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【钢铁侠访谈录】之炼铁张建良

栏目介绍:冶金信息网微信公众号在12月21-25日圣诞周,推出圣诞特辑《钢铁侠访谈录》,每期一位头条人物,回答五个专业领域的非专业问题,为冶金新青年普及领域知识。

张建良

教授/博士生导师
北京科技大学冶金与生态工程学院分党委书记
中国金属学会炼铁分会秘书长
中国金属学会冶金反应工程学分会副主任委员
懂小姐
高炉炼铁最难的技术或方法是什么?
张建良
高炉冶炼过程是在一个密闭的高温高压的黑箱中进行着多种错综复杂的物理化学变化。炼铁工作者一直致力于打开这样一个黑匣子,但我们认识高炉实际上是通过高炉监测系统反馈的一些数据、参数、结果进而推断高炉内部的状况。
如果说高炉炼铁工序最难的技术,我认为应该是高炉操作技术,因为高炉生产做到稳定顺行是非常困难的。我们经常拿高炉和人做类比,高炉是有灵性的,每一座高炉都有自己的脾气,只有摸清了高炉的脾气,才能把高炉操作好。在现场长期操作的师傅们对高炉都是有感情的,有些人就说,他们把高炉当成孩子一样精心的呵护,比如高炉的精料水平就好比婴儿良好的饮食,如果饮食出现了问题,孩子就很有可能会生病。近些年,有些企业为了降低成本,高炉的原燃料条件不断恶化,品味降低、频繁变料都会造成高炉不顺。就好比人吃了很多不良食品,给自身健康带来隐患。而高炉操作技术就像是中国的中医,根据高炉监测系统反馈出的信息调整配方,然后运用高炉四大操作制度进行调整来看病,最后对症下药。高炉诊断包含着大量的科学技术,炼铁技术的进步也在不断的推动着炼铁产业的发展。
懂小姐
国际炼铁最牛的企业在哪里?
张建良
我们先看一组数据,2014年,世界高炉炼铁产量为11.8亿吨,其中国外全部产量为4.6亿吨,我国生铁产量占世界生铁总产量的60.3%。可见,世界其他所有国家产铁量加在一起也远远落后于中国的产铁量,近年来我国炼铁系统的自主创新、钢铁冶金理念不断发展,炼铁技术进步及装备水平也得到明显提升。不言而喻,世界炼铁最牛的企业就在中国。我们也完全可以走出一条有中国特色的钢铁强国之路。
在中国,有很多先进的案例。比如在渤海之滨,首钢京唐公司两座5500m3特大型高炉,其先进的工艺、设备和操作理念使得高炉高炉操作指标也达到了国际一流水平;宝钢3#高炉,其一代炉龄达到了19年之久,高炉平均利用系数2.27 t/m3?d,在世界4000 m3以上高炉处于领先地位;对于低燃料操作,我国的迁钢、京唐、宝钢等企业燃料比均在500kg/tHM以下;对于高强度冶炼,我国的武钢是一个典型的代表,高炉利用系数长期维持在较高的水平,利用系数曾达到3.10 t/m3?d,创造了世界大型高炉利用系数记录;对于高煤比喷吹,我国的太钢、宝钢都是典范,喷煤比可达到或接近200kg/tHM;对于高富氧操作,我国的沙钢富氧率已达到10%,等等。
当然,国际上也有一些综合实力较强的企业。像德国的蒂森、日本的新日铁、韩国的浦项以及瑞典的钢铁企业等,其燃料比水平也长期处于较低水平,高炉的平均寿命也较高,还有在荷兰的塔塔钢铁公司,高炉富氧率可达到35-40%,喷煤量能达到250 kg/tHM,这些也都是值得我们学习借鉴的!
现如今,面对新的经济形势,我国炼铁工业也处于一种“新常态”:炼铁产量已经饱和、产能严重过剩、先进与落后指标并存、现代与传统理念并在的局面,这些既是机遇,也是挑战,我们也应当不断的开发炼铁新技术,实现高炉炼铁技术的转型升级和技术创新,成为引领世界冶金技术进步的实践者和推动者。
懂小姐
炼铁环节是否是雾霾的最大制造商?如何化解?
张建良
近些年,中国大范围的雾霾天气引起广泛热议,雾霾对人们的生活和身体健康造成一定的影响。钢铁行业是社会能耗的重点行业,也是温室气体的排放大户。钢铁行业中,炼铁工序又是能耗大户,能耗比例占钢铁业的70%左右。总体来看,近年来,我国炼铁各工序的能耗均呈下降趋势,部分先进的钢铁企业的部分指标已达到或接近国际先进水平,这是钢铁企业节能工作所取得的新成绩。
但是不得不说,我国各种不同层次企业之间节能工作发展很不平衡,企业之间的最高值与先进值差距较大。大型钢企的生产环节环保控制都较为严格,炼铁系统的除尘设备较为先进,企业绿化程度较高,基本可以实现绿色生产。但还有相当一部分钢铁企业面对新的环境保护法中对 SOx和 NOx的排放标准更加严格的要求,必须通过提高生产操作水平、加大先进设备投入、采用先进工艺技术、增加环保设施等多方面进行努力,才能实现污染物排放达到新的排放要求。
懂小姐
全球钢材需求下降,部分炼铁产能压缩,大型化是否还是炼铁的主要发展方向?
张建良
我国目前约有1480 余座高炉,大于 1000 m3的高炉约有 630 座,平均炉容约为 770 m3,产业集中度较低,炼铁企业之间生产指标差距较大。整体来讲,我国的炼铁企业依然是多层次,多结构,不同企业处于不同水平和发展阶段,导致先进与落后指标并存。近些年,我国炼铁企业生产技术指标有所改善,主要原因是国家加大了淘汰落后和节能减排政策实施力度,一批高能耗和环保不达标的高炉被关停,高炉大型化趋势明显,炼铁工序能耗下降。
高炉大型化具有占地面积小、单位投资低、生产效率高、工序能耗低、污染物排放少、生产成本低等优点。高炉大型化为高效、紧凑、长寿以及生产过程环境友好创造条件,降低高炉生产能耗,提高生产效率,并减少 CO2和污染物排放。
近十年来,我们高炉大型化的发展浪潮方兴未艾,国内4000m3级高炉如雨后春笋般出现,截止2015年,我国4000m3级以上高炉有21座。大型高炉的建成投产,对促进我国高炉炼铁整体工艺装备的发展,提升钢铁业效率和效益发挥着无可替代的作用。同时,高炉大型化改变了中国的高炉结构,大型高炉也需要更加严格的精料水平、科学系统的操作管理以及相应的配套生产技术,只有各个方面相互融合在一起,才能充分发挥大型高炉的优势。
懂小姐
国内的高炉会越来越少甚至逐渐消失,转为非高炉炼铁或直接使用电炉炼钢吗?
张建良
非高炉炼铁结合电炉炼钢的短流程炼铁模式,其关键在于一个国家的废钢产量。一个国家废钢产量与约20年前的钢铁产量有关,我国1996年才达到年产1亿吨,可见中国废钢资源短缺,尤其是优质废钢短缺,而依靠进口DRI/HBI解决中国废钢短缺问题是不现实的,也是不可能的。我国尚不具备直接还原铁的大规模生产,而熔融还原新流程还没有较为成熟有可能普遍应用的工艺,所以几十年内仍然要保留相当数量的高炉炼铁。
现阶段,虽然我国高炉的数量会随着高炉大型化的进程及淘汰落后产能的发展不断的减少,但高炉在炼铁生产中的主体地位在可预见的未来不会改变。传统的高炉──转炉流程在钢铁生产中仍占最重要的地位,可以预见至少几十年内,还没有任何一种方法能够取代高炉炼铁。
非高炉炼铁技术应是当今钢铁冶金发展的前沿技术之一。近年来世界直接还原铁产量增长迅速,约占全球铁总产量的7.4%,国内对直接还原铁的需求旺盛,市场容量大,从钢铁工业的发展及市场需求来看,发挥中国丰富的非焦煤资源优势,同时利用国内及国外铁矿资源,在国内发展直接还原铁生产十分必要,在今后一段时间内,中国直接还原铁有较大的发展空间。熔融还原工艺中仅COREX工艺和FINEX工艺实现了工业化生产,但生产成本仍未达到预期,还有待进一步完善。作为世界钢铁第一大国,应该也必须具有自主知识产权的熔融还原技术。依据中国原燃料的特点,开发适宜中国资源和技术条件的熔融还原技术是促进中国熔融还原发展的重要课题。

编者按:访谈中各位专家和蔼的态度,严谨的作风,给懂小姐上了生动一课。如果您有更深入的问题又不忍逐一打扰专家宝贵时间,可发送“问题、姓名、单位、联系方式”到liulanbing@cmisi.cn的邮箱。我们作为行业的情报机构(前冶金部情报所),乐于搭建专家智慧与生产实际的桥梁,在中国钢铁行业最危难的时刻,尽行业情报人的责任,为钢铁主业的重生贡献微薄之力!

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