位的问题,同时包括高温冶金性能、成分及性能的稳定、有害元素的含量、粒度均匀等诸多方面。

 

     二是稳定高炉操作,努力提高煤气利用率,提高风温,富氧喷吹,大幅度降低燃料比。目前,用国产煤生产的顶装焦炭,灰分在12.5%左右,S在0.7%左右,M40在78%左右,CRI在28%左右,CSR为56%~60%。最适宜的炉容正是中小高炉范围内的1000m3~2000m3,要建更大型的高炉,一定要采取必要的措施改善焦炭的质量。尤其要考虑到喷吹煤粉以后,煤粉置换了部分焦炭,负荷增加,料柱中焦炭数量减少,焦炭在炉内停留时间延长,经受的劣化作用更大。利用高炉煤气烧炉,提供1280℃~1300℃风温,以用热风带来的热量置换焦炭,是实现低碳、低成本炼铁的重要措施。对目前我国大多数高炉来说,3%~5%的富氧率比较合适;如果氧气价格降到0.3元/立方米,高炉富氧率可望提高到10%左右。我国沿海地区、南方湿度大而且波动大的地区,以及昼夜温差大的地区,应该采用鼓风脱湿技术。当前,应该提倡喷吹混合煤,维持与冶炼条件相适应的煤比在130kg/t-HM±20kg/t-HM,并创造条件逐步提高喷煤量到150kg/t-HM~170kg/t-HM。与此同时,可以扩展高炉喷吹煤资源,将我国丰富的兰炭和提质煤资源替代优质无烟煤进行高炉喷吹。富氢煤气,例如焦炉煤气,作为高炉喷吹燃料也值得进一步研究。

 

     三是重视高炉安全长寿与环境保护。高炉长寿技术的主要限制环节是炉缸炭砖的侵蚀,以及炉腹、炉腰和炉身下部冷却壁的破损。解决好这两大环节的问题,可基本实现高炉长寿的目标。通过优化操作制度调控高炉内部状态,促进高炉炉缸炭砖热面形成稳固的保护层,是延长炉缸寿命的关键。根据生产实践分析和研究得出,造成铜冷却壁破损的主要原因之一是高炉炉腹角过大,渣皮难以稳定,容易脱落。对比欧洲和我国炉腹角,欧洲高炉炉腹角一般在72°~74°,我国是76°~78°,值得我们认真研究。在环保技术方面,目前烧结烟气的脱硝更多依靠源头减量和过程控制,今后应重点发展高度环保、工艺扩展性强、脱硫脱硝脱二  英一体化协同控制的集成深度净化技术,取代现有的单组分脱硫技术,尤其是低温烟气脱硝技术的研发。此外,应优先发展深度节水、硫资源回收和副产物综合利用的技术。

 

 

     四是探索高炉智能技术。今后,随着以智能制造为主导的工业4.0计划的实施,通过物联网、移动互联网、云计算平台、大数据,构建深度学习的神经网络高炉专家系统,以及各种技术的集成应用,对优化高炉工艺乃至于全周期全流程的炼铁工序技术进步大有裨益。

 

     五是注重基础理论研究,不断研发新工艺和新技术。我国是钢铁大国,但在炼铁乃至整个钢铁冶金领域,缺少具有自主知识产权的技术,常常处于跟跑状态,这在极大程度上制约了我国钢铁工业的竞争力。因此,我们应该由企业主导,发挥高校和科研院所的技术优势,结合企业的实践经验,联合攻关。建议优先开展高比例球团高炉冶炼技术、提高焦炭质量及科学评价的技术、基于大数据的高炉专家系统、烧结过程烟气污染物协同减排等关键炼铁技术的基础研究,切实促进我国炼铁技术水平提升。

 

来源:中国冶金报社