2024年2月20日发(作者：)
高炉炼铁实用操作技术讲座
主讲人：车奎生
作者简介：
建龙钢铁控股有限公司企划部一级主任工程师，炼铁高级工程师职称，具有23年大中小高炉实际操作管理经验。
1993年4月至2002年3月在担任过9年包钢大高炉车间主任，期间创下了包钢炼铁厂高炉利用系数、喷煤比、综合焦比、高炉寿命40年历史最好记录。
2002年4月至2003年12月在担任唐山建龙炼铁厂厂长期间，创下450M3高炉开炉6天达产、连续半年平均利用系数4.05t/m3.d、高炉喷吹单一无烟煤首月全厂喷煤比126kg/t、富氧后连续半年全厂喷煤比165 kg/t四项当时同类型高炉全国第一。
作为主要组织者 “450M3高炉设计与工艺技术创新” 2004年通过了河北省科技厅省级成果鉴定。
多次成功的为全国各地钢铁企业成功处理各种严重失常炉况以及强化冶炼增产节焦现场操作指导，在正常炉况强化冶炼、失常炉况安全快速恢复、高炉安全经济开炉与科学快速度达产等各方面具有丰富的理论和实际经验，具有许多独创的行之有效的专利型新技术。
在高炉工长、炉长、厂长强化培训等各方面具有丰富的经验，为全国许多钢铁企业培养出上百位优秀的高炉工长、炉长和炼铁厂长。
第一讲、国内外高炉炼铁新技术与发展方向
一、我国炼铁技术十大发展趋势
(一) 、高炉大型化得到了进一步发展并逐步被全国各家钢铁企业所认同。
1、高炉大型化在我国的发展过程
高炉大型化在国外上世纪七十年代已经普遍得到认同和发展，我国当时只有十大钢具有部分大型高炉，许多省属地方骨干企业大都是350m3以下小高炉，武钢、包钢原苏联设计的1513m3高炉在我国已经属于大型高炉了，80~90年代宝钢采用新日铁技术的4150~4350m3高炉相继投产，开创了我国高炉大型化的新纪元， 1991年武钢投产3200m3新五号高炉，鞍钢、首钢、马钢、包钢、唐钢等大国企一些2200、2500、3200立级的大型高炉相继投产。
进入二十一世纪，很多原先的省属骨干企业如济钢、莱钢、安钢、邯钢、宣钢2500立级高炉相继建投产，一些优秀的的民营钢铁企业如沙钢、国丰、津西、建龙、潍刚、纵横等都在建设1080~2500立级的大型高炉，说明高炉大型化已经逐步得到了中小国营和民营企业的认同，当然这与国家的环保和钢铁产业政策也是分不开的。
目前首钢在唐山曹妃甸正在加紧建设5500m3和世界最大的5800m3超大型高炉。
2、2000年迄今为止我国500立级高炉迅速崛起的独特现象。
2001年11月26日随着唐山建龙全国第一座450m3高炉的点火投产，短短年时间，450~580m3高炉在唐山地区和全国如雨后春笋般迅速崛起，估计全国共拥有这一立级高炉约200余座，年产量约占一亿吨以上。
这一立级的高炉具有投资省、建设周期短、达产快、利用系数高等许多优点，
由于采用了无钟炉顶、液压泥炮、液压风动开口机、热风和上料系统采用了plc自动控制、轴流鼓风机、150kg/t以上配套喷煤设计、槽上槽下和炉前除尘系、布袋除尘球式煤气空气双余热高风温热风炉等许多原来大高炉的新技术和新装备，加之炉型合理，因此易于强化、利用系数高、煤比高、焦比也较低，在一段时间内具有很强的生命力，但由于受国家产业政策和劳动生产率较低、吨铁风水电耗较高、环保除尘较大高炉差的诸多因素限制，因此，已投产该立级高炉估计在我国的生存年限最多还能维持10年左右，在建项目该立级高炉很难通过国家审批。
3、大小高炉比较
项施工投资 收回利用综合喷煤炉温高炉劳动环保自目 周期 投资 系数 焦比 比 和炉一代生产标准 动况 寿命 率 化程度和检测手段
大1年单位5年较480~160~长期10~1高 高 高
高半左容积左右 低，520k250
稳定5年
炉 右 投资2.20g/t kg/t
顺行
省
~2.50t/m3.d
小半年单位1.5较510~100~稳定6~8低 低 低
高左右 容积年左高，560 160
顺行年
炉 投资右
3.50kg/t kg/t
周期大
~4.1较短
5t/m3.d
(二) 高炉装备水平、自动化程度、检测手段和新技术的开发应用不断进步并将取得新进展。
1、国内高炉已经采用的新装备、先进的检测手段和新技术的开发应用。
卢森堡原装PW无钟炉顶、国产卢森堡技术无钟炉顶、料罐自动称重装置、全皮带上料、四个铁口环形出铁场、带机械手环形天车、德国DDS全液压风动开口机、斜立柱全液压矮身泥炮、双出铁场双铁口、放风阀远程模糊计算机控制、富氧流量远程模糊计算机控制、高炉专家操作系统、取消沙坝和渣铁流嘴的渣铁液压摆动流嘴装置、煤气自动取样分析装置、炉喉十字钢梁测温装置、炉顶远红外成象仪、炉顶雷达扫描测料面装置、炉前铁水测温装置、高炉矮胖化、薄炉衬短冷却板合理操作炉型技术、先进的陶瓷杯技术、软水闭路循环、板壁结合局部铜冷却壁综合冷却技术、高导热性抗渣铁侵蚀耐火材料的研究与开发、炉墙自动测厚装置、炉役后期高冶炼强度安全生产技术、渣皮护炉技术、高炉长寿技术。
风温水平
1200~1250
1100~1150
2、国外已经采用或正在开发的新装备、先进的检测手段。
除了上述国内已经采用的新装备、先进的检测手段和新技术外，日本、西欧、美国等国家还采用或正在开发快速定硅仪（含硅量预报）、炉缸温度快速检测、炉缸渣铁液面检测、开发喷吹精矿粉装备和技术、氧煤喷吹技术、喷煤单支管计量技术、高炉工况在线评估技术、高煤比技术、高炉无氮操作技术、高强度焦炭技术、煤气成分以及温度和料柱透气性的低成本探测器。
（三）、高炉精料水平越来越得到重视和进一步发展，炉料结构更加趋向合理。
千方百计地提高烧结矿球团矿的冷强度和高温冶金性能，加强过筛分级入炉，部分配加优质的高品位进口矿既可提高综合入炉品位降低渣量，又可改善炉料的冶金性能；小球烧结、低温烧结、低硅烧结技术的普及和提高，使得烧结矿的质量进一步提高，高碱度高氧化镁低硅烧结矿搭配酸性球团并尽可能提高球团矿配比依然是炼铁精料的方向。
由于普遍重视精料工作，我国大中小高炉近十年的经济技术指标取得了显著的进步，一些中小高炉的原料条件，如国丰、新兴铸管、广钢、济钢、凌钢、莱钢、唐山建龙等企业的炼铁原料条件已经达到或超过绝大多数大型高炉的条件，烧结矿碱度达到了2.00~2.20、品位达到了54~55%、转鼓强度达到了75%，球团矿品位达到了64~65%，抗压强度达到了3000N/个球、球团矿配比达到了35~40%、综合入炉品位达到了60%。
（四）、随着高炉的进一步强化和高富氧、高煤比的应用，焦炭质量对高炉炼铁的影响越来越突出，因此应该进一步改善焦炭质量、争取使用高质量焦炭也是高炉操作者追求的主要条件。
焦炭质量 利用系数 燃料比
M40±1.0% ±4.0% ±5~6.0%
M10±0.20% ±5.0% ±7.0%
S±0.10% ±2% ±3~6%
灰分±1.0% ±2~3% ±1~2%
水分±1.0% ±3~5% ±1.1~1.3%
（五）、高炉喷煤水平将进一步提高，是炼铁结构优化的中心环节，是炼铁技术的主流，是节焦、降低成本的重要措施，也是改善钢铁工业能源结构、缓解我国主焦资源短缺矛盾的重要手段。
喷煤比的高低也是高炉操作水平高低的一个重要标志，喷煤比高的高炉即使燃料比略高一些，其综合炼铁成本也将低于低喷煤比的高炉。
欧洲、日本、宝钢高炉的煤比200kg/t以上，月平均煤比已经达到250公斤以上，我国中小高炉较好的煤比已经达到了160kg/t以上，但绝大多数高炉煤比在100~120kg/t之间。
常规经验，不富氧高炉煤比可以达到120 kg/t左右，富氧率每提高1%可以提高煤比20~30 kg/；按照宝钢经验，不富氧高炉煤比可以达到165 kg/t左右，长钢不富氧高炉煤比可以达到170 kg/t，富氧率1%左右时煤比可以达到190~200
kg/t。
可以看出我国的高炉，提高煤比的潜力很大。
要在精料、高风温、高富氧、高冶炼强度和炉况稳定顺行的前提下，研究高炉的经济喷吹量和极限喷吹量，研究高煤比情况下煤粉在高炉内的行为，对料柱透气性的影响以及炉内碳的平衡，但是生产中片面追求高煤比，而不考虑降低综合焦比和成本是不可取的。
（六）、进一步提高风温，采用空气煤气双预热技术和其他改善热风炉结构、提高燃烧率、提高布袋过滤面积和煤气热能利用率的技术措施，使风温的平均使用水平达到1200以上。
风温是炉缸活跃的基础、是喷煤最直接最经济的热补偿、是高炉最经济环保的热能，它大约占高炉下部热收入至少20%，是全焦冶炼高炉的主要调剂手段之一，也是高炉强化冶炼的主要措施之一。
我国大型高炉的风温水平可以达到1200~1250℃，中小型高炉风温水平可以达到1100~1150℃。
风温使用范800~900℃ 900~1000℃ 1000~1100℃ 1100~1200℃ 1200以围 上℃
每+100℃对35kg/t 25 15 10 5
焦比的影响
（七）、炼铁系统的环保工作将进一步加强，国家已经制定出关于水、尘、渣的环保治理标准。
除了目前高炉普遍采用的上料系统槽上槽下布袋除尘、（电除尘）出铁场铁口、出铁罐位布袋除尘、煤气系统热风布袋收尘、喷煤系统布袋收尘等除尘措施外，还对高炉鼓风机、煤气管道、冷热风管道增加了保温防震消音装置，热风炉煤气助燃空气双预热装置，水冲渣蒸汽捕集余热回收装置，出铁主沟支沟渣沟全封闭等一系列环保措施。
（八）、高炉长寿技术将会取得新进展，大高炉按照10~15（国外先进高炉寿命按照15~20年设计）年、小高炉按照6~8年考虑。
1、高炉冷却设备采用板壁结合技术，炉腹、炉腰以及高炉炉身下部采用高导热耐渣铁侵蚀能力强的铜冷却壁、铜冷却板。
2、采用薄炉衬、短冷却板、大炉腰直径、低炉身高度、深炉缸的矮胖技术，追求合理的设计操作炉型。高径比：中小高炉目前一般都在2.70~3.00之间，大高炉一般都在2.15~2.35之间。
3、采用软水密闭循环、改善水质提高冷却强度。
4、采用半石墨化、普碳大碳砖相结合的综合炉底，超微孔碳砖、微孔碳砖、热压小碳块、棕刚玉相结合的炉缸陶瓷杯技术。
5、高炉中前期生产炉墙厚度自动监测技术。
6、对破损的冷却壁适当减水控制，使该部位水压与炉内压力达到平衡状态，继续起到冷却作用，保护该部位残余炉衬上形成的渣皮稳定存在。
7、通过适当抑制边缘煤气流、稳定炉况和提高冷却强度相结合的渣皮护炉技术。
8、高炉中后期炉墙喷补技术，一般停炉3~7天可以对炉身下部、炉腰炉腹等侵蚀比较严重的部位进行喷补，使炉型更加合理，从而达到改善技术指标、延长使用寿命之目的。
9、高炉中后期生产局部炉皮开孔压入料造衬结合加装铜水冷柱护炉技术。
10、高炉后期生产钛渣护炉技术。
通过适当加入钛渣并提高炉缸温度、将铁水含钛提高到0.50~1.00%并维持3~5天，可以使钛、锰、铁碳化合物等高熔点化合物沉积到炉底，从而起到保护炉底炉缸的作用。
（九）、炼铁能耗将进一步降低。
通过采用高煤比、高风温、干熄焦、炉顶煤气差压发电以及铁、烧、焦工序一系列节能新技术的应用，炼铁的工序能耗必将进一步下降。
炼铁的工序能耗约占整个钢铁企业总能耗的60%，因此炼铁提高利用系数、提高喷煤比、降低入炉焦比和综合燃料比永远是炼铁的努力方向意义重大。
（十）、高炉炼铁工艺流程冷将在相当长一段时间之内占主导地位。
但是优化高炉炼铁工艺流程、提高装备水平、提高自动化控制和检测水平、提高设备维护和工艺操作水平、不断优化技术经济指标也是炼铁工作者当务之急。
二、国外高炉炼铁技术发展动向。
（一）、欧洲与日本
1、前期项目：
1、1、改善焦炭质量，提高喷煤率。
1、2、优化原料的加工处理、提高烧结矿、球团矿的品位和高温冶金性能。
1、3、延长高炉使用寿命的研究与实践。
1、4、开发高炉工况的在线检测评估，实现实时控制。
1、5、提高高炉设备检测及在线修复能力。
2、中期项目：
2、1、开发喷吹精矿粉技术。既可降低炼铁成本，又可以有效及时的调剂风口前理论燃烧温度和炉缸温度。
2、2、研究高炉耐火材料、陶瓷杯技术、合理的水冷工艺。
2、3、改善高炉作业条件。
2、4、提高现场监测、维修和管理能力。
3、长期项目：
3、1、减少高炉对环境的污染。
3、2、用大量喷煤或者其他还原剂取代焦炭的技术。
3、3、用喷吹铁粉部分取代烧结矿的技术。
3、4、减少炉渣和烟尘排放量的研究。
4、新工艺开发：
4、1、研究高炉的无氮操作技术，用高富氧率和高炉专用制氧替代鼓风技术。
4、2、取代现有焦炉的连续制焦设备。
（二）、美国钢铁协会对高炉炼铁的发展提出以下意见：
1、研究喷煤的限制性因素及克服方法。
2、开发喷煤燃烧更加充分的氧煤喷吹系统。
3、利用现有的炼焦厂生产高强度焦炭的技术。
4、开发能经济生产局部还原球团矿（50~70%）或烧结矿的工艺技术。
5、在高炉数学模型方面，开发一种包括流体力学、动力学的综合模型，兵研制能够探测高炉内煤气成分、温度和料柱透气性的低成本的探测器。
三、炼铁的技术发展与技术措施：
目前，高炉炼铁正在朝着高效化、低成本、环保的方向发展。
（一）高效化：
1、设备的大型化，新日铁4#高炉有效容积5150m3，首钢京唐钢铁公司正在施工建设世界最大的5500m3和5800m3高炉。
2、高炉长寿化设计与生产操作。
日本高炉平均寿命达到了12年，最高寿命达到了20年，西欧高炉平均寿命超过10年。
3、高利用系数、高强度生产。
中国中小高炉利用系数3.50~4.15t/m3.d,大型高炉利用系数2.20~2.95t/m3.d，美国、芬兰一些大高炉利用系数超过了3.00t/m3.d，最高达到了4.0 t/m3.d。
（二）、低成本运行。
1、高炉实行了净料、高顶压、高风温、炉顶差压发电、和长寿化设计与生产后，高炉技术在高煤比操作和控制上有了新发展，（煤比超过200kg/t，入炉焦比≤300
kg/t，燃料比≤500 kg/t），炼铁成本比中国平均低约150元/吨。
（三）、环保
1、铁渣利用率达到了100%。
2、吨钢耗新水小于6吨。
3、工业水重复利用率达到了97%（日本）。
4、外排废水达标率达到了100%。
5、已经完成了工业烟、粉尘综合治理，厂区降尘低于10t/km2。
6、废气达标率达到了100%。
（四）、主要措施：
1、精料入炉，提高入炉品位（芬兰烧结矿品位60.40%、球团矿品位67.90%）,降低渣量（瑞典高炉渣量150 kg/t）。
2、低焦比大喷煤技术的应用和发展。
3、高炉强化冶炼，富氧喷吹综合技术普遍采用。（国外高炉最高富氧率达到了11%）
4、科学的开发和研究无料钟布料技术，使布料更加准确、煤气热能利用更加充分、高炉上部调剂更加灵活。
5、追求低成本、高利用系数和良好环境下生产高质量（[Si]≦0.40%、[S]≦0.020%、物理温度≥1480°）铁水，满足炼钢品种质量的要求。
第二讲 各种失常炉况的处理与快速恢复
（正在整理，适当时候在建龙钢铁内网生产管理专栏发表。）
车奎生
企划部
2008年2月19日
