中国炼铁技术进步及对焦炭质量的要求20101119

中国炼铁技术进步及对焦炭质量的要求地域：国内信息类别：行业动态行业类别：钢铁作者：发布人：钢铁行业管理审核发布时间：2010-11-1911:45:40.0近年来，我国炼铁工业得到快速发展，2009年产铁5.43亿t，占世界总产量的60.53%，2010年上半年我国产铁3.037亿t，比上年增长16.90%。高炉生产技术也取得了长足的进步。2010年上半年全国重点钢铁企业高炉焦比为369kg/t，喷煤比为148kg/t，热风温度为1152℃，创造出历史最好水平。首钢、宝钢等企业的一批高炉技术经济指标已达到国际领先水平。但是，我国仍有一批落后的小高炉在生产。我国炼铁技术发展是不平衡的。随着高炉大型化的发展，高炉对焦炭质量的要求日益提高。炼焦煤的短缺，已制约了我国高炉大型化的进程。我国在大力推广捣固炼焦、干熄焦、煤脱湿等技术,以缓解我国炼焦煤的短缺，满足高炉的需求。1、我国炼铁工业发展现状近5年来，我国炼铁工业处于高速发展阶段，全国铁产量从2005年的3.43亿t，增长到2009年的5.43亿t，增长了2.00亿t，增幅达58.18%。在这5年期间，我国炼铁生产技术也取得了长足进展。表1为全国重点钢铁企业高炉技术经济指标。我国炼铁企业发展不平衡，处于不同结构、不同层次、不同生产技术水平共同发展阶段。目前，我国有1370多座高炉，其中大于1000m3的高炉有227座，大高炉中约有三分之一的高炉已达到国际水平，京唐公司曹妃甸5500m3的高炉指标达到国际领先水平。但是，约有四分之一的产能属于应淘汰的设备。1.1重点钢铁企业高炉焦比不断下降从表1可以看出，近5年高炉焦比下降了38kg/t。2010年上半年重点钢铁企业高炉焦比为369kg/t，比上年下降4kg/t。入炉焦比较低的企业有宝钢、京唐、长治、太钢、青钢、唐钢、鞍钢、沙钢、兴澄、首钢、邯钢和柳钢。表1重点钢铁企业高炉技术经济指标年铁产量万t焦比kg/t煤比kg/t系数t/m3·d矿品位%风温℃休风率%炼铁工序能耗kgce/t2005343754121242.62458.0310841.845456.792006412453971342.7158.1010371.77433.082007476523921372.67757.7111251.524426.842008470673961362.60757.3211332.106427.722009543753741452.61557.6211581.661410.65五年增减20000-38+21-0.009-0.41+74-0.184-46.14支撑焦比下降的重要技术条件是焦炭质量的改善。炼铁精料技术水平对高炉生产指标的影响率在70%，高炉操作水平的影响仅占10%，炼铁企业管理水平占10%，设备因素占5%，外部条件(供应，动力，上下工序等)占5%。高炉在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量水平对高炉指标的影响率在35%左右。焦炭质量变化对炼铁生产影响见表2。表2焦炭质量变化对高炉生产的影响焦炭质量变化焦炭质量变化引起其他参数的变化高炉燃料比高炉利用系数生铁产量M40,+1.0%-5.0kg/t+4%+1.5%M10,-0.2%-7.0kg/t+4%+4%灰分,+1.0%+1.0%～2.0%渣量增+2%-2%～-2.5%硫分,+0.1%+1.5%～2.0%-2.0%～-5%水分,+1.0%+1.1%～1.3%-5.0%CSR+1.0%-5%～11%CRI+1.0%+2%～3%粒度5mm+7%+1.6%从表2可以看出焦炭质量指标中M10变化量，对高炉生产指标的影响最大。因此，炼铁工作者应关注M10数据的变化。M10指标是个焦炭抗碎指标，它反应焦炭在高炉冶炼过程中的破碎程度。M10指标不好，焦炭在高炉冶炼过程中易粉化，会产生较多的粉末。焦炭粉末多会使高炉炉料透气性变差，压差升高，风量减少，不允许多喷吹煤粉。同时，粉末增多，也容易被高炉煤气带出炉外，造成高炉除尘灰中含碳量增加，使焦炭的高炉利用率下降，焦比升高。焦炭易粉化，会造成炉缸内焦炭粒度变小，甚至会有较多的焦末，这样会造成炉缸不活跃，直接使高炉鼓的风吹不透炉缸中心，还会促进炉缸中心堆积。一些中小高炉出现过使用M10指标差的焦炭，造成高炉休风后，不易恢复风量，延长炉况处理时间的案例。还曾出现过某座小高炉全部使用土焦炼铁，休风后，就吹不进风的现象。这些就是因为焦炭粉化后，炉缸内焦炭之间没有多少空隙。表3为近年重点钢铁企业焦炭指标。表3重点钢铁企业焦炭质量年M40，%M10，%灰份，%硫份，%200581.827.1012.770.65200682.946.8112.540.65200783.166.2512.520.68200883.126.8413.010.74200984.026.8312.500.71五年增减+2.20-0.18-0.27+0.062010上半年84.376.7312.670.72从表3可以看出，近5年来我国重点钢铁企业焦炭质量得到改善(只有含硫量升高)。2008年上半年因市场需求火爆，钢、铁、材、焦产量增幅较大，造成煤炭供应紧张，焦炭质量呈下降态势，这属于不正常生产状态。通过表2和表3的数据进行综合分析，可以得出焦炭M40在5年中升高2.20%，可使炼铁焦比下降：5kg/t×2.2﹦11kg/t；M10下降0.18%，可使焦比下降7kg/t×(0.18÷0.20)﹦6.3kg/t；灰份下降0.27%，可使焦比下降412kg/t×1%×2.7﹦11.12kg/t；硫升高0.06，造成焦比升高3.7kg/t。综合计算11+6.3+11.12-3.7﹦23.72kg/t。从表1可知，近5年炼铁焦比下降38kg/t，其中焦炭质量改善给高炉焦比下降的贡献为23.72kg/t。1.2重点钢铁企业喷煤比提高提高高炉喷煤比是炼铁系统结构优化的中心环节，是世界炼铁技术发展的主流。高炉喷吹煤粉是节约焦炭、降低炼铁成本的重要措施之一，同时可以改善钢铁工业能源结构，缓解我国炼焦煤资源短缺的矛盾。多喷煤，少用焦炭，就可以少建焦炉，从而降低炼铁系统的建设投资和生产运行费用，并减少焦炉生产过程中对环境的污染。2010年上半年重点钢铁企业喷煤比为148kg/t，比2005年提高24kg/t，达到历史最好水平。喷煤比较高的企业有德龙、长治、莱芜、武钢、宝钢、唐钢、太钢、鞍钢、天铁和湘钢。2009年全国重点钢铁企业喷煤总量达6443万t，为降低我国焦炭消耗量作出了贡献，提高高炉喷煤比的技术措施有：●实现高风温(1200℃)；●低渣量(渣铁比300kg/t)；●富氧鼓风(富氧率4%)；●脱湿鼓风(风的湿度6g/m3)；●高炉炉料透气性好(煤气流分布均匀、矿石冶金性能好、原燃料转鼓强度高等)；●进行无烟煤和烟煤混合喷吹，各风口喷煤量均匀；●喷吹煤性能好(煤粉粒度-200目80%，燃烧性、流动性、可磨性均好，发热值高，含有害杂质少等)。1.3重点钢铁企业热风温度不断提高从表1可以看出，重点钢铁企业高炉热风温度连年提高，且增幅较大，有力地促进了炼铁焦比的不断降低。热风温度在950℃～1050℃区间时，升高100℃，可降低炼铁焦比约15kg/t；风温在1050℃～1150℃区间时，升高100℃，可降低炼铁焦比约10kg/t。高风温是降低焦比的有效手段。热风温度提供的热量是用45%高炉煤气燃烧换来的，且钢铁企业内拥有大量的高炉煤气。所以说热风是个炼铁廉价的能源，应充分利用。高炉炼铁所需要的热量有78%是由碳素(焦炭和煤粉)燃烧提供，有19%是由热风来提供，约3%是由炉料化学热提供。2010年上半年重点钢铁企业高炉热风温度为1152℃，比上年下降38℃，出现近年的反常现象。热风温度较高的企业有京唐、太钢、宝钢、攀钢、三钢、鞍钢、唐钢、津西、河北敬业、济源和天管。2010年首季，首钢京唐钢铁联合公司曹妃甸5500m3高炉，采用煤气干法除尘，顶燃式热风炉，热风温度达1300℃，达到世界领先水平。1.4我国加快了高炉大型化进程我国高炉不同容积的比例结构见表4。表4我国不同容积高炉情况炉容，m3500040003200～38002500～28002000～23591500～18001200～13801000～1186座数，个317194227233759我国已能自主设计、制造、施工、投产4000m3以上容积的现代化大型高炉。特别是2009年5月21日投产的曹妃甸5500m3高炉，采用了水冷气封并罐式无料钟炉顶设备、四座顶燃式热风炉，使用铜冷却壁等综合长寿技术，可实现高炉25年的长寿设计。煤气全干法除尘，先进的喷煤系统和出铁场合理布局以及高标准的环保系统等先进的技术装备水平，达到国际先进水平。2008年1月国家建设部和质量监督检验检疫总局联合发布的《高炉炼铁工艺设计规范》GB50427-2008号文件中，规定“高炉一代炉役的工作年限应达到15年以上”，并提出了高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比等指标，详见表5。表5高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比炉容级别，m310002000300040005000设计年平均利用系数，t/m3·d2.0～2.42.0～2.352.0～2.32.0～2.32.0～2.25设计年平均燃料比，kg/t≤520≤515≤510≤505≤500设计年平均焦比，kg/t≤360≤340≤330≤310≤310大高炉在生产成本、折旧费用、吨铁能耗、维修费用、人工成本、高炉长寿、劳动生产率等多方面比中小高炉有较大优势。在同等生产条件下，一般大高炉的燃料比要比中小高炉低50kg/t～80kg/t。由于各种原因，我国现在大高炉的优势尚未完全发挥出来，我国淘汰落后小高炉工作进程缓慢。目前，认为小高炉利用系数高，实际是一种错觉和误导。小高炉在设计上是采用小炉容、大炉缸的方式建设。这就使高炉利用系数失真。科学评价高炉利用系数要改变过去只用炉容来进行计算。应当将高炉炉容除以炉缸面积得出的数值来计算高炉利用系数。也就是，高炉利用系数=铁产量÷(炉容÷炉缸面积)。用这种计算办法可知，450m3高炉的4.0系数，也就相当于宝钢4350m3高炉的2.2系数。要坚定我国高炉大型化的决心，这是国内外炼铁技术发展的大方向。大高炉的吨铁风耗要比小高炉低200m3/t～400m3/t，燃料比要比小高炉低50kg/t～80kg/t，在生产成本、维护费用、劳动生产率等方面均有优势。1.5资源紧缺和不断涨价已严重影响我国炼铁工业的发展2009年我国进口铁矿石6.27亿t，对外依存度超过了60%。进口铁矿石连年涨价，给我国造成巨额经济损失。另外，我国已成为炼焦煤进口国。2009年进口焦煤3449.3万t，消耗44.26亿美元。2010年上半年进口2234.39万t，平均单价145.96美元/t，比上年升高17.56美元/t。2009年，我国大量进口低品位铁矿石，造成炼铁能耗上升，污染物排放增加，进口量增加，对我国产生较大负面影响。我国应当限制品位小于60%的铁矿石的进口。巨型高炉对焦炭质量的要求比较苛刻，所以要适度控制4000m3以上容积高炉的建设。1.6炼铁系统工序能耗不断下降近5年我国重点钢铁企业节能工作取得了较大成绩，表现在吨钢综合能耗、烧结、球团、焦化、炼铁等工序能耗的全面下降。表6示出近年我国重点钢铁企业主要生产工序能耗。表6重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况单位：kgce/t年吨钢综合能耗吨钢可比能耗烧结球团焦化炼铁转炉电炉轧钢2005694714.1264.8339.96142.21456.7936.3496.9376.222006645623.0455.6133.08123.11433.089.0981.2664.982007628614.6155.2130.12121.72426.846.0381.3463.082008629.93609.6155.4930.49119.97427.725.7481.5259.222009619.43595.3854.9529.96112.28410.6