我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势
2005-01-07 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
¨ 近3年来，我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势发展，2004年全国炼铁生产比2001年多消耗约380万吨标准煤，这必然会对整个钢铁工业的健康和可持续发展产生一定影响。
¨ 我国生铁产量处于高速增长阶段，原燃料供应和运输等处于紧张状态，大多数企业原燃料质量下降、储存量减少，给炼铁带来了巨大的负面效应，企业在精料方面上出现了问题。
¨ 钢铁企业应当十分关注我国高炉炼铁工序能耗升高的发展态势，采取得力的技术和管理措施来制止这个态势的发展。
岁末年终，编者首先对支持和关注我们工作的钢铁企业和相关单位的广大读者表示感谢。同时，编者在本期特意编发了以这篇关注我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗上升问题文章为代表的一组有关节能和循环经济的报道，算做我们真诚的心意和特殊的礼物。
不久前召开的中央经济工作会议提出了发展节约型经济和循环经济的思路及战略。在节约资源、节约能源和环境友好日益受到重视的新形势下，作为资源和能源消耗大户、同时又面临越来越大环保压力的钢铁企业，如何进一步做好节约能源和优化资源利用工作，具有现实的和重大的意义。
但值得关注的是，近3年来，我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势发展，2004年全国炼铁生产比2001年多消耗约380万吨标准煤，这必然会对整个钢铁工业的健康和可持续发展产生一定影响。面对一批企业受市场需求和利润驱动印象，炼铁生产要高产量而不追求低焦比、低能耗的问题，业内专家和有关人士深感忧虑。应编者之约，有关专家专门撰写了这篇反映有关钢铁企业炼铁生产能耗上升情况和解决问题途径的文章，特别是在文章中提到了多家重点钢铁企业能耗上升的情况。
希望有关企业能认真总结一下，思考一下如何把炼铁能耗上升的势头控制住，实现钢铁生产的健康和可持续发展。相信这是一项对整个钢铁行业的健康发展有现实意义的重要的工作，也是我们所共同希望的、应该做好也一定能做好的工作。
自2002年以来，我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势发展，相应入炉焦比和喷煤比均有不同程度的变化。2001年，全国重点企业炼铁工序能耗为448.32kgce/t，而到2004年1至9月就升为465.56kgce/t，近3年上升了17.24kgce/t。近年来我国炼铁工序能耗、入炉焦比、喷煤比变化见表1。
表1 近年重点钢铁企业炼铁能耗、焦比、喷煤比情况
指标 2001年 2002年 2003年 2004年1至10月
工序能耗kgce/t 448.32 454.13 464.68 464.89
入炉焦比kg/t 423 415 433 425
喷煤比kg/t 124 125 118 117
炼铁工序能耗占钢铁工业总能耗的65%至70%。我国炼铁工序能耗上升、入炉焦比上升、喷煤比下降，必然会对整个钢铁工业产生重大影响。仅从全国炼铁工序能耗上升情况来分析，全国重点企业近3年上升了17.24kgce/t，如果2004年全国生铁产量按2.2亿t计，就会造成比2001年的水平多消耗379.28万t标准煤。多消耗的煤不但会加剧我国能源供应的紧张，而且还会增大对环境的污染，这对我国钢铁工业走可持续发展道路是十分不利的。因此，钢铁企业的各级领导和广大炼铁科技人员应当十分关注我国高炉炼铁工序能耗升高的发展态势，并采取得力的技术和管理措施，来制止这种态势的发展。
据统计，近两年我国重点钢铁企业之中，有22个企业炼铁工序能耗上升较多。
炼铁工序能耗上升的原因
据统计，2003年重点大中型钢铁企业入炉矿品位比2001年升高了1.21%，按矿品位升高1%、焦比下降1.5%计算，入炉焦比下降1.815%。以2001年全国重点企业焦比为423kg/t计算，因为矿品位升高，理论上计算2003年全国焦比应比2001年下降7.67kg/t，但实际上2003年的焦比却比2001年焦比指标升高了10kg/t。这说明有其他因素影响和导致了我国焦比的升高。
高炉炼铁技术进步的影响因素是精料技术占70%、炼铁设备和高炉操作占30%。近3年来，我国高炉休风率从2001年的2.36%降到2004年上半年的1.713%，说明我国炼铁设备运行状态在向好的方向发展。我国重点企业高炉利用系数在逐年提高，生铁含硅量呈下降趋势，说明我国高炉操作技术水平也是在不断提高。那么，使我国高炉炼铁焦比升高、炼铁工序能耗上升的主要原因，就是在精料技术水平方面出了问题。近年来，我国生铁产量处于高速增长阶段，年增长率在20%左右，使高炉炼铁的原燃料供应处于简章状态，再加上运输、电力等方面也处于紧张状态，这就造成了大多数钢铁企业炼铁原燃料质量下降、成分不稳定、储存量减少，给高炉炼铁带来了巨大的负面效应。其影响程度可见下面分析说明：
一是焦炭质量对高炉炼铁影响巨大。
焦炭在高炉内是起炉料骨架作用的，它既是提供主要的热源（燃烧发热）、又是提供炉内的还原气体（CO）和生铁中含碳的来源，同时对高炉炉料的透气性起着决定性的作用。焦炭质量变化对高炉炼铁的影响见表2。
表2 焦炭质量变化对炼铁的影响
焦炭质量变化 高炉利用系数 燃料比 生铁产量
M40+1.0% +4.0% -5.6
M10-0.2% +5.0% -7.0
灰分+1.0% +1%-+2%
硫分+0.1% +1.5%—+2% -2.0%
水分1.0% -1.1%—-1.3% +5.0%
一些企业因自产焦炭量不足，大量购买社会上的焦炭甚至是土焦。这些焦炭的质量是无法与本企业机械化焦炉生产的焦炭相比的。应当指出，大高炉对于焦炭质量要求得更高。如2000m3容积以上的高炉，要求焦炭M40>82%、M10<7.0%、S<0.6%、热反映强度>60%、高温还原粉化率<25%。个别企业已经出现过大量使用外购焦炭，因质量差造成高炉失常甚至炉缸冻结的想象。
二是炉料成分不稳定是造成能耗升高的重要原因。
炉料成分不稳定，高炉生产就不会稳定，也不会创出低能耗的指标。矿石成分波动对高炉技术经济指标的影响见表3。
表3 矿石成分波动对炼铁指标的影响
成分波动 生铁产量 入炉焦比
品位波动1.0% 波动2.0%-2.5% 波动1.0%-1.5%
碱度波动0.1 波动2.5%-4.0% 波动2.5%-3.5%
一些大企业无原料中和混匀的功能。钢铁企业原燃料供应紧张，造成原料储存量少，不能按照已有的科学配料的制度来供料，甚至出现来什么料吃什么料的局面，不能把各种矿石冶金性能的优势充分发挥出来，这会造成高炉频繁变料被动形势，生产处于波动状态。一些企业由于对原燃料成分化验不及时、不准确，给高炉工长相关信息晚，出现高炉生产失常只能事后找原因的问题，失去了提前预防的功能。
三是炉料质量下降和成分不稳定，造成高炉操作制度不稳定，最终导致炼铁能耗上升。
因原料条件在波动，高炉的热制度、送风制度、装料制度、造渣制度也会处于波动状态。特别是高炉不能实现合理的煤气流分布，就会造成煤气利用率降低，进而使高炉能耗上升。如宝钢高炉的煤气CO2值在16%至19%，个别企业只有9.5%至11.0%，这样就会使炼铁焦比出现较大的差距。宝钢焦比在300kg/t以下，而大多数企业在400至450kg/t，最高的焦比则达到776kg/t。
四是高冶炼强度、高产量造成焦比损失。
目前，生铁价高，企业利润高，造成一批企业要高产而不追求低焦比，这也是近年来我国炼铁能耗上升的重要原因。
从理论上讲，高炉炼铁提高冶炼强度2%，就会使炼铁焦比升高10%。实现高冶炼强度操作的办法只有提高风量，而高风量在提高炉顶压力的条件下，可以实现不大变动高炉内的煤气流分布，适度减少能耗损失。但是，对大多数高炉的炉顶设备而言，送风系统是难以承受提高炉顶压力的。这样，在高炉操作上只能走煤气发展边缘气流的路子。煤气流边缘过分发展，CO2利用率会下降、焦比升高，对炉况顺行不利，会出现崩料等问题。煤气流动边缘发展还会造成高炉寿命缩短、冷却壁破损加快等问题。
提高原燃料质量的对策
在国民经济大发展的形势下，市场对钢铁材料的需求不会减弱，我国炼铁原燃料供应紧张的状态在短期内也不会得到有效缓解。对此，各企业应制定出相应的对策，以实现走可持续发展的道路。
一是要建立稳定、质量好的原燃料基地。
钢铁企业要是建立了稳定的原燃料基地，就能立于不败之地。当今世界，水占有丰富的资源，谁就占有优势，而且随着价格的波动和运输价格的波动，损失也会减少。有长远发展眼光的钢铁企业应当关注资源投资，与矿山建立长久的合作伙伴关系。
目前，一批中小钢铁企业在原燃料供应方面吃百家饭，这一方面是出现无奈，另一方面则是企业决策层有失误。有关钢铁企业应当尽快扭转这种被动局面。现在的发展形势是谁动手早，谁就能早日占有主动权。
同时，有关企业在选矿点时要科学，要用发展的眼光来思考问题，不能只顾眼前利益，要和本企业的实际情况相结合。企业扩大生产规模，首先应立足于资源供应，发展规划绝不能建立在无米之炊上。
二是焦炭供应要立足于本企业或建立长期伙伴关系，不要使用土焦。
目前，市场供应的焦炭在质量上和价格上是处于失控状态的。特别是我国是主焦煤短缺的国家，焦炭质量特别是在灰分上一直与工业发达国家存在较大的差距。有关企业在发展规划中，要重视解决焦炭供应和焦炭质量等方面的问题。
三是要最大限度地实现原燃料成分稳定。
建立原料中和料场，是实现原料成分稳定的首选措施。有关企业应当认识到入炉料成分稳定对高炉生产稳定、稳产高产、降低能耗是至关重要的。我国高炉炼铁的技术规程中要求，烧结矿含铁品位波动要≤±0.5%、碱度波动≤±0.5%。
四是高炉炼铁炉料结构中加入块矿的比例要适度。
近年来，我国高炉炼铁加入生矿的比例在加大，个别企业已到27%。生矿配比<10%，对于焦比无大的影响。提高熟料率的机理是要增加高炉内铁矿石的间接还原，因为间接还原是个放热反应，同时熟料可以大幅度提高高炉炼铁的各项技术经济指标。
五是提高入炉料的强度和优化粒度组成。
精料技术是高炉炼铁的基础。入炉料强度提高，可减少在运输、贮存和冶炼过炉料柱的透气性，可以实现高炉顺行、高产、低耗。
优化粒度的关键是要筛除<5mm的粉末，要求入炉料<5mm的组成要控制在3%至5%。实践表明，入炉料粉末降低1%，高炉利用系数提高0.4%至1.0，焦比降低0.5%。
¨ 我国生铁产量处于高速增长阶段，原燃料供应和运输等处于紧张状态，大多数企业原燃料质量下降、储存量减少，给炼铁带来了巨大的负面效应，企业在精料方面上出现了问题。
¨ 钢铁企业应当十分关注我国高炉炼铁工序能耗升高的发展态势，采取得力的技术和管理措施来制止这个态势的发展。
岁末年终，编者首先对支持和关注我们工作的钢铁企业和相关单位的广大读者表示感谢。同时，编者在本期特意编发了以这篇关注我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗上升问题文章为代表的一组有关节能和循环经济的报道，算做我们真诚的心意和特殊的礼物。
不久前召开的中央经济工作会议提出了发展节约型经济和循环经济的思路及战略。在节约资源、节约能源和环境友好日益受到重视的新形势下，作为资源和能源消耗大户、同时又面临越来越大环保压力的钢铁企业，如何进一步做好节约能源和优化资源利用工作，具有现实的和重大的意义。
但值得关注的是，近3年来，我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势发展，2004年全国炼铁生产比2001年多消耗约380万吨标准煤，这必然会对整个钢铁工业的健康和可持续发展产生一定影响。面对一批企业受市场需求和利润驱动印象，炼铁生产要高产量而不追求低焦比、低能耗的问题，业内专家和有关人士深感忧虑。应编者之约，有关专家专门撰写了这篇反映有关钢铁企业炼铁生产能耗上升情况和解决问题途径的文章，特别是在文章中提到了多家重点钢铁企业能耗上升的情况。
希望有关企业能认真总结一下，思考一下如何把炼铁能耗上升的势头控制住，实现钢铁生产的健康和可持续发展。相信这是一项对整个钢铁行业的健康发展有现实意义的重要的工作，也是我们所共同希望的、应该做好也一定能做好的工作。
自2002年以来，我国重点大中型钢铁企业炼铁工序能耗呈上升态势发展，相应入炉焦比和喷煤比均有不同程度的变化。2001年，全国重点企业炼铁工序能耗为448.32kgce/t，而到2004年1至9月就升为465.56kgce/t，近3年上升了17.24kgce/t。近年来我国炼铁工序能耗、入炉焦比、喷煤比变化见表1。
表1 近年重点钢铁企业炼铁能耗、焦比、喷煤比情况
指标 2001年 2002年 2003年 2004年1至10月
工序能耗kgce/t 448.32 454.13 464.68 464.89
入炉焦比kg/t 423 415 433 425
喷煤比kg/t 124 125 118 117
炼铁工序能耗占钢铁工业总能耗的65%至70%。我国炼铁工序能耗上升、入炉焦比上升、喷煤比下降，必然会对整个钢铁工业产生重大影响。仅从全国炼铁工序能耗上升情况来分析，全国重点企业近3年上升了17.24kgce/t，如果2004年全国生铁产量按2.2亿t计，就会造成比2001年的水平多消耗379.28万t标准煤。多消耗的煤不但会加剧我国能源供应的紧张，而且还会增大对环境的污染，这对我国钢铁工业走可持续发展道路是十分不利的。因此，钢铁企业的各级领导和广大炼铁科技人员应当十分关注我国高炉炼铁工序能耗升高的发展态势，并采取得力的技术和管理措施，来制止这种态势的发展。
据统计，近两年我国重点钢铁企业之中，有22个企业炼铁工序能耗上升较多。
炼铁工序能耗上升的原因
据统计，2003年重点大中型钢铁企业入炉矿品位比2001年升高了1.21%，按矿品位升高1%、焦比下降1.5%计算，入炉焦比下降1.815%。以2001年全国重点企业焦比为423kg/t计算，因为矿品位升高，理论上计算2003年全国焦比应比2001年下降7.67kg/t，但实际上2003年的焦比却比2001年焦比指标升高了10kg/t。这说明有其他因素影响和导致了我国焦比的升高。
高炉炼铁技术进步的影响因素是精料技术占70%、炼铁设备和高炉操作占30%。近3年来，我国高炉休风率从2001年的2.36%降到2004年上半年的1.713%，说明我国炼铁设备运行状态在向好的方向发展。我国重点企业高炉利用系数在逐年提高，生铁含硅量呈下降趋势，说明我国高炉操作技术水平也是在不断提高。那么，使我国高炉炼铁焦比升高、炼铁工序能耗上升的主要原因，就是在精料技术水平方面出了问题。近年来，我国生铁产量处于高速增长阶段，年增长率在20%左右，使高炉炼铁的原燃料供应处于简章状态，再加上运输、电力等方面也处于紧张状态，这就造成了大多数钢铁企业炼铁原燃料质量下降、成分不稳定、储存量减少，给高炉炼铁带来了巨大的负面效应。其影响程度可见下面分析说明：
一是焦炭质量对高炉炼铁影响巨大。
焦炭在高炉内是起炉料骨架作用的，它既是提供主要的热源（燃烧发热）、又是提供炉内的还原气体（CO）和生铁中含碳的来源，同时对高炉炉料的透气性起着决定性的作用。焦炭质量变化对高炉炼铁的影响见表2。
表2 焦炭质量变化对炼铁的影响
焦炭质量变化 高炉利用系数 燃料比 生铁产量
M40+1.0% +4.0% -5.6
M10-0.2% +5.0% -7.0
灰分+1.0% +1%-+2%
硫分+0.1% +1.5%—+2% -2.0%
水分1.0% -1.1%—-1.3% +5.0%
一些企业因自产焦炭量不足，大量购买社会上的焦炭甚至是土焦。这些焦炭的质量是无法与本企业机械化焦炉生产的焦炭相比的。应当指出，大高炉对于焦炭质量要求得更高。如2000m3容积以上的高炉，要求焦炭M40>82%、M10<7.0%、S<0.6%、热反映强度>60%、高温还原粉化率<25%。个别企业已经出现过大量使用外购焦炭，因质量差造成高炉失常甚至炉缸冻结的想象。
二是炉料成分不稳定是造成能耗升高的重要原因。
炉料成分不稳定，高炉生产就不会稳定，也不会创出低能耗的指标。矿石成分波动对高炉技术经济指标的影响见表3。
表3 矿石成分波动对炼铁指标的影响
成分波动 生铁产量 入炉焦比
品位波动1.0% 波动2.0%-2.5% 波动1.0%-1.5%
碱度波动0.1 波动2.5%-4.0% 波动2.5%-3.5%
一些大企业无原料中和混匀的功能。钢铁企业原燃料供应紧张，造成原料储存量少，不能按照已有的科学配料的制度来供料，甚至出现来什么料吃什么料的局面，不能把各种矿石冶金性能的优势充分发挥出来，这会造成高炉频繁变料被动形势，生产处于波动状态。一些企业由于对原燃料成分化验不及时、不准确，给高炉工长相关信息晚，出现高炉生产失常只能事后找原因的问题，失去了提前预防的功能。
三是炉料质量下降和成分不稳定，造成高炉操作制度不稳定，最终导致炼铁能耗上升。
因原料条件在波动，高炉的热制度、送风制度、装料制度、造渣制度也会处于波动状态。特别是高炉不能实现合理的煤气流分布，就会造成煤气利用率降低，进而使高炉能耗上升。如宝钢高炉的煤气CO2值在16%至19%，个别企业只有9.5%至11.0%，这样就会使炼铁焦比出现较大的差距。宝钢焦比在300kg/t以下，而大多数企业在400至450kg/t，最高的焦比则达到776kg/t。
四是高冶炼强度、高产量造成焦比损失。
目前，生铁价高，企业利润高，造成一批企业要高产而不追求低焦比，这也是近年来我国炼铁能耗上升的重要原因。
从理论上讲，高炉炼铁提高冶炼强度2%，就会使炼铁焦比升高10%。实现高冶炼强度操作的办法只有提高风量，而高风量在提高炉顶压力的条件下，可以实现不大变动高炉内的煤气流分布，适度减少能耗损失。但是，对大多数高炉的炉顶设备而言，送风系统是难以承受提高炉顶压力的。这样，在高炉操作上只能走煤气发展边缘气流的路子。煤气流边缘过分发展，CO2利用率会下降、焦比升高，对炉况顺行不利，会出现崩料等问题。煤气流动边缘发展还会造成高炉寿命缩短、冷却壁破损加快等问题。
提高原燃料质量的对策
在国民经济大发展的形势下，市场对钢铁材料的需求不会减弱，我国炼铁原燃料供应紧张的状态在短期内也不会得到有效缓解。对此，各企业应制定出相应的对策，以实现走可持续发展的道路。
一是要建立稳定、质量好的原燃料基地。
钢铁企业要是建立了稳定的原燃料基地，就能立于不败之地。当今世界，水占有丰富的资源，谁就占有优势，而且随着价格的波动和运输价格的波动，损失也会减少。有长远发展眼光的钢铁企业应当关注资源投资，与矿山建立长久的合作伙伴关系。
目前，一批中小钢铁企业在原燃料供应方面吃百家饭，这一方面是出现无奈，另一方面则是企业决策层有失误。有关钢铁企业应当尽快扭转这种被动局面。现在的发展形势是谁动手早，谁就能早日占有主动权。
同时，有关企业在选矿点时要科学，要用发展的眼光来思考问题，不能只顾眼前利益，要和本企业的实际情况相结合。企业扩大生产规模，首先应立足于资源供应，发展规划绝不能建立在无米之炊上。
二是焦炭供应要立足于本企业或建立长期伙伴关系，不要使用土焦。
目前，市场供应的焦炭在质量上和价格上是处于失控状态的。特别是我国是主焦煤短缺的国家，焦炭质量特别是在灰分上一直与工业发达国家存在较大的差距。有关企业在发展规划中，要重视解决焦炭供应和焦炭质量等方面的问题。
三是要最大限度地实现原燃料成分稳定。
建立原料中和料场，是实现原料成分稳定的首选措施。有关企业应当认识到入炉料成分稳定对高炉生产稳定、稳产高产、降低能耗是至关重要的。我国高炉炼铁的技术规程中要求，烧结矿含铁品位波动要≤±0.5%、碱度波动≤±0.5%。
四是高炉炼铁炉料结构中加入块矿的比例要适度。
近年来，我国高炉炼铁加入生矿的比例在加大，个别企业已到27%。生矿配比<10%，对于焦比无大的影响。提高熟料率的机理是要增加高炉内铁矿石的间接还原，因为间接还原是个放热反应，同时熟料可以大幅度提高高炉炼铁的各项技术经济指标。
五是提高入炉料的强度和优化粒度组成。
精料技术是高炉炼铁的基础。入炉料强度提高，可减少在运输、贮存和冶炼过炉料柱的透气性，可以实现高炉顺行、高产、低耗。
优化粒度的关键是要筛除<5mm的粉末，要求入炉料<5mm的组成要控制在3%至5%。实践表明，入炉料粉末降低1%，高炉利用系数提高0.4%至1.0，焦比降低0.5%。
