高炉生产效率评价体系如何更科学

　　　　如何正确评价高炉生产效率，一直是多年来业界争论不休的话题。在钢铁工业发展的不同时期有着不同的标准。在钢铁需求旺盛、产能不足，钢铁产品有较大利润空间的时期，往往以提高产量作为标准，崇尚高冶炼强度、高利用系数。然而我国经济转型发展对钢铁工业提出了更高的要求，相应的评价标准也要随之发生变化。
　　由于历史原因，我国对高炉强化的认识存在误区，多是重产量、轻能耗，重系数、轻焦比，导致燃料比长期居高不下。高炉炼铁是高资源和高能源消耗工序，焦化、烧结、球团、高炉生产工序组成的炼铁系统碳排放量约占整个钢铁生产的90%，而资源和能源消耗以及污染物排放量约占70%；高炉炼铁的碳排放量约占整个钢铁生产的70%以上，而资源和能源消耗以及污染物排放量约占50%以上，炼铁工序在钢铁工业节能减排工作中占有举足轻重的地位。

科学认识高炉强化与燃料比的关系

　　　　20世纪50年代以来，我国炼铁生产采用提高冶炼强度、追求利用系数为中心的高炉强化冶炼方针，阻碍了燃料比和焦比的降低以及减量化生产。
　　笔者曾经对梅钢、马钢、邯钢、武钢2004年的操作数据进行分析，发现冶炼强度未能反映出高炉冶炼过程的本质，没有抓住冶炼的关键；而在相当长的时期，我国炼铁生产多以牺牲宝贵的焦炭为代价，一味追求高产和高冶炼强度。　　
　　用冶炼强度衡量高炉强化程度并不正确。首先，冶炼强度并不能反映炉内的真实情况，不能反映高炉过程矛盾的实质，特别是采用了富氧等新技术以后与实际的出入更大，往往引起误导。其次，把冶炼强度与利用系数直接挂钩，导致产生了许多违反高炉冶炼规律的观念，它们长期对立，对设计也造成了混乱影响。宝钢高炉一直以减少吨铁炉腹煤气量来达到强化的目的，高炉操作始终贯彻降低燃料比和控制炉腹煤气量的方针，通过富氧、提高炉顶压力来减少吨铁炉腹煤气量、保持低燃料比的办法来提高利用系数。
　　燃料比高低是重要的评价标准。炼铁工作者应把高效利用资源和能源放在评价高炉生产水平的首要位置。高效利用资源和能源最重要的是降低燃料比，降低燃料比要比提高利用系数的难度大得多，需从技术细节上加以掌控。
　　对于各级别高炉，冶炼每吨生铁的碳素消耗和热量消耗几乎相等，这一点已为国内外许多先进高炉生产数据所证实，无论炉容大小，高炉年平均燃料比都能达到490kg/t±5kg/t。炉容小一些的高炉并不比炉容大的高炉燃料比高。可是国内仍有一批小型高炉“痴迷”于高冶炼强度，忽视降低燃料比和焦比。
　　有分析研究表明，高炉强化受炉内煤气通过能力、通过量的制约，以降低燃料比和吨铁炉腹煤气量为中心，用炉腹煤气量指数来对高炉合理强化程度进行定量分析和科学解释，这一观点已经得到炼铁界的广泛认同。因此，用炉缸面积利用系数较有效容积利用系数来衡量高炉的利用效率更为合理。
　　有研究发现，无论高炉容积的大小，单位面积炉内煤气的通过能力和流速相差不大，因此用面积利用系数要比容积利用系数衡量强化程度更为科学。而小高炉的有效容积利用系数高只是一种假象。从炉缸面积利用系数来看，大小高炉没有明显差别。
　　大中型高炉的面积利用系数稳定在70t/(m2·d)左右，有相当一部分小型高炉的面积利用系数低于大型高炉。片面强调以高容积利用系数、冶炼强度来衡量高炉生产效率，造成了错误的强化观念，致使燃料比升高，形成了小高炉生产效率优于大型高炉的假象。而从燃料效率来看，许多片面追求高强度的小高炉低于燃料比低的大型高炉。
　　降低燃料比是最有效的增产措施，也是降低成本的有效措施。提高富氧率和炉顶压力是强化高炉的合适选择。
　　高炉强化方式。笔者依据宝钢3座高炉1999年~2009年11年间月平均操作数据进行分析，得出吨铁炉腹煤气量1440m3/t、炉腹煤气效率1.0正好是高炉强化的两种不同认识、不同观点的分界线；采取不同的强化方式，会得到两种不同的效果。因此，对于那些在生产方式上仍旧采取多烧燃料，而炉腹煤气量指数很高，炉缸面积利用系数却偏低的高炉应该进行整顿。
　　降低燃料比、提高煤气利用率应控制炉腹煤气量指数。在循环区燃烧产生的高炉煤气是冶炼生铁所需化学能和热能的载体。为了更好地利用资源和能源，降低燃料比，必须抓住高效利用炉内煤气这个“纲”。
　　一方面，改善高炉炉料透气性应该加强原燃料的处理、提高原燃料的强度、采取整粒等措施，这是强化高炉冶炼的重要途径；另一方面，降低燃料比、充分利用高炉煤气的热能和化学能、提高煤气利用率、降低吨铁炉腹煤气量也是强化高炉冶炼的重要途径。而后者更符合高效利用资源、能源冶炼方针的要求。虽然发展边缘或开放中心能够降低炉料透气阻力系数，提高炉腹煤气量指数，但是影响炉内煤气与炉料的接触，使煤气利用率下降，会导致燃料比提高，是不可取的。
　　为了提高煤气利用率，应该加强煤气与炉料的接触。随着高炉的强化，透气阻力系数有可能提高，料柱通过煤气的能力会受到限制。合理的布料应该是在保证低燃料比、较高的煤气利用率的基础上，保证炉腹煤气量指数在合理的范围内，采取降低吨铁炉腹煤气量来合理强化高炉。为了提高煤气利用率，可能使透气阻力系数值升高，引起高炉故障。因此，透气阻力系数和煤气利用率与炉腹煤气量指数之间存在制约关系，应该很好地研究在低燃料比的前提下，合理强化和合理的装料制度。
　　当炉内料柱透气性限制高炉强化时，应采用提高原燃料的质量，以提高炉内通过煤气的能力，提高炉腹煤气量指数。在炉腹煤气量指数受到限制的情况下，提高利用系数应通过降低吨铁耗风量、降低吨铁炉腹煤气量和提高炉腹煤气效率，更加有效地利用炉内煤气来降低燃料比。
　　在原燃料一定的条件下，对应着一个合理的煤气流速范围。当原燃料质量高时，炉腹煤气量指数可以高；而原燃料质量较差，相应的炉腹煤气量指数不能太高，存在限制值，炉腹煤气量指数不是越高越好。
　　根据气体动力学，在料柱中气体的通过能力是有限的。可是，有一些中小型高炉炉腹煤气量指数远远超过70m/min以上，而煤气利用率却只有40%左右，如果按炉缸面积利用系数计算，其生产率并不高。即使在煤气利用率很低的情况下，仍然在开放中心。本来中小型高炉中心就容易吹透，中心气流容易发展，大量中心加焦势必造成大量煤气流失，煤气的大量热能和化学能均未被利用，导致能源和资源的浪费。应该改进布料，采取提高煤气利用率、降低燃料比、减少吨铁炉腹煤气量的措施来提高产量，而不是提高炉腹煤气量指数。从根本上来讲，须改变操作者、管理者的生产指导思想，从以产量为中心转变为以低碳和降低燃料比为中心的轨道上来。

采用新指标评价高炉效率推动技术进步

　　　　在节能减排的基本原则指导下，应将炉腹煤气量指数和炉腹煤气效率列入高炉生产操作的评价指标。炉腹煤气量指数和炉腹煤气效率的数值建议作如下规定：炉腹煤气量指数以58m/min～66m/min为宜，小型高炉以不超过70m/min为宜。评价大、中型高炉生产效率的主要指标的数值如下：操作指标良好的高炉，燃料比<510kg/t，相当于吨铁炉腹煤气量<1440m3/t；炉缸面积利用系数应高于炉腹煤气量指数，即炉腹煤气效率＞1.00；有待提高的高炉，燃料比<540kg/t，相当于吨铁炉腹煤气量<1620m3/t，炉腹煤气效率＞0.889。在一定的冶炼条件下，在高炉强化的同时，也要获得较高的炉腹煤气效率才比较合理。因为炉腹煤气量及炉腹煤气指数指标都有一个合理的范围。
　　为促进我国高炉炼铁科学技术进步，须补充更新评价高炉生产效率的方法和指标，对我国高炉技术进步发挥正确的导向作用。
　　采用炉缸面积利用系数、炉腹煤气量指数和炉腹煤气效率作为评价高炉生产效率的指标具有以下优势：一是使用炉腹煤气量指数和炉腹煤气效率作为指标可以更全面、科学地衡量高炉生产操作状况，有助于扭转高炉的粗放型生产；二是在一定的原燃料条件下，当采取强化高炉的措施时，应该采用炉腹煤气效率来考核对燃料比、能耗等产生的影响；三是在接近相应的最大炉腹煤气量和最大炉腹煤气量指数时，应当以提高炉腹煤气效率，降低吨铁炉腹煤气量来提高利用系数；四是以上所述要求操作者、领导者须改变生产操作理念，把过去以产量为中心的生产指导思想，转变为以降低燃料比为中心，以提高精料水平，合理采用新技术为手段来争取更好的技术经济指标。
　　随着我国钢铁工业的发展，高炉生产效率的评价体系也应随之改变。以往采用冶炼强度、有效容积利用系数这两个强化指标来评价高炉强化程度和操作水平，导致生产者陷入图虚名、损效益的误区而不能“自拔”。而采用有效容积利用系数这一评价指标，造成小高炉比大高炉生产效率高的“怪象”，大高炉与小高炉互相攀比高利用系数和高冶炼强度，掩盖了大高炉的优越性，浪费了宝贵的焦炭、煤粉等资源；导致高炉仍然采用粗放型的操作方式，单纯在多鼓风、多烧焦炭上作文章；为了追求容积利用系数和冶炼强度，很多企业不惜扭曲高炉合理内型，采用较小容积、较小炉腰的炉型，使有效容积与炉缸面积的比值缩小，恶化了煤气能量的利用效率，使燃料比提高。
　　要减少CO2排放、降低燃料比和焦比，需全工序上下总动员，从原燃料的整粒、混匀，从烧结、焦化等工序全面提高原燃料的质量入手，企业领导应转变高炉强化的理念，调整高炉操作制度，变革规章制度、操作标准，实现新的突破。