促进炼铁工业科学发展再上新台阶
2006-09-11 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
杨天钧(中国金属学会炼铁分会)
近两年来，中国炼铁工业处于高速发展时期，2005年全国生铁产量达到33040.47万吨，比上一年增加了7625.08万吨，增长28.19％。近两年新建1000m3以上高炉31座，与此同时，高炉炼铁生产技术指标有所改善，如高炉利用系数从2003年的2.474提高到2005年的2.624t/m3.d，2005的喷煤比达到了124kg/t，以宝钢为代表的部分技术经济指标达到或接近国际先进水平，2005年焦比为282 kg/t，能耗为396.70kg标煤/t铁，高炉风温达到1229℃，休风率降至1.706％。
高炉炼铁生产技术进步与存在的主要问题：
高效高炉
——提高单炉产量方面
人们常用高炉有效容积利用系数来表征高炉产量，2005年全国重点钢铁企业高炉利用系数为2．624t／m3·d，比上年度提高0．108t／m3·d，全国有24个炼铁企业年平均利用系数在3．0t／m3·d以上。特别是大于1000m3以上容积高炉利用系数在不断提高。
但从目前来看，存在片面追求高利用系数的倾向。应当指出，用利用系数表示单炉产量高低是历史上从国外引进的，现在看来影响高炉有效容积利用系数的因素很多，用来直接对比不同容积、不同炉型高炉，结果不甚科学，尤其是用来对比2000m3以上大型高炉与1000m3以下中小型高炉并不恰当。盲目攀比不同容积高炉利用系数，争当先进，后果是燃料比提高，风机能力过大，动力消耗增加。
——降低能耗方面
一般认为，国际先进水平的炼铁人炉焦比在300 kg／t以下，人炉焦比的先进水平在400 kg／t以下。2005年我国重点钢铁企业之中入炉焦比低于400 kg／t的企业有：宝钢(282)、上钢一公司(338)、新型铸管(351)、梅山(354)、太钢(356)、湘钢(367)、天铁(368)、武钢(369)、首钢(370)等20个企业。
2005年我国有一批企业的工序能耗达到或接近国际先进水平。
高炉吨铁能耗由三个方面组成：燃料，动力消耗(风、水、汽和压缩空气等)和电耗。一般认为我国高炉吨铁能耗各部分的比例为：燃料消耗约占82％左右(其中焦炭和煤粉约占75％左右)，动力消耗占10～11％，而电耗7％左右。
国际上最低的燃料比是芬兰和瑞典的高炉，相应为439kg／t和457kg/t。先进水平在500kg／t以下。我国的先进高炉例如宝钢已达到先进水平。但绝大部分高炉燃料比在500—520kg／t或甚至更高，这是我国高炉炼铁生产指标与国际水平的主要差距。可喜的是，由于喷煤技术的进步，我国高炉焦比有20多个企业已降到350—380kg／t。能耗中比较突出的另一个问题是动力消耗较高，其中尤为严重的是吨铁风耗过高，应该引起足够的注意，造成的原因是吨铁燃料比高，片面追求高利用系数，风机能力过大，生产中休风率和慢风率高。
——提高作业率方面
我国高炉休风率和劳动生产率与国际先进水平差距比较大，而且国内先进与落后企业差距非常大。要强化科学管理和提高操作水平来降低休风率，尤其是一些落后的企业。当然并不提倡用拼设备的做法片面追求低休风率，而要实行科学管理，定期检修。一般认为合理的休风率应在1．0～1．5％左右。至于劳动生产率的提高，应该通过大型化，长寿及高效高炉来实现。
煤粉喷吹
2005年我国重点钢铁企业年平均喷煤比比上年度提高8kg／t。据统计，2005年全国重点企业中有42个单位喷煤比比上年度有所增加，近两年有5个企业新上了喷煤设施，使我国高炉喷煤覆盖率达到97．14％，现在，在重点企业中，仅有两家没有喷煤。
喷吹煤粉既可以节焦降低生铁成本，又可以调节高炉操作，其意义早已深入人心。它已成为中国乃至世界炼铁系统结构优化的中心环节。近两年来高炉喷煤已在我国高炉生产中普及，相当多的300m3级及其以下容积的高炉都已上了喷煤，使我国喷煤总量和单位生铁喷煤量都有增加。2005年我国重点钢铁企业的喷煤量已达到124kg／t，有8个企业的年平均喷煤量超过了150 kg／t。宝钢的喷煤量已达到201 kg／t，处于世界领先水平。但是，也要看到我国喷煤发展是不平衡的，相当数量的高炉喷煤量仍处在较低水平。
提高风温
2005年全国重点钢铁企业热风温度为1084℃，比上年提高10℃，是近年来风温提高幅度最大的一年。
据统计，热风温度在1100℃以上的企业有14个单位，他们是：宝钢(1229)、梅山(1179)、淮钢(1166)、包钢(1159)、上钢一厂(1144)、唐钢(1134)、天铁(1131)、三明(1129)、新型铸管(1129)、攀钢(1124)、邢钢(1121)、武钢(1121)、国丰(1117)、德龙(1106)、建龙(1104)、津西(1100)。
目前我国风温平均水平与国际先进水平尚有100—150℃的差距，主要原因在于：
(1)我国许多企业缺少高热值煤气，而高炉煤气又随燃料比的降低而日趋贫化。目前，一般高炉煤气发热值只有3000kJ／m3左右。尽管许多企业利用热风炉余热对煤气和助燃空气预热，但热风炉拱顶温度只有1300—1350℃，高温热量不足是风温长期徘徊的第一大障碍。
(2)热风炉单元技术尚未配套，落后环节制约着整个热风炉系统能力的发挥，这是风温长期徘徊的第二大障碍。例如：我国许多热风炉加热面积不小，甚至花了高昂的代价，一座高炉配置了4座热风炉，但没有解决高温热量来源问题；一些企业重复引进了国外热风炉技术，但也没有解决高温热量的来源问题；有的高炉设置了助燃空气预热系统，但被热风管道系统的热膨胀处理不当而受到困扰，因而这些热风炉都花了钱却没有达到预期的目标。
(3)自动控制系统功能不完善，热风炉操作送风时间过长是风温徘徊的第三大障碍。许多热风炉的送风周期还维持在l小时以上，过长的送风时间将会给热风炉的送风温度带来极大的损失。
(4)此外，还有一些高炉不重视耐火材料的采购质量和砌筑质量，给热风炉操作带来了灾难性的困难。
精料
高炉精料技术水平的提高是高炉高效化，低能耗的有力保证。但是近两年来由于炼铁产能膨胀，炼铁原料需求大幅度增加，价格攀升。供需矛盾突出使原料质量波动增大。
目前精料方面的问题主要表现在：
(1)焦炭因主焦煤和优质肥煤的短缺，影响了配煤的效果，致使焦炭的灰分上升，强度，尤其是反应后强度降低。在配煤中增加气煤的比例，好处是灰分低，缺点是胶质层薄，需要延长结焦时间、采用捣固技术，才能保证焦炭质量不下降。目前捣固焦的产量已经在3000万吨以上，问题在于捣固技术需进一步提高，来保证所获得焦炭的M40在80％以上，能适应1000m3级以上高炉的地求。
(2)由于矿石供应紧张，无论是国产还是进口矿石的品位下滑，呼吁多年的精矿粉品位提高到67～68％一直未能实现，因此入炉品位有所降低。再加上部分企业尚无混匀料场，无法实现混匀，即使有混匀料场也因矿源不足和管理不够科学，也没有完全发挥料场的混匀功能，使人炉矿的成分波动较大。此外，石灰质量差，而且石灰消化技术落后，造成烧结矿碱度波动过大。
(3)近年来我国炼铁企业不断优化炉料结构，为提高高炉的入炉矿品位和原料的转鼓强度做出了贡献，一批钢铁企业增加了球团生产能力，如首钢、鞍钢、武钢、太钢相继建成了大型球团生产线。2005年全国生产球团约5000万吨。首钢开发成功链蓖机-回转窑之后，在我国得到了迅速推广。现在，生产和在建的生产线有33条，具有年产4700万吨能力。上述设备如达产后，我国高炉炉料中球团矿配比将会从11％升高到20％左右。生产实践表明，链蓖机-回转窑所生产的球团矿要比竖炉的质量好。
目前球团矿生产尚存在两个主要问题：其一是大型球团厂的原料来源不落实。除首钢，鞍钢自有矿山提供精矿粉，其他企业需要购矿。国内不可能供应那么多的优质精矿粉，国外进口精矿粉也并未完全落实；其二是中小型企业球团矿质量差，主要原因是矿粉中Si02含量过高，影响球团矿质量。
高炉长寿
延长高炉寿命可以取得良好经济效益，我国在这方面有了明显的进步。宝钢、武钢、攀钢等企业出现了一批寿命超过14年的高炉，鞍钢、首钢、本钢、梅山等企业的高炉寿命也都超过了10年，甚至300m3级及容积小于300m3的高炉也有一批寿命达到10年以上。这说明我国长寿高炉设计、炉体结构、耐火材料和冷却等方面的技术已经掌握井成功应用于生产，特别是近年来我们提倡的用铜冷却壁延长炉身中下部和炉腰、炉腹寿命的薄墙结构已经开始推广，其使用无疑将可靠地解决高炉长寿的薄弱环节。
但我们也应看到，我国高炉的平均寿命还没超过lO年，与发达国家的高炉寿命相比还是偏低的。国外长寿高炉已达到20一24年。欧洲高炉的平均寿命已达15年左右，造成差距的主要原因在于：上个世纪已建的高炉在结构尚有诸多需要改进之处，冷却水质差。冷却壁制造和安装质量差，耐火材料的选用和砌筑质量不好，监控技术和元件达不到长寿的要求，以及操作上盲目追求高冶炼强度和高利用系数而过分发展边缘等方面。新修订的《高炉炼铁工艺设计规范》中规定了新建和大修改造后的高炉寿命应在15年以上。
高炉操作
近年来，我国炼铁企业在原燃料质量波动增大的情况下，高炉操作技术水平不断提高。以宝钢高炉为代表，部分技术经济指标达到或接近国际先进水平。
(1)低硅铁冶炼
生铁中[Si]每降低0．1％，可以降低焦比4～5kg／t，而且有利于炼钢生产。低硅铁冶炼要求原燃料成分稳定，设备状态良好，高炉工长要有较高的操作水平(如采用标准偏差操作等)。近两年来，我国有60多座高炉生铁[Si]低于0．5％，宝钢，鞍钢，上钢一厂，邯钢，青钢，攀钢，昆钢，本钢，新兴铸管等单位的部分高炉生铁含硅低于O．4％。
(2)高压操作
高炉高压操作可以实现强化冶炼，提高生铁产量，降低焦比，还可以为冶炼低硅铁创造良好条件。高炉炉顶压力升高0．1kPa，可以增加风量2～3％，可以增产1．1±O．2％，焦比下降0．5～1．O％。近年来，我国一大批高炉就是通过提高炉顶压力，提高了风量，进而提高单炉产量。据统计，2005年宝钢3号高炉(4350m3)顶压为233kPa，武钢l号高炉(2200m3)顶压为219kPa，武钢6号高炉(3200m3)顶压为23lkPa，唐钢二铁2号高炉(2000m3)顶压为193kPa，三明4号高炉(850m3)顶压为180kPa。杭钢2号高炉(790m3)顶压为172kPa。
(3)提高煤气利用率
通过调整高炉装料制度和送风制度，可以提高高炉煤气利用率，降低燃料比。高炉煤气中CO，提高0．5％，燃料比可以下降lOkg／t，炼铁工序能耗可以降低8．5kg／t。2005年高炉煤气中C02体积分数较高的高炉有：宝钢在22．5％～24．4％，鞍钢、首钢、马钢、唐钢、梅山、太钢、本钢、南钢、重钢、三明等单位的部分高炉煤气CO2体积分数均在20％以上。这些高炉炉顶温度波动一般小于60℃。高炉采用大矿批、正分装装料制度，缩小风口直径、提高风速，高炉炉顶煤气曲线已由过去的双峰式煤气曲线发展到平坦形的煤气曲线。
高炉大型化、自动化、国产化
据统计，2005年我国大于1000m3以上容积的高炉有96座(其中包括近两年新建的大于1000m3以上容积高炉3l座)。太钢、本钢、马钢正在建设4000m3级，首钢曹妃甸拟建5000m3级高炉，鞍钢、武钢等企业建设了3000m3高炉。这将会有力的促进我国炼铁装备向大型化发展。近年来，在建和拟建一批大型烧结机和炭化室高于6m的大型焦炉，将会整体提高我国炼铁系统装备水平。
我国炼铁系统(包括烧结、球团、焦化、高炉)的装备基本上实现了国产化。近年来，我国新建、大修改造的高炉、烧结机、链篦机一回转窑、焦炉等冶金装备的设计、设备制造、施工安装、设备调试和生产操作技术等方面工作基本上可以由国内来完成，除个别关键技术尚待消化，或者受知识产权影响外，这些装备的工艺技术水平已基本达到了国际水平或国际先进水平。
此外，我国自主开发的无料钟炉顶设备，铜冷却壁，高风温热风炉(包括阀门和耐材)、炉顶料面摄像仪，高炉操作专家系统等技术和装备，在国内得到了广泛使用。
我国自主开发成功的140t／h干熄焦技术装备(CDQ)已有近50套在应用。现在国产干熄焦装置可产生温度为450℃、压力为5．4MPa的蒸汽达450kg／t焦，吨焦发电量102kWh。此外，炉顶余压发电技术(TRT)已有130多套在使用，一般认为，炉顶压力>0．12MPa即可使用。杭钢380m3高炉上使用TRT的成功经验，为我国中型高炉余能回收树立了榜样。
我们要认真贯彻国家钢铁产业发展政策，进一步提高我国装备整体水平，为高炉炼铁指标的改善提供装备基础。
发展循环经济与环境保护
宝钢、济钢、莱钢等一批钢铁企业实现了企业的尘泥、炉渣、水、煤气、余热蒸汽等污染物质的闭路循环。钢铁企业内产生的尘泥用于烧结和球团原料，炉渣水淬后生产水泥，废水经过处理后也可以分级利用，焦炉煤气余热蒸汽也得到充分利用。据统计，2004年全国重点钢铁企业尘泥回收1911．50万吨，回收率为99．22％；利用量为1885．86万吨，利用率为98．66％。高炉渣生产7557万吨，利用率为65．00％。2005年全国重点钢铁企业焦炉煤气放散率为5．26％，有35个企业实现了零排放；高炉煤气放散率为1O．06％，有11个炼铁企业实现了零排放。2005年全国重点钢铁企业吨钢消耗新水为8．03m3／t，30家企业抽样调查，炼铁工序吨铁消耗新水为2．598m3／t，先进企业为0．5m3／t。
我国一大批大中型企业炼铁系统均没置丁除尘装备，新建的大于1000m3级高炉也均有除尘设施。一批焦化厂应用了焦化酚氰废水脱氨氮技术和焦炉装煤、推焦地面站除尘技术。从总体上来讲，我国炼铁产量的不断增长，主要污染物的排放总量并未按比例增加，反而有所减少，主要环保指标有所改善。
关于高炉炼铁生产技术几个问题的讨论
提高单炉产量
长期以来，我国高炉提高单炉产量都是以提高冶炼强度作为手段，这在钢铁基础薄弱时期，无疑起到了迅速提高钢铁产量的良好作用。但到今天，我国的生铁产量已超过了3．3亿吨。是否还要继续走高冶炼强度的路线，值得冷静思考。因为高冶炼强度生产也带来很多问题，最明显的就是燃料比偏高(吨铁能耗高)。应该看到，今后较长一段时间内，为提高单炉产量，应维持原燃料等操作条件允许的合适冶炼强度，通过大力降低燃料比，实现单炉产量的提高。这里需要明确一个概念，在高炉生产中，利用系数等于冶炼强度与焦比之商，或者可以说，利用系数等于综合冶炼强度与燃料比的商，即在冶炼强度一定的情况下，只要燃料比降低，利用系数就能提高，所以许多专家认为：今后各个企业应该着力于研究并找出适合于本企业具体原燃料、设备等操作条件下的合适冶炼强度，然后采用大力降低燃料比的技术来达到高炉炼铁的高效化，这一观点希望引起大家的讨论。
在这里还要提出一个问题同大家商榷，就是“高炉有效容积利用系数”这个指标，前面已说过影响有效容积的因素太多，因此利用这个指标来对比不同炉容高炉的生产业绩有很大的片面性。例如：大高炉的利用系数好的2．3～2．6 t／m3·d。而中小高炉的利用系数有的达到3．8～4．0 t／m3·d。并不能说明中小高炉比大高炉更为高效，这是因为炉容不同造成的误导。
大高炉生产的实际业绩炉缸面积利用系数(ηA)要比中小高炉高，像1000～3200m3高炉的在70t／m2·d以上，100～300 m3级小高炉要到达这样的业绩，它们的有效容积利用系数都要在4．0 t／m3．d以上才能达到。所以，建议以后不要单纯攀比高炉有效容积利用系数，还要参考单位炉缸面积的出铁量或称高炉炉缸面积利用系数(ηA)。
提高单炉产量的必然途径应该是高炉大型化。高炉炉容扩大以后，不仅一座高炉的总产量提高，而且单位炉缸面积产量也提高，燃料比降低，铁水质量提高([si]低，[S]低，铁水温度高等)，更重要的是劳动生产率大幅度提高。国内外高炉利用大修机会扩容，即使4000m3级的大型高炉，大修时也可扩容。我国宝钢、鞍钢已经取得成功的经验，例如鞍钢将原来1，2排1000 m3以下高炉拆除，大修扩建为2500 m3级高炉，宝钢2号高炉大修将进行扩容。
降低燃料比
首先要说明燃料比是指冶炼一吨生铁消耗的焦炭和喷吹煤粉的总和，这是国际上通用的概念。我国现在有些地方把过去的综合焦比(焦比+煤比×置换比)看作了燃料比，这在对比国内外生产业绩时就会出现误差。例如宝钢高炉的燃料比为480～498kg／t，而综合焦比就只有450kg／t左右。澄清这个概念，用相同口径与国际先进水平比较，找出差距，降低燃料比尚任重道远。
——高风温
(1)风温目标：
实现高风温要解决三个问题：一是高温热量的供给；二是避免热风炉炉壳出现晶间应力腐蚀；三是热风炉寿命应该达到25～30年。
晶间应力腐蚀是由于在很高的拱顶温度下，燃烧产物生成NOx和SOx。许多研究表明，这些反应在t≥1420℃时开始加剧。燃烧产物中的NOx、SOx与H2O相遇生成硝酸和硫酸，导致炉壳腐蚀。尤其炉壳在高应力状态下工作，晶粒之间的腐蚀更为严重。可以认为，晶问应力腐蚀现象是在两个不利条件下出现的：一是高温下形成了NOx和SOx，另一是钢壳在高应力的状态下工作。由于热风炉在过高的温度下工作时防止晶问应力腐蚀是有难度的，花费高昂，因此，目前国内外的热风炉操作一般都把热风炉拱顶温度控制在不超过1400℃的水平上，以尽可能减少NOx和SOx的生成量。这一拱顶温度保证高炉长期的送风温度1250℃是可行的。因此许多专家认为，我国高炉热风炉的风温目标确定为1250℃是合理的，它既反映了当今国内外热风炉的技术水平，又是我们现在经过努力创造条件能够到达的。当然，各企业也可以根据自己的情况在±50℃范围内浮动。
(2)对策：
高炉富氧鼓风或热风炉掺烧部分高热值煤气，提高热风炉燃烧的化学热。高炉富氧鼓风不仅可以强化燃烧，提高燃烧带的温度，提高喷煤量，而且可以提高煤气热值。一般提高l％富氧率大约可提高煤气发热值146kJ／m3左右。转炉吨钢煤气产生量约80Nm3／t，发热值约7500kJ／Nm3。如果把回收的转炉煤气供热风炉使用，其热值大约可提高到3400kJ／Nm3以上。
煤气与助燃空气双预热。①增设热风炉预热系统，保证助燃空气获得足够高的预热温度；与此同时，采用成功的煤气换热器预热煤气，由于占地面积大，这只能在新建高炉时才可能实施。②有些专家认为可以增设附加燃烧炉高温预热系统，或增设前置式高效蓄热式换热器。这样做虽然占地面积较小，但在保证获得足够高的预热温度和传热介质性能老化导致传热效率降低方面存在矛盾。总之，煤气和助燃空气的预热已经引起大家的重视，有必要在工业实践中进一步完善。③采用新型高效格子砖减少拱顶温度与风温差值。几十年来，我国热风炉格子砖在不断向加大单位面积的方向发展。20世纪50～60年代使用片砖或方砖，单位加热面积只有20～25m2／m3；60～80年代使用小型六边形砖，单位加热面积达到30 m2／m3；80年代以后，采用了六边形7孔砖，单位面积达到38 m2／m3。这些传统格子砖的缺点是(单位加热面积)／(单位砖重)的比值过小，与现代热风炉的操作制度不相适应。近年来许多高炉采用的小孔径格子砖对于提高热风炉的传热效率获得了良好的效果。从国内外热风炉技术的发展来看，现在我们已有条件设计制造我国自己的格子砖系列，推广应用小孔径格子砖将可以在不增加投资的基础上获得良好的效果。
合理的热风管道结构设计。热风管道烧红，漏风甚至崩裂已成为我国一些热风炉进一步提高风温的一个障碍。造成这些问题的主要原因有二：一是热风管道设计不合理；二是热风管道，尤其是进风弯管隔热久佳。因此必须纠正不合理的热风管道结构设计和加强热风管道的隔热，以适应1250℃高风温提出的更加严峻的要求。
缩短热风炉的送风时间。缩短热风炉的送风时间是充分利用高温热量的有效措施。国外为了维持高风温，送风时间缩短到30～45分钟。为此。必须完善热风炉自动控制系统，首先是完善自动换炉系统，其次是燃烧自动控制系统。
——喷吹煤粉技术
喷吹煤粉的优越性已成为高炉炼铁工作者的共识，因此各企业都在努力提高喷煤量来置换更多的焦炭。但是需要注意的是，提高喷煤量时应考虑自身的冶炼条件，要做到提高喷煤量不降低置换比，使燃料比随喷煤量的增加有所降低。目前有部分企业脱离冶炼条件而片面地提高喷煤量，结果大量未燃尽煤粉进入除尘系统(包括布袋除尘)成为炉尘。煤粉在高炉内的燃烧率、利用率降低，造成了燃料比没有降低，反而升高。
高炉生产追求的是低燃料比，大部分国内外高炉焦比300kg／t(270～340kg／t)左右，煤粉喷吹量120～160kg／t。喷煤率在32％～35％，只有少数高炉喷煤量达到180～200kg/t,它们的喷煤率在40％～42％。
一般认为，高喷煤率应该具备如下条件：①焦炭质量高：除了对灰分、硫分、M40、M10的要求外，特别要重视焦炭的热态性能，反应性(CRI)和反应后强度(CSR)；③渣量小：200～250kg／t为宜；⑨风温高：1200℃以上；④富氧：3％～5％，斯肯索普喷吹粒煤富氧达到7％～8％；⑤燃烧性能好的混合煤粉挥发分在20％～25％为佳；⑥鼓风湿度低而且稳定，常采用脱湿，使鼓风湿分全年保持在冬季的水平；⑦良好的喷吹作业：如均匀喷吹等；⑧先进的高炉操作和调剂。
在渣量大于300kg／t．风温在1200℃以下，富氧l％～3％，鼓风不脱湿，均匀喷吹差的条件下，喷煤量受到限制；相应条件比较好的大高炉，喷煤量150～180kg／t为宜。随着冶炼条件的改善，实事求是，因厂制宜。然后逐步将喷煤量提高。
降低能耗实现环境友好
炼铁系统的能耗占钢铁工业总能耗的70％左右，单是高炉炼铁的能耗占总能耗的50％左右。虽然炼铁能耗逐年下降，但还是高于国际先进水平25％～30％左右。要达到吨钢综合能耗的国际水平(即低于650kgce／t)，炼铁系统特别高炉炼铁要进一步加大节能降耗的力度，要在节流开源方面狠下功夫。炼铁系统每燃烧1吨煤炭会产生1．5吨CO2，冶炼每吨生铁会产生3KgS02；降低炼铁能耗，就会少烧煤炭，就会减少有害气体和烟尘的排放。
——降低吨铁能耗
前面已经论及吨铁能耗中焦炭和煤粉消耗占75％左右，所以今后一段时间我们要努力做好降低燃料比的工作，通过实施各种技术措施，努力将燃料比降到500kg／t以下。
这里要提醒大家注意的问题就是我国炼铁能耗中占吨铁能耗10％左右的吨铁风耗。远高于国际水平。造成这种状况，是燃料比高和风机选择不当，在攀比高炉有效容积利用系数的情况下，我国高炉风机能力普遍选得过大，导致长期处于过剩状态，浪费动力能耗，增加生产成本；不仅如此，风机选得过大，与之配套的高炉煤气系统随之过剩，造成浪费。据“高炉炼铁工艺设计规范”编写组的统计，每吨生铁的风耗与燃料的关系是：
y=0．0102x2—7．3771x+2320
式中：y一吨铁风耗，m3／t；
x一燃料比，kg／t
应该说大型高炉风机风量与炉容的比值应控制在1．8～2．0，中型高炉可略高，但也不宜超过2．5～3．O。选择风机时要特别注意风机的风压，它必须满足高压操作的要求，至少保证炉顶压力要在0．12MPa以上，以利用余压发电回收煤气的压力能。
实际上在高炉强化以后，为满足强化的要求，可以采用富氧提高鼓风的含氧量，脱湿鼓风改善风机吸风条件，以提高风机出力。采用新型送风管道和阀门减少漏风损失也是降低风耗的重要措施。此外，高风温和喷煤都是降低吨铁能耗的有效途径，这里不再赘述。
回收二次能量
我国高炉炼铁能耗高的原因之一是二次能源回收和利用不够，应该全面展开高炉炼铁二次能量的回收和应用：如采用炉顶煤气余压发电(设计规范中已定为强制性条款)，热风炉烟道废气余热加热煤气和助燃空气，炉顶均压煤气回收，炉渣显热回收等。
(1)余压发电回收炉顶煤气压力能
这项回收高炉炼铁二次能量的有效措施在我国还没有广泛采用，虽然《钢铁工业产业政策》做出规定，要求与高炉建设同步。但实际上远没有做到，至今只有宝钢(4座)，首钢(5座)，梅山(3座)，武钢(6座)，鞍钢(3座)、马钢(3座)、包钢(1座)，攀钢(1座)等企业的高炉设置了余压发电装置130余套，大部分具备条件的企业尚未设置。余压发电回收二次能量的效果非常好，以宝钢为例，2004年3座高炉的余压发电年发电量为3．6亿KWh，相当于每吨生铁回收电量35．2 KWh，而宝钢高炉每吨生铁的耗电量为54．3KWh，所以回收电能占消牦电能的64．55％。应当说，高炉煤气清洗采用全干式除尘，对炉顶余压发电大有好处。初步计算，干式除尘能使炉顶余压发电装置多回收36％的能量。因此今后应将炉顶煤气干式除尘与余压发电配套使用。
(2)热风炉烟道废气余热回收
目前热风炉烟道废气余热回收应用于两个方面：作为喷煤制粉系统的干燥介质和输送载体物，也可用作预热煤气和助燃空气。作为制粉系统的干燥介质已广泛采用，节约制粉系统燃烧炉的煤气量，降低了制粉能耗。在烟道设置换热器余热煤气和助燃空气尚未普及。一种观点认为。将热风炉烟道废气提高到500℃左右，然后通过可靠的高效换热器，将煤气和助燃空气双预热到250℃，在全用高炉煤气的情况下，就可以使热风炉拱顶温度达到1400℃，在送风周期45分钟时．可以稳定地达到1200℃风温。这就省去了前置换热器或自身预热的大量投资，而且提高了热风炉的热效率。总之，热风炉烟道废气余热利用进行双预热的技术大有发展前途。
高炉炼铁精料技术
高炉炼铁是以精料为基础，精料对炼铁技术进步影响很大。随着炼铁产量的增大，高炉大型化和原燃料供应状况的变化，我们更应该采取各种成熟的技术措施，把精料维持和提高到适应于高炉大型化和高喷煤量操作所要求的水平。
(1)焦炭
焦炭作为高炉料柱的骨架，与吨铁渣量一起，决定着料柱的透气性和透液性，也就决定了高炉强化的程度和高置换比下的喷煤量，宝钢为我们做出了榜样。长期以来，宝钢生产高质量的焦炭，从而保证利用系数达到2．4t／m3．d或67．82t／m2．d，焦比小于300kg／t，煤比200kg／t左右，燃料比480～498kg／t的国际先进水平。
近两年来由于煤炭供应紧张，原煤质量下降，造成焦炭质量略有波动，主要是灰分略有升高，硫分也有升高趋势，但在各个企业努力下，焦炭质量仍能维持在相应炉容所要求的水平。
应当说明，我国适用于高炉炼铁用焦炭的煤炭资源并不充裕，而且分布很不均匀，主要集中在山西(～50％)安徽(9．84％)和贵州(5．93％)，而且我国炼焦用煤的特点是灰分高硫低，大部分可选性较差，精煤回收率大多较低，所以我国焦炭的灰分偏高，硫较低，这样的局面不大可能改变，气煤的特点是挥发分高，硫低。可选性较好，但粘结性差，今后炼焦配煤为降低灰分，增加焦炉煤气出率，可能要增加气煤的比例，其所得焦炭具有较好的抗高温，抗碱侵蚀的性能。为使焦炭具备有较高的M40和较低的M10，这就要采取有效的措施：热压、捣固或适当延长结焦时间等。
还需要说明的是，判别焦炭质量的指标除了常温下的M40和M10外，还需要重视焦炭的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)，因为焦炭在炉内劣化过程主要受反应性的影响，反应性较好，即CRI值越高，焦炭劣化程度越大，反应后强度就越低。特别在有碱金属参加的情况下，这种现象越严重。虽然焦炭的质量标准尚未列入CRI和CSR指标，但从生产实践统计资料表明，要保证高炉获得较低的焦比和较高的煤比，及较好的利用系数，许多专家建议：2000m3以上的高炉的CRI宜达到25％以下，而CSR宜控制在65％以上。1000m3级及其以下高炉也应保证CRI在28％以下，CSR在60％以上。
(2)烧结矿和球团矿
我国铁矿石资源虽居世界第六位(可采储量118．36亿吨，基础储量213．57亿吨)，但大部分是品位低的贫矿(占全部矿石储量的98％)，平均品位只有33％，比世界平均品位44％低11％。所以需要选矿，获得精矿粉，遗憾的是我国选矿所得产品大部分粒度太粗(比表面积低于1500)，品位较低(65％以下，极少数达到66～68％)，长期以来一直用此生产烧结矿。从数量上说，国内所产矿石的供给率在50％左右，也就是说，每年需进口一半的矿石(2005年达到2．75亿吨／年)。进口矿大部分是富块和烧结用富矿粉，而现在已建成的造块设备大部分是烧结机(现有烧结机400余台，总面积接近3万m2，2005年生产烧结矿约3．7亿吨)，就总体而言，我国高炉炼铁生产仍然是以烧结矿为主，配合一定比例酸性球团矿或富矿的炉料结构。两年来，烧结矿质量和烧结生产指标，除品位上因供矿紧张稍有波动外，其他还都有所改善，今后将继续采用成熟的烧结技术，优化配料，厚料层低碳低温的小球烧结，生产低FeO高还原性的SFCA高碱度烧结矿。需要引起大家注意的是今后要充分发挥已有和新建混匀料场的作用，选用优质石灰等，克服烧结矿质量的波动。
多年来我们发展球团矿的建议得到良好响应，相当数量的企业上了球团生产设备，到2005年底球团矿的生产能力可达7000万吨以上(2005年的球团矿产量5000万吨左右)。目前球团矿中需要解决的问题是适合于球团生产的矿粉不足。按理说，我国矿石是贫矿，要磨细富选，所得细精矿粉用来生产球团矿，但是由于长期生产的习惯和矿山追求采选的效益．现产精矿粉粒度粗。品位低，SiO2高，并不适宜于生产优质球团矿。今后的方向是矿山采用细磨深选，使精矿粉达到比表面积1800～2500，品位68％以上，SiO2 4％，然后采用链篦机～回转窑(磁精矿)或带式焙烧机(赤精矿)生产优质球团矿。烧结矿生产不足的矿粉用进口的富矿粉来补充，这样做的好处是节能(精矿粉生产球团矿比生产烧结矿节能50％)；环保(C02排放量少，粉尘少)；可在远离城市的矿山生产；节省运输能力等，从而满足合理炉料结构70％高碱度烧结矿和30％球团矿的要求。
近两年来，中国炼铁工业处于高速发展时期，2005年全国生铁产量达到33040.47万吨，比上一年增加了7625.08万吨，增长28.19％。近两年新建1000m3以上高炉31座，与此同时，高炉炼铁生产技术指标有所改善，如高炉利用系数从2003年的2.474提高到2005年的2.624t/m3.d，2005的喷煤比达到了124kg/t，以宝钢为代表的部分技术经济指标达到或接近国际先进水平，2005年焦比为282 kg/t，能耗为396.70kg标煤/t铁，高炉风温达到1229℃，休风率降至1.706％。
高炉炼铁生产技术进步与存在的主要问题：
高效高炉
——提高单炉产量方面
人们常用高炉有效容积利用系数来表征高炉产量，2005年全国重点钢铁企业高炉利用系数为2．624t／m3·d，比上年度提高0．108t／m3·d，全国有24个炼铁企业年平均利用系数在3．0t／m3·d以上。特别是大于1000m3以上容积高炉利用系数在不断提高。
但从目前来看，存在片面追求高利用系数的倾向。应当指出，用利用系数表示单炉产量高低是历史上从国外引进的，现在看来影响高炉有效容积利用系数的因素很多，用来直接对比不同容积、不同炉型高炉，结果不甚科学，尤其是用来对比2000m3以上大型高炉与1000m3以下中小型高炉并不恰当。盲目攀比不同容积高炉利用系数，争当先进，后果是燃料比提高，风机能力过大，动力消耗增加。
——降低能耗方面
一般认为，国际先进水平的炼铁人炉焦比在300 kg／t以下，人炉焦比的先进水平在400 kg／t以下。2005年我国重点钢铁企业之中入炉焦比低于400 kg／t的企业有：宝钢(282)、上钢一公司(338)、新型铸管(351)、梅山(354)、太钢(356)、湘钢(367)、天铁(368)、武钢(369)、首钢(370)等20个企业。
2005年我国有一批企业的工序能耗达到或接近国际先进水平。
高炉吨铁能耗由三个方面组成：燃料，动力消耗(风、水、汽和压缩空气等)和电耗。一般认为我国高炉吨铁能耗各部分的比例为：燃料消耗约占82％左右(其中焦炭和煤粉约占75％左右)，动力消耗占10～11％，而电耗7％左右。
国际上最低的燃料比是芬兰和瑞典的高炉，相应为439kg／t和457kg/t。先进水平在500kg／t以下。我国的先进高炉例如宝钢已达到先进水平。但绝大部分高炉燃料比在500—520kg／t或甚至更高，这是我国高炉炼铁生产指标与国际水平的主要差距。可喜的是，由于喷煤技术的进步，我国高炉焦比有20多个企业已降到350—380kg／t。能耗中比较突出的另一个问题是动力消耗较高，其中尤为严重的是吨铁风耗过高，应该引起足够的注意，造成的原因是吨铁燃料比高，片面追求高利用系数，风机能力过大，生产中休风率和慢风率高。
——提高作业率方面
我国高炉休风率和劳动生产率与国际先进水平差距比较大，而且国内先进与落后企业差距非常大。要强化科学管理和提高操作水平来降低休风率，尤其是一些落后的企业。当然并不提倡用拼设备的做法片面追求低休风率，而要实行科学管理，定期检修。一般认为合理的休风率应在1．0～1．5％左右。至于劳动生产率的提高，应该通过大型化，长寿及高效高炉来实现。
煤粉喷吹
2005年我国重点钢铁企业年平均喷煤比比上年度提高8kg／t。据统计，2005年全国重点企业中有42个单位喷煤比比上年度有所增加，近两年有5个企业新上了喷煤设施，使我国高炉喷煤覆盖率达到97．14％，现在，在重点企业中，仅有两家没有喷煤。
喷吹煤粉既可以节焦降低生铁成本，又可以调节高炉操作，其意义早已深入人心。它已成为中国乃至世界炼铁系统结构优化的中心环节。近两年来高炉喷煤已在我国高炉生产中普及，相当多的300m3级及其以下容积的高炉都已上了喷煤，使我国喷煤总量和单位生铁喷煤量都有增加。2005年我国重点钢铁企业的喷煤量已达到124kg／t，有8个企业的年平均喷煤量超过了150 kg／t。宝钢的喷煤量已达到201 kg／t，处于世界领先水平。但是，也要看到我国喷煤发展是不平衡的，相当数量的高炉喷煤量仍处在较低水平。
提高风温
2005年全国重点钢铁企业热风温度为1084℃，比上年提高10℃，是近年来风温提高幅度最大的一年。
据统计，热风温度在1100℃以上的企业有14个单位，他们是：宝钢(1229)、梅山(1179)、淮钢(1166)、包钢(1159)、上钢一厂(1144)、唐钢(1134)、天铁(1131)、三明(1129)、新型铸管(1129)、攀钢(1124)、邢钢(1121)、武钢(1121)、国丰(1117)、德龙(1106)、建龙(1104)、津西(1100)。
目前我国风温平均水平与国际先进水平尚有100—150℃的差距，主要原因在于：
(1)我国许多企业缺少高热值煤气，而高炉煤气又随燃料比的降低而日趋贫化。目前，一般高炉煤气发热值只有3000kJ／m3左右。尽管许多企业利用热风炉余热对煤气和助燃空气预热，但热风炉拱顶温度只有1300—1350℃，高温热量不足是风温长期徘徊的第一大障碍。
(2)热风炉单元技术尚未配套，落后环节制约着整个热风炉系统能力的发挥，这是风温长期徘徊的第二大障碍。例如：我国许多热风炉加热面积不小，甚至花了高昂的代价，一座高炉配置了4座热风炉，但没有解决高温热量来源问题；一些企业重复引进了国外热风炉技术，但也没有解决高温热量的来源问题；有的高炉设置了助燃空气预热系统，但被热风管道系统的热膨胀处理不当而受到困扰，因而这些热风炉都花了钱却没有达到预期的目标。
(3)自动控制系统功能不完善，热风炉操作送风时间过长是风温徘徊的第三大障碍。许多热风炉的送风周期还维持在l小时以上，过长的送风时间将会给热风炉的送风温度带来极大的损失。
(4)此外，还有一些高炉不重视耐火材料的采购质量和砌筑质量，给热风炉操作带来了灾难性的困难。
精料
高炉精料技术水平的提高是高炉高效化，低能耗的有力保证。但是近两年来由于炼铁产能膨胀，炼铁原料需求大幅度增加，价格攀升。供需矛盾突出使原料质量波动增大。
目前精料方面的问题主要表现在：
(1)焦炭因主焦煤和优质肥煤的短缺，影响了配煤的效果，致使焦炭的灰分上升，强度，尤其是反应后强度降低。在配煤中增加气煤的比例，好处是灰分低，缺点是胶质层薄，需要延长结焦时间、采用捣固技术，才能保证焦炭质量不下降。目前捣固焦的产量已经在3000万吨以上，问题在于捣固技术需进一步提高，来保证所获得焦炭的M40在80％以上，能适应1000m3级以上高炉的地求。
(2)由于矿石供应紧张，无论是国产还是进口矿石的品位下滑，呼吁多年的精矿粉品位提高到67～68％一直未能实现，因此入炉品位有所降低。再加上部分企业尚无混匀料场，无法实现混匀，即使有混匀料场也因矿源不足和管理不够科学，也没有完全发挥料场的混匀功能，使人炉矿的成分波动较大。此外，石灰质量差，而且石灰消化技术落后，造成烧结矿碱度波动过大。
(3)近年来我国炼铁企业不断优化炉料结构，为提高高炉的入炉矿品位和原料的转鼓强度做出了贡献，一批钢铁企业增加了球团生产能力，如首钢、鞍钢、武钢、太钢相继建成了大型球团生产线。2005年全国生产球团约5000万吨。首钢开发成功链蓖机-回转窑之后，在我国得到了迅速推广。现在，生产和在建的生产线有33条，具有年产4700万吨能力。上述设备如达产后，我国高炉炉料中球团矿配比将会从11％升高到20％左右。生产实践表明，链蓖机-回转窑所生产的球团矿要比竖炉的质量好。
目前球团矿生产尚存在两个主要问题：其一是大型球团厂的原料来源不落实。除首钢，鞍钢自有矿山提供精矿粉，其他企业需要购矿。国内不可能供应那么多的优质精矿粉，国外进口精矿粉也并未完全落实；其二是中小型企业球团矿质量差，主要原因是矿粉中Si02含量过高，影响球团矿质量。
高炉长寿
延长高炉寿命可以取得良好经济效益，我国在这方面有了明显的进步。宝钢、武钢、攀钢等企业出现了一批寿命超过14年的高炉，鞍钢、首钢、本钢、梅山等企业的高炉寿命也都超过了10年，甚至300m3级及容积小于300m3的高炉也有一批寿命达到10年以上。这说明我国长寿高炉设计、炉体结构、耐火材料和冷却等方面的技术已经掌握井成功应用于生产，特别是近年来我们提倡的用铜冷却壁延长炉身中下部和炉腰、炉腹寿命的薄墙结构已经开始推广，其使用无疑将可靠地解决高炉长寿的薄弱环节。
但我们也应看到，我国高炉的平均寿命还没超过lO年，与发达国家的高炉寿命相比还是偏低的。国外长寿高炉已达到20一24年。欧洲高炉的平均寿命已达15年左右，造成差距的主要原因在于：上个世纪已建的高炉在结构尚有诸多需要改进之处，冷却水质差。冷却壁制造和安装质量差，耐火材料的选用和砌筑质量不好，监控技术和元件达不到长寿的要求，以及操作上盲目追求高冶炼强度和高利用系数而过分发展边缘等方面。新修订的《高炉炼铁工艺设计规范》中规定了新建和大修改造后的高炉寿命应在15年以上。
高炉操作
近年来，我国炼铁企业在原燃料质量波动增大的情况下，高炉操作技术水平不断提高。以宝钢高炉为代表，部分技术经济指标达到或接近国际先进水平。
(1)低硅铁冶炼
生铁中[Si]每降低0．1％，可以降低焦比4～5kg／t，而且有利于炼钢生产。低硅铁冶炼要求原燃料成分稳定，设备状态良好，高炉工长要有较高的操作水平(如采用标准偏差操作等)。近两年来，我国有60多座高炉生铁[Si]低于0．5％，宝钢，鞍钢，上钢一厂，邯钢，青钢，攀钢，昆钢，本钢，新兴铸管等单位的部分高炉生铁含硅低于O．4％。
(2)高压操作
高炉高压操作可以实现强化冶炼，提高生铁产量，降低焦比，还可以为冶炼低硅铁创造良好条件。高炉炉顶压力升高0．1kPa，可以增加风量2～3％，可以增产1．1±O．2％，焦比下降0．5～1．O％。近年来，我国一大批高炉就是通过提高炉顶压力，提高了风量，进而提高单炉产量。据统计，2005年宝钢3号高炉(4350m3)顶压为233kPa，武钢l号高炉(2200m3)顶压为219kPa，武钢6号高炉(3200m3)顶压为23lkPa，唐钢二铁2号高炉(2000m3)顶压为193kPa，三明4号高炉(850m3)顶压为180kPa。杭钢2号高炉(790m3)顶压为172kPa。
(3)提高煤气利用率
通过调整高炉装料制度和送风制度，可以提高高炉煤气利用率，降低燃料比。高炉煤气中CO，提高0．5％，燃料比可以下降lOkg／t，炼铁工序能耗可以降低8．5kg／t。2005年高炉煤气中C02体积分数较高的高炉有：宝钢在22．5％～24．4％，鞍钢、首钢、马钢、唐钢、梅山、太钢、本钢、南钢、重钢、三明等单位的部分高炉煤气CO2体积分数均在20％以上。这些高炉炉顶温度波动一般小于60℃。高炉采用大矿批、正分装装料制度，缩小风口直径、提高风速，高炉炉顶煤气曲线已由过去的双峰式煤气曲线发展到平坦形的煤气曲线。
高炉大型化、自动化、国产化
据统计，2005年我国大于1000m3以上容积的高炉有96座(其中包括近两年新建的大于1000m3以上容积高炉3l座)。太钢、本钢、马钢正在建设4000m3级，首钢曹妃甸拟建5000m3级高炉，鞍钢、武钢等企业建设了3000m3高炉。这将会有力的促进我国炼铁装备向大型化发展。近年来，在建和拟建一批大型烧结机和炭化室高于6m的大型焦炉，将会整体提高我国炼铁系统装备水平。
我国炼铁系统(包括烧结、球团、焦化、高炉)的装备基本上实现了国产化。近年来，我国新建、大修改造的高炉、烧结机、链篦机一回转窑、焦炉等冶金装备的设计、设备制造、施工安装、设备调试和生产操作技术等方面工作基本上可以由国内来完成，除个别关键技术尚待消化，或者受知识产权影响外，这些装备的工艺技术水平已基本达到了国际水平或国际先进水平。
此外，我国自主开发的无料钟炉顶设备，铜冷却壁，高风温热风炉(包括阀门和耐材)、炉顶料面摄像仪，高炉操作专家系统等技术和装备，在国内得到了广泛使用。
我国自主开发成功的140t／h干熄焦技术装备(CDQ)已有近50套在应用。现在国产干熄焦装置可产生温度为450℃、压力为5．4MPa的蒸汽达450kg／t焦，吨焦发电量102kWh。此外，炉顶余压发电技术(TRT)已有130多套在使用，一般认为，炉顶压力>0．12MPa即可使用。杭钢380m3高炉上使用TRT的成功经验，为我国中型高炉余能回收树立了榜样。
我们要认真贯彻国家钢铁产业发展政策，进一步提高我国装备整体水平，为高炉炼铁指标的改善提供装备基础。
发展循环经济与环境保护
宝钢、济钢、莱钢等一批钢铁企业实现了企业的尘泥、炉渣、水、煤气、余热蒸汽等污染物质的闭路循环。钢铁企业内产生的尘泥用于烧结和球团原料，炉渣水淬后生产水泥，废水经过处理后也可以分级利用，焦炉煤气余热蒸汽也得到充分利用。据统计，2004年全国重点钢铁企业尘泥回收1911．50万吨，回收率为99．22％；利用量为1885．86万吨，利用率为98．66％。高炉渣生产7557万吨，利用率为65．00％。2005年全国重点钢铁企业焦炉煤气放散率为5．26％，有35个企业实现了零排放；高炉煤气放散率为1O．06％，有11个炼铁企业实现了零排放。2005年全国重点钢铁企业吨钢消耗新水为8．03m3／t，30家企业抽样调查，炼铁工序吨铁消耗新水为2．598m3／t，先进企业为0．5m3／t。
我国一大批大中型企业炼铁系统均没置丁除尘装备，新建的大于1000m3级高炉也均有除尘设施。一批焦化厂应用了焦化酚氰废水脱氨氮技术和焦炉装煤、推焦地面站除尘技术。从总体上来讲，我国炼铁产量的不断增长，主要污染物的排放总量并未按比例增加，反而有所减少，主要环保指标有所改善。
关于高炉炼铁生产技术几个问题的讨论
提高单炉产量
长期以来，我国高炉提高单炉产量都是以提高冶炼强度作为手段，这在钢铁基础薄弱时期，无疑起到了迅速提高钢铁产量的良好作用。但到今天，我国的生铁产量已超过了3．3亿吨。是否还要继续走高冶炼强度的路线，值得冷静思考。因为高冶炼强度生产也带来很多问题，最明显的就是燃料比偏高(吨铁能耗高)。应该看到，今后较长一段时间内，为提高单炉产量，应维持原燃料等操作条件允许的合适冶炼强度，通过大力降低燃料比，实现单炉产量的提高。这里需要明确一个概念，在高炉生产中，利用系数等于冶炼强度与焦比之商，或者可以说，利用系数等于综合冶炼强度与燃料比的商，即在冶炼强度一定的情况下，只要燃料比降低，利用系数就能提高，所以许多专家认为：今后各个企业应该着力于研究并找出适合于本企业具体原燃料、设备等操作条件下的合适冶炼强度，然后采用大力降低燃料比的技术来达到高炉炼铁的高效化，这一观点希望引起大家的讨论。
在这里还要提出一个问题同大家商榷，就是“高炉有效容积利用系数”这个指标，前面已说过影响有效容积的因素太多，因此利用这个指标来对比不同炉容高炉的生产业绩有很大的片面性。例如：大高炉的利用系数好的2．3～2．6 t／m3·d。而中小高炉的利用系数有的达到3．8～4．0 t／m3·d。并不能说明中小高炉比大高炉更为高效，这是因为炉容不同造成的误导。
大高炉生产的实际业绩炉缸面积利用系数(ηA)要比中小高炉高，像1000～3200m3高炉的在70t／m2·d以上，100～300 m3级小高炉要到达这样的业绩，它们的有效容积利用系数都要在4．0 t／m3．d以上才能达到。所以，建议以后不要单纯攀比高炉有效容积利用系数，还要参考单位炉缸面积的出铁量或称高炉炉缸面积利用系数(ηA)。
提高单炉产量的必然途径应该是高炉大型化。高炉炉容扩大以后，不仅一座高炉的总产量提高，而且单位炉缸面积产量也提高，燃料比降低，铁水质量提高([si]低，[S]低，铁水温度高等)，更重要的是劳动生产率大幅度提高。国内外高炉利用大修机会扩容，即使4000m3级的大型高炉，大修时也可扩容。我国宝钢、鞍钢已经取得成功的经验，例如鞍钢将原来1，2排1000 m3以下高炉拆除，大修扩建为2500 m3级高炉，宝钢2号高炉大修将进行扩容。
降低燃料比
首先要说明燃料比是指冶炼一吨生铁消耗的焦炭和喷吹煤粉的总和，这是国际上通用的概念。我国现在有些地方把过去的综合焦比(焦比+煤比×置换比)看作了燃料比，这在对比国内外生产业绩时就会出现误差。例如宝钢高炉的燃料比为480～498kg／t，而综合焦比就只有450kg／t左右。澄清这个概念，用相同口径与国际先进水平比较，找出差距，降低燃料比尚任重道远。
——高风温
(1)风温目标：
实现高风温要解决三个问题：一是高温热量的供给；二是避免热风炉炉壳出现晶间应力腐蚀；三是热风炉寿命应该达到25～30年。
晶间应力腐蚀是由于在很高的拱顶温度下，燃烧产物生成NOx和SOx。许多研究表明，这些反应在t≥1420℃时开始加剧。燃烧产物中的NOx、SOx与H2O相遇生成硝酸和硫酸，导致炉壳腐蚀。尤其炉壳在高应力状态下工作，晶粒之间的腐蚀更为严重。可以认为，晶问应力腐蚀现象是在两个不利条件下出现的：一是高温下形成了NOx和SOx，另一是钢壳在高应力的状态下工作。由于热风炉在过高的温度下工作时防止晶问应力腐蚀是有难度的，花费高昂，因此，目前国内外的热风炉操作一般都把热风炉拱顶温度控制在不超过1400℃的水平上，以尽可能减少NOx和SOx的生成量。这一拱顶温度保证高炉长期的送风温度1250℃是可行的。因此许多专家认为，我国高炉热风炉的风温目标确定为1250℃是合理的，它既反映了当今国内外热风炉的技术水平，又是我们现在经过努力创造条件能够到达的。当然，各企业也可以根据自己的情况在±50℃范围内浮动。
(2)对策：
高炉富氧鼓风或热风炉掺烧部分高热值煤气，提高热风炉燃烧的化学热。高炉富氧鼓风不仅可以强化燃烧，提高燃烧带的温度，提高喷煤量，而且可以提高煤气热值。一般提高l％富氧率大约可提高煤气发热值146kJ／m3左右。转炉吨钢煤气产生量约80Nm3／t，发热值约7500kJ／Nm3。如果把回收的转炉煤气供热风炉使用，其热值大约可提高到3400kJ／Nm3以上。
煤气与助燃空气双预热。①增设热风炉预热系统，保证助燃空气获得足够高的预热温度；与此同时，采用成功的煤气换热器预热煤气，由于占地面积大，这只能在新建高炉时才可能实施。②有些专家认为可以增设附加燃烧炉高温预热系统，或增设前置式高效蓄热式换热器。这样做虽然占地面积较小，但在保证获得足够高的预热温度和传热介质性能老化导致传热效率降低方面存在矛盾。总之，煤气和助燃空气的预热已经引起大家的重视，有必要在工业实践中进一步完善。③采用新型高效格子砖减少拱顶温度与风温差值。几十年来，我国热风炉格子砖在不断向加大单位面积的方向发展。20世纪50～60年代使用片砖或方砖，单位加热面积只有20～25m2／m3；60～80年代使用小型六边形砖，单位加热面积达到30 m2／m3；80年代以后，采用了六边形7孔砖，单位面积达到38 m2／m3。这些传统格子砖的缺点是(单位加热面积)／(单位砖重)的比值过小，与现代热风炉的操作制度不相适应。近年来许多高炉采用的小孔径格子砖对于提高热风炉的传热效率获得了良好的效果。从国内外热风炉技术的发展来看，现在我们已有条件设计制造我国自己的格子砖系列，推广应用小孔径格子砖将可以在不增加投资的基础上获得良好的效果。
合理的热风管道结构设计。热风管道烧红，漏风甚至崩裂已成为我国一些热风炉进一步提高风温的一个障碍。造成这些问题的主要原因有二：一是热风管道设计不合理；二是热风管道，尤其是进风弯管隔热久佳。因此必须纠正不合理的热风管道结构设计和加强热风管道的隔热，以适应1250℃高风温提出的更加严峻的要求。
缩短热风炉的送风时间。缩短热风炉的送风时间是充分利用高温热量的有效措施。国外为了维持高风温，送风时间缩短到30～45分钟。为此。必须完善热风炉自动控制系统，首先是完善自动换炉系统，其次是燃烧自动控制系统。
——喷吹煤粉技术
喷吹煤粉的优越性已成为高炉炼铁工作者的共识，因此各企业都在努力提高喷煤量来置换更多的焦炭。但是需要注意的是，提高喷煤量时应考虑自身的冶炼条件，要做到提高喷煤量不降低置换比，使燃料比随喷煤量的增加有所降低。目前有部分企业脱离冶炼条件而片面地提高喷煤量，结果大量未燃尽煤粉进入除尘系统(包括布袋除尘)成为炉尘。煤粉在高炉内的燃烧率、利用率降低，造成了燃料比没有降低，反而升高。
高炉生产追求的是低燃料比，大部分国内外高炉焦比300kg／t(270～340kg／t)左右，煤粉喷吹量120～160kg／t。喷煤率在32％～35％，只有少数高炉喷煤量达到180～200kg/t,它们的喷煤率在40％～42％。
一般认为，高喷煤率应该具备如下条件：①焦炭质量高：除了对灰分、硫分、M40、M10的要求外，特别要重视焦炭的热态性能，反应性(CRI)和反应后强度(CSR)；③渣量小：200～250kg／t为宜；⑨风温高：1200℃以上；④富氧：3％～5％，斯肯索普喷吹粒煤富氧达到7％～8％；⑤燃烧性能好的混合煤粉挥发分在20％～25％为佳；⑥鼓风湿度低而且稳定，常采用脱湿，使鼓风湿分全年保持在冬季的水平；⑦良好的喷吹作业：如均匀喷吹等；⑧先进的高炉操作和调剂。
在渣量大于300kg／t．风温在1200℃以下，富氧l％～3％，鼓风不脱湿，均匀喷吹差的条件下，喷煤量受到限制；相应条件比较好的大高炉，喷煤量150～180kg／t为宜。随着冶炼条件的改善，实事求是，因厂制宜。然后逐步将喷煤量提高。
降低能耗实现环境友好
炼铁系统的能耗占钢铁工业总能耗的70％左右，单是高炉炼铁的能耗占总能耗的50％左右。虽然炼铁能耗逐年下降，但还是高于国际先进水平25％～30％左右。要达到吨钢综合能耗的国际水平(即低于650kgce／t)，炼铁系统特别高炉炼铁要进一步加大节能降耗的力度，要在节流开源方面狠下功夫。炼铁系统每燃烧1吨煤炭会产生1．5吨CO2，冶炼每吨生铁会产生3KgS02；降低炼铁能耗，就会少烧煤炭，就会减少有害气体和烟尘的排放。
——降低吨铁能耗
前面已经论及吨铁能耗中焦炭和煤粉消耗占75％左右，所以今后一段时间我们要努力做好降低燃料比的工作，通过实施各种技术措施，努力将燃料比降到500kg／t以下。
这里要提醒大家注意的问题就是我国炼铁能耗中占吨铁能耗10％左右的吨铁风耗。远高于国际水平。造成这种状况，是燃料比高和风机选择不当，在攀比高炉有效容积利用系数的情况下，我国高炉风机能力普遍选得过大，导致长期处于过剩状态，浪费动力能耗，增加生产成本；不仅如此，风机选得过大，与之配套的高炉煤气系统随之过剩，造成浪费。据“高炉炼铁工艺设计规范”编写组的统计，每吨生铁的风耗与燃料的关系是：
y=0．0102x2—7．3771x+2320
式中：y一吨铁风耗，m3／t；
x一燃料比，kg／t
应该说大型高炉风机风量与炉容的比值应控制在1．8～2．0，中型高炉可略高，但也不宜超过2．5～3．O。选择风机时要特别注意风机的风压，它必须满足高压操作的要求，至少保证炉顶压力要在0．12MPa以上，以利用余压发电回收煤气的压力能。
实际上在高炉强化以后，为满足强化的要求，可以采用富氧提高鼓风的含氧量，脱湿鼓风改善风机吸风条件，以提高风机出力。采用新型送风管道和阀门减少漏风损失也是降低风耗的重要措施。此外，高风温和喷煤都是降低吨铁能耗的有效途径，这里不再赘述。
回收二次能量
我国高炉炼铁能耗高的原因之一是二次能源回收和利用不够，应该全面展开高炉炼铁二次能量的回收和应用：如采用炉顶煤气余压发电(设计规范中已定为强制性条款)，热风炉烟道废气余热加热煤气和助燃空气，炉顶均压煤气回收，炉渣显热回收等。
(1)余压发电回收炉顶煤气压力能
这项回收高炉炼铁二次能量的有效措施在我国还没有广泛采用，虽然《钢铁工业产业政策》做出规定，要求与高炉建设同步。但实际上远没有做到，至今只有宝钢(4座)，首钢(5座)，梅山(3座)，武钢(6座)，鞍钢(3座)、马钢(3座)、包钢(1座)，攀钢(1座)等企业的高炉设置了余压发电装置130余套，大部分具备条件的企业尚未设置。余压发电回收二次能量的效果非常好，以宝钢为例，2004年3座高炉的余压发电年发电量为3．6亿KWh，相当于每吨生铁回收电量35．2 KWh，而宝钢高炉每吨生铁的耗电量为54．3KWh，所以回收电能占消牦电能的64．55％。应当说，高炉煤气清洗采用全干式除尘，对炉顶余压发电大有好处。初步计算，干式除尘能使炉顶余压发电装置多回收36％的能量。因此今后应将炉顶煤气干式除尘与余压发电配套使用。
(2)热风炉烟道废气余热回收
目前热风炉烟道废气余热回收应用于两个方面：作为喷煤制粉系统的干燥介质和输送载体物，也可用作预热煤气和助燃空气。作为制粉系统的干燥介质已广泛采用，节约制粉系统燃烧炉的煤气量，降低了制粉能耗。在烟道设置换热器余热煤气和助燃空气尚未普及。一种观点认为。将热风炉烟道废气提高到500℃左右，然后通过可靠的高效换热器，将煤气和助燃空气双预热到250℃，在全用高炉煤气的情况下，就可以使热风炉拱顶温度达到1400℃，在送风周期45分钟时．可以稳定地达到1200℃风温。这就省去了前置换热器或自身预热的大量投资，而且提高了热风炉的热效率。总之，热风炉烟道废气余热利用进行双预热的技术大有发展前途。
高炉炼铁精料技术
高炉炼铁是以精料为基础，精料对炼铁技术进步影响很大。随着炼铁产量的增大，高炉大型化和原燃料供应状况的变化，我们更应该采取各种成熟的技术措施，把精料维持和提高到适应于高炉大型化和高喷煤量操作所要求的水平。
(1)焦炭
焦炭作为高炉料柱的骨架，与吨铁渣量一起，决定着料柱的透气性和透液性，也就决定了高炉强化的程度和高置换比下的喷煤量，宝钢为我们做出了榜样。长期以来，宝钢生产高质量的焦炭，从而保证利用系数达到2．4t／m3．d或67．82t／m2．d，焦比小于300kg／t，煤比200kg／t左右，燃料比480～498kg／t的国际先进水平。
近两年来由于煤炭供应紧张，原煤质量下降，造成焦炭质量略有波动，主要是灰分略有升高，硫分也有升高趋势，但在各个企业努力下，焦炭质量仍能维持在相应炉容所要求的水平。
应当说明，我国适用于高炉炼铁用焦炭的煤炭资源并不充裕，而且分布很不均匀，主要集中在山西(～50％)安徽(9．84％)和贵州(5．93％)，而且我国炼焦用煤的特点是灰分高硫低，大部分可选性较差，精煤回收率大多较低，所以我国焦炭的灰分偏高，硫较低，这样的局面不大可能改变，气煤的特点是挥发分高，硫低。可选性较好，但粘结性差，今后炼焦配煤为降低灰分，增加焦炉煤气出率，可能要增加气煤的比例，其所得焦炭具有较好的抗高温，抗碱侵蚀的性能。为使焦炭具备有较高的M40和较低的M10，这就要采取有效的措施：热压、捣固或适当延长结焦时间等。
还需要说明的是，判别焦炭质量的指标除了常温下的M40和M10外，还需要重视焦炭的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)，因为焦炭在炉内劣化过程主要受反应性的影响，反应性较好，即CRI值越高，焦炭劣化程度越大，反应后强度就越低。特别在有碱金属参加的情况下，这种现象越严重。虽然焦炭的质量标准尚未列入CRI和CSR指标，但从生产实践统计资料表明，要保证高炉获得较低的焦比和较高的煤比，及较好的利用系数，许多专家建议：2000m3以上的高炉的CRI宜达到25％以下，而CSR宜控制在65％以上。1000m3级及其以下高炉也应保证CRI在28％以下，CSR在60％以上。
(2)烧结矿和球团矿
我国铁矿石资源虽居世界第六位(可采储量118．36亿吨，基础储量213．57亿吨)，但大部分是品位低的贫矿(占全部矿石储量的98％)，平均品位只有33％，比世界平均品位44％低11％。所以需要选矿，获得精矿粉，遗憾的是我国选矿所得产品大部分粒度太粗(比表面积低于1500)，品位较低(65％以下，极少数达到66～68％)，长期以来一直用此生产烧结矿。从数量上说，国内所产矿石的供给率在50％左右，也就是说，每年需进口一半的矿石(2005年达到2．75亿吨／年)。进口矿大部分是富块和烧结用富矿粉，而现在已建成的造块设备大部分是烧结机(现有烧结机400余台，总面积接近3万m2，2005年生产烧结矿约3．7亿吨)，就总体而言，我国高炉炼铁生产仍然是以烧结矿为主，配合一定比例酸性球团矿或富矿的炉料结构。两年来，烧结矿质量和烧结生产指标，除品位上因供矿紧张稍有波动外，其他还都有所改善，今后将继续采用成熟的烧结技术，优化配料，厚料层低碳低温的小球烧结，生产低FeO高还原性的SFCA高碱度烧结矿。需要引起大家注意的是今后要充分发挥已有和新建混匀料场的作用，选用优质石灰等，克服烧结矿质量的波动。
多年来我们发展球团矿的建议得到良好响应，相当数量的企业上了球团生产设备，到2005年底球团矿的生产能力可达7000万吨以上(2005年的球团矿产量5000万吨左右)。目前球团矿中需要解决的问题是适合于球团生产的矿粉不足。按理说，我国矿石是贫矿，要磨细富选，所得细精矿粉用来生产球团矿，但是由于长期生产的习惯和矿山追求采选的效益．现产精矿粉粒度粗。品位低，SiO2高，并不适宜于生产优质球团矿。今后的方向是矿山采用细磨深选，使精矿粉达到比表面积1800～2500，品位68％以上，SiO2 4％，然后采用链篦机～回转窑(磁精矿)或带式焙烧机(赤精矿)生产优质球团矿。烧结矿生产不足的矿粉用进口的富矿粉来补充，这样做的好处是节能(精矿粉生产球团矿比生产烧结矿节能50％)；环保(C02排放量少，粉尘少)；可在远离城市的矿山生产；节省运输能力等，从而满足合理炉料结构70％高碱度烧结矿和30％球团矿的要求。
