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4 000 m3以上大型高爐是高爐煉鐵先進技術的集中體現, 相對于容積小的高爐, 大型高爐單位爐容投資少、能耗低、環境負荷低、勞動生產率高。2000年以來, 隨著鋼鐵需求的迅猛增加, 一批4 000 m3以上大型高爐在中國相繼投入運行。近年來, 通過煉鐵工作者的不懈努力, 中國在大型高爐生產管理和操控技術等方面取得了突出的成績和效果。本文通過對中國4 000 m3以上大型高爐的裝備水平、原燃料指標及技術經濟指標等方面進行分析, 對存在的問題提出了改進建議, 并對煉鐵的發展進行了展望, 希望對中國高爐煉鐵發展有一定的借鑒意義。
1 中國大型高爐生產現狀
1.1 裝備水平
2000年以來, 以首鋼京唐5 500 m3高爐為代表的一批大型高爐在國內相繼投入運行。截至2016年, 4 000 m3以上大型高爐達到22座, 高爐的大型化和自主創新成為這一階段高爐煉鐵發展的最主要特點。隨著高爐操作和管理理念的不斷改進, 裝備水平也取得了突飛猛進的發展, 爐頂料面監控、水溫差在線檢測、爐缸侵蝕模型、風口監控及煤氣在線檢測等先進技術不斷得到推廣應用, 傳統意義上的高爐"黑匣子"逐步向"透明化"方向發展, 一大批國產高爐的設備設施已經達到國際領先水平。
然而, 與西歐、日本等鋼鐵工業發達的國家和地區相比, 中國在高爐大型化方面還有很大的差距。據統計，2015年中國擁有煉鐵高爐近1 500座, 平均爐容僅770 m3;但是, 1990年至2008年, 西歐高爐平均爐容由1 690 m3擴大到2 063 m3, 日本高爐平均爐容由1 558 m3擴大到4 157 m3。
1.2 技術經濟指標
近年來, 中國大型高爐的操作管理水平不斷提高, 指標逐步優化。2015年, 中國4 000 m3以上高爐的平均利用系數為2.07 t/ (m3•d) , 高于日本同期同級別大型高爐1.93 t/ (m3•d) 的利用系數。這反映出中國大型高爐的操作管理及順行程度已經達到了國際先進水平, 但是, 從另一方面也反映出中國高爐操作上更追求產量, 這可能是受鋼鐵需求大幅增加以及長期以來形成的產量至上操作思路的影響。2015年, 中國4 000 m3以上高爐的平均燃料比為510.74 kg/t, 平均焦比為345.4 kg/t, 平均煤比為156.18 kg/t。平均焦比較前4年增加了5.52 kg/t, 但是平均工序能耗卻比4年前降低了12.47 kg/t, 達到了380.99 kg/t。這反映出中國大型高爐在操作管理上更加科學, 更加注重適宜煤比和能耗的控制。2016年上半年, 中國大高爐的焦比較2015年增加了2 kg/t, 噸鐵能耗則基本持平。焦比增加的原因主要還是受新投產高爐焦比高的影響。中國20座4 000 m3以上大高爐2016年上半年生產技術指標見表1。
表1 中國20座4 000 m3以上大高爐2016年上半年生產技術指標