孟慶煒
（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵事業(yè)部，江蘇 南京 210035）
摘 要：高爐煉鐵企業(yè)要在市場競爭中保持優(yōu)勢，則必須要合理降低冶煉成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。從目前實(shí)際情況來看，在市場資源緊張的影響下，鋼鐵企業(yè)也面臨著巨大的成本壓力。為了有效提高鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的綜合實(shí)力，則必須要采取科學(xué)有效的方法來降低企業(yè)成本，進(jìn)一步優(yōu)化高爐煉鐵生產(chǎn)流程，從而對(duì)企業(yè)管理框架進(jìn)行調(diào)整。文章將針對(duì)高爐煉鐵主要生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，并提出降低生產(chǎn)成本以及優(yōu)化技術(shù)操作的有效措施。
關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；鋼鐵企業(yè)；降本增效；資源節(jié)約；爐料結(jié)構(gòu)
從目前市場實(shí)際情況來看，原燃料價(jià)格呈現(xiàn)出逐漸上漲的趨勢，企業(yè)之前的競爭關(guān)系越來越緊張，復(fù)雜多變的發(fā)展趨勢是當(dāng)前鋼鐵企業(yè)正在面對(duì)的重要問題。為了能夠在激烈的市場競爭中保持優(yōu)勢，則需要鋼鐵企業(yè)盡最大可能來提高自身綜合實(shí)力。然而在實(shí)際煉鐵過程中，通過把控原燃料是降低成本投入的有效措施，鋼鐵企業(yè)需要以此來對(duì)管理體系進(jìn)行改善，從而構(gòu)建出完善的企業(yè)架構(gòu)。
1 高爐煉鐵主要生產(chǎn)流程分析
1.1 高爐爐料結(jié)構(gòu)組成
從冶煉角度分析可以得知，爐料結(jié)構(gòu)所面臨的精度要求十分嚴(yán)格，通過降低高爐煉鐵成本可以有效提高鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低高爐煉鐵成本支出。在爐料結(jié)構(gòu)方案具體實(shí)施過程中，具體包括三方面內(nèi)容：低渣比、熱態(tài)指標(biāo)以及冶金能力［1］。 從國際發(fā)展形勢來看，我國爐料結(jié)構(gòu)需要結(jié)合自身的條件來掌握正確的戰(zhàn)略決策。在此期間，一是要采購質(zhì)量較好的鐵礦石，保證入爐料的質(zhì)量。并且通過系統(tǒng)分析可以得知，該方法具有較強(qiáng)的科學(xué)性，在我國大多數(shù)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。二是通過劣質(zhì)礦，再配合原燃料應(yīng)用技術(shù)，減少爐料質(zhì)量不佳所造成的影響。
1.2 高爐燃料
焦炭與噴吹煤粉是高爐煉鐵中的常用燃料。其中焦炭是降低資源消耗和維持高爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。焦炭在高爐中主要兩種作用，分別是骨架作用和還原劑作用［2］。一般在大型高爐煉鐵對(duì)焦炭的冷熱態(tài)性能要求較為嚴(yán)格，因?yàn)榻固渴菦Q定高爐煉鐵能夠高效率完成的重要條件。而煤粉也可以取代焦炭充當(dāng)加熱機(jī)，因此對(duì)煤粉固定碳的含量要求十分嚴(yán)格。同時(shí)還要具備較高的可磨性指數(shù)，以此來保證噴煤置換比，減少有害元素介入。
1.3 高爐生產(chǎn)操作
隨著高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，高爐操作技術(shù)面臨著全新的挑戰(zhàn)。其中，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，高爐煉鐵指標(biāo)優(yōu)化是相關(guān)企業(yè)工作人員不變的任務(wù)。不僅要確保高爐順行，還要打消求穩(wěn)怕亂的思想觀念，充分思考減少資源消耗的有效途徑。其次，隨著高爐系統(tǒng)自動(dòng)化和信息化不斷發(fā)展，如何建立高效的管理系統(tǒng)是需要重點(diǎn)解決的問題。對(duì)此需要充分了解高爐系統(tǒng)的作用，將自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化作為主要目標(biāo)，對(duì)其過程進(jìn)行合理控制。此外，專家系統(tǒng)推廣運(yùn)行的關(guān)鍵就是人的應(yīng)用與完善。最后，在劣質(zhì)原燃料使用技術(shù)開發(fā)過程中，需要始終遵循精料方針。
2 降低高爐煉鐵成本的有效措施
2.1 降低原燃料采購成本
要想有效控制高爐煉鐵成本投入，就要重點(diǎn)關(guān)注原燃料采購環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上鋼鐵企業(yè)要建立起完善的采購系統(tǒng)。通過市場調(diào)研與嚴(yán)格篩選，根據(jù)實(shí)際情況來采購原料，確保整個(gè)過程的流暢性，減少各種不合理的行為，降低加工環(huán)節(jié)對(duì)鋼鐵企業(yè)所造成的資本消耗影響，使采購模式能夠得到合理優(yōu)化。除此之外，鋼鐵企業(yè)還需要將重點(diǎn)放在信息整合與搜集上，從不同角度來了解原料采購數(shù)據(jù)，選擇可靠穩(wěn)定的供應(yīng)商，通過合理的定價(jià)來獲取所需要的原料。針對(duì)一些長期合作且數(shù)額較高的商家，還必須要提前完成質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，確保所有原料都能夠符合實(shí)際生產(chǎn)要求。鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員還要為供應(yīng)商提供合理建議，有效減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)，使鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵技術(shù)能夠與實(shí)際原燃料相符合，最終減少成本支出。
2.2 完善高爐爐料結(jié)構(gòu)
在高爐煉鐵成本投入期間，原燃料投入成本占據(jù)比例較大。所以鋼鐵企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)低成本且質(zhì)量較高的生產(chǎn)目標(biāo)，就必須要對(duì)爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)改善［3］。伴隨著高爐煉鐵化學(xué)組成的不斷變化，鋼鐵企業(yè)需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，來挑選最合理的爐料結(jié)構(gòu)，通過精準(zhǔn)計(jì)算來分析最終結(jié)果，從而制定出滿足高爐煉鐵實(shí)際生產(chǎn)需求的方案，真正意義上實(shí)現(xiàn)成本控制，保證高爐煉鐵環(huán)節(jié)的實(shí)效性，在投入較低成本的基礎(chǔ)上完成生產(chǎn)任務(wù)。
2.3 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新
在高爐煉鐵生產(chǎn)過程中，技術(shù)創(chuàng)新十分關(guān)鍵，技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)就是理念創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，通過技術(shù)創(chuàng)新可以最大限度地降低生產(chǎn)成本，面對(duì)當(dāng)前鋼鐵市場競爭日益激烈的環(huán)境，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)需要重點(diǎn)研究新型技術(shù)，遵循科學(xué)規(guī)律來應(yīng)對(duì)壓力。在此過程中技術(shù)創(chuàng)新所要攻克的主要難題有：
（1）低品位、高 Al2O3 劣質(zhì)鐵礦原料處理技術(shù)攻關(guān)。
（2）以降低資源消耗為主的高爐煉鐵工藝技術(shù)攻關(guān)。
（3）提高燒結(jié)質(zhì)量工藝技術(shù)攻關(guān)。
此外，結(jié)合鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的組織模式和技術(shù)水平，通過分析鋼鐵企業(yè)市場發(fā)展形勢來掌握原燃料應(yīng)用水準(zhǔn)。同時(shí)也可以在高爐煉鐵實(shí)際生產(chǎn)期間來加強(qiáng)原燃料應(yīng)用水準(zhǔn)，減少劣質(zhì)原燃料出現(xiàn)的情況出現(xiàn)。
2.4 加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督管理
首先，對(duì)原燃料質(zhì)量需要進(jìn)行嚴(yán)格把控，劃分供應(yīng)商所售賣的原燃料進(jìn)行管理，使原燃料能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，避免最終的煉鐵結(jié)果受原料質(zhì)量影響。其次，對(duì)爐內(nèi)操作流程進(jìn)行規(guī)范。在此期間鋼鐵企業(yè)需要結(jié)合不同類型高爐煉鐵的特點(diǎn)，構(gòu)建出與之相符合的操作制度，通過標(biāo)準(zhǔn)化管理體系，將責(zé)任落實(shí)到各個(gè)工作崗位和工作人員之上，原燃料在爐內(nèi)所發(fā)生的變化也需要相關(guān)工作人員仔細(xì)觀察，并對(duì)后續(xù)工作步驟進(jìn)行調(diào)整，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
最后，因?yàn)椴煌郀t需要根據(jù)不同的冶煉程度來調(diào)整自身冷卻程度。實(shí)時(shí)測定冷卻水溫度差與熱電偶變化情況，以此來減少冷卻水的投入，保證高爐煉鐵過程能夠更加可靠。
2.5 選擇合適的燃料和設(shè)計(jì)工藝
通常情況下，如果鐵礦中的鐵品味較高且含粉量較少，那么其消耗的能量就會(huì)越少。對(duì)此燒結(jié)工序要將提升燒結(jié)礦品味、質(zhì)量為主，為高爐煉鐵提供更高質(zhì)量的服務(wù)，在操作方面要選擇穩(wěn)定性較強(qiáng)的水和炭進(jìn)行控制，盡可能地減少生產(chǎn)期間的波動(dòng)，提高整體燒結(jié)質(zhì)量。在燒結(jié)期間，不能盲目提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，而是要全面提升高爐料的透氣性，使煤氣的分布和利用變得更加合理，對(duì)槽下的篩型進(jìn)行改變，通過篩分整粒來進(jìn)行系統(tǒng)改造，使其能夠從單層篩發(fā)展為多層篩，從而針對(duì)不同的爐料來采取合適的篩網(wǎng)。而為了能夠提高篩分整粒的整體效果，創(chuàng)造出良好的條件。在處理焦炭質(zhì)量方面，煉鐵廠還要從控制焦炭質(zhì)量方面入手，加大原燃料的把控力度，從源頭上來避免出現(xiàn)不滿足質(zhì)量要求的產(chǎn)品，只要發(fā)現(xiàn)焦炭含粉量較高或者粒度不足的情況，那么就要嚴(yán)格去除。此外，如果發(fā)現(xiàn)有驗(yàn)收人員把關(guān)不嚴(yán)的行為，也要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的處罰。在爐內(nèi)操作方面還要結(jié)合不同爐具的實(shí)際特點(diǎn)，構(gòu)建合適的操作制度，利用標(biāo)準(zhǔn)化管理體系將責(zé)任分配給每名員工，從而能夠確保各班工作人員能夠嚴(yán)格監(jiān)測原料在高爐內(nèi)所發(fā)生的變化，并對(duì)下一工作步驟進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，杜絕危險(xiǎn)事故的發(fā)生。針對(duì)日常事故問題，還要針對(duì)性地設(shè)計(jì)檢查方案，對(duì)高爐煉鐵過程涉及到的每個(gè)環(huán)節(jié)故障問題進(jìn)行有效解決，從而能夠保證檢修項(xiàng)目的最終質(zhì)量，維持高爐煉鐵的正常運(yùn)行狀態(tài)。
3 強(qiáng)化高爐煉鐵工序的技術(shù)優(yōu)化操作
3.1 科學(xué)回收各工序的余熱余能
在焦化工序方面，可以選擇焦?fàn)t上升管余熱回收技術(shù)。與常規(guī)直接汽化冷卻焦?fàn)t上升管余熱回收技術(shù)不同，該技術(shù)具有良好的上升管內(nèi)荒煤氣溫顯熱資源優(yōu)點(diǎn)，將導(dǎo)熱油作為換熱媒介，隨后再應(yīng)用獨(dú)創(chuàng)的上升管余熱回收裝置恒壁溫控制技術(shù)，在此期間，上升管內(nèi)壁溫度可以控制在 500℃以上，最大限度地解決了上升管荒煤氣余熱回收過程所存在的干燒、泄漏以及掛焦油等問題，使高爐煉鐵的工藝生產(chǎn)更加安全，余熱資源也可以被充分回收利用。在此技術(shù)系統(tǒng)中，主要設(shè)備有上升管換熱器、導(dǎo)熱油蒸發(fā)器以、儲(chǔ)油槽、給水泵、鋼支架、進(jìn)出水管以及電子設(shè)備儀器等等。
此外，應(yīng)用此技術(shù)的主體優(yōu)勢就在于，它能夠?qū)?dǎo)熱油作為主要傳熱媒介，所選擇的導(dǎo)熱油在操作過程中最高溫度可達(dá) 340℃，導(dǎo)熱油再經(jīng)過上升管取熱裝置吸熱升溫之后，會(huì)傳送到導(dǎo)熱油過熱器當(dāng)中，并與水汽系統(tǒng)進(jìn)行換熱，經(jīng)過降溫處理之后的導(dǎo)熱油通過強(qiáng)制循環(huán)泵裝置可以回到上升管中進(jìn)行二次吸熱，進(jìn)而形成封閉的循環(huán)流程。與常規(guī)汽化冷卻式上升管余熱回收技術(shù)相比，恒定溫焦?fàn)t上升管煤氣余熱回收技術(shù)具有降耗的安全性，蒸汽品質(zhì)方面也占據(jù)很大優(yōu)勢。
在高爐煉鐵過程中，焦炭的出爐溫度通常都在1000℃以上，其所存儲(chǔ)的熱量也占據(jù)整體消耗熱量的50%。所以一般會(huì)選擇濕法熄焦的方式來降低焦炭的顯熱熱量。但是此方法不僅會(huì)消耗大量的水，還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。而焦炭作為高爐原料中的重要組成部分，其質(zhì)量保證十分關(guān)鍵，其質(zhì)量不僅影響著高爐煉鐵工藝的順利進(jìn)行，還直接影響著高爐噴煤降焦的能力。
為了能夠有效提升資產(chǎn)焦炭的質(zhì)量，可以將濕法熄焦轉(zhuǎn)化為干法熄焦，讓焦炭在反應(yīng)之后的強(qiáng)度大大提升，這樣就可以對(duì)焦炭中的灰份起到很好的催化作用。而在現(xiàn)代煉鐵工藝中使用干熄法，就是利用惰性氣體熄滅焦炭的顯熱，在此基礎(chǔ)上對(duì)惰性氣體加熱，從而在節(jié)約用水的同時(shí)，避免對(duì)周邊環(huán)境造成污染，有效改善焦炭的質(zhì)量。除此之外，還可以利用回收熱風(fēng)爐煙氣余熱的方法，來助燃煤氣和空氣，這樣不僅可以回收煙氣中的多余熱量，同時(shí)還能夠彌補(bǔ)煤氣熱值較低時(shí)的缺陷問題，從而提高高爐煉鐵過程中的風(fēng)溫。
3.2 控制動(dòng)力消耗
電力在煉鐵廠的高爐煉鐵中，能源消耗所占比重較大，尤其是煉鐵的燒結(jié)工序，電力消耗的費(fèi)用比固體燃料消耗的費(fèi)用更高。首先，在節(jié)電方面，可以通過電機(jī)改變頻，合理應(yīng)用“峰、谷、平”政策，對(duì)錯(cuò)峰用電進(jìn)行組織完善。其次，在節(jié)水方面，要將高爐煉鐵廠地下管線改變?yōu)槊鞴?，仔?xì)排查滲漏情況，在此基礎(chǔ)上，所有用水設(shè)備都要實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，從根本上減少直排浪費(fèi)情況。在雨水較多的地區(qū)可以建立起雨水回收池，以此來作為消防水的補(bǔ)充水資源。最后，在節(jié)氣方案，需要做好跑氣、漏氣、冒氣處理，根據(jù)高爐煉鐵廠的實(shí)際需求來調(diào)整生產(chǎn)工藝。例如，可以在節(jié)氣方面，通過壓縮空氣來對(duì)熱風(fēng)爐換爐過程進(jìn)行充壓，避免傳統(tǒng)冷風(fēng)充壓所帶來的的不利影響。壓縮空氣充壓的優(yōu)勢在于，它可以有效避免相對(duì)減風(fēng)過程，提升高爐煉鐵的穩(wěn)定性，科學(xué)處理特殊爐況。
3.3 高爐工藝新技術(shù)
高爐煉鐵生產(chǎn)需要一些指定條件，而在此過程中，提高噴煤比技術(shù)是一種新型工藝技術(shù)類型，在此期間需要一些關(guān)鍵技術(shù)支持。首先是要保證爐缸熱量充沛技術(shù)。在日常高爐煉鐵過程中，生產(chǎn)期間需爐缸內(nèi)保持充足的熱量，確保鐵礦石能更好地還原，使渣鐵流動(dòng)性更好。其次，要確保煤粉噴進(jìn)風(fēng)口吸收足夠的熱量。必須要確保煤粉被充分加熱，隨后就是進(jìn)行揮發(fā)燃燒和碳素燃燒。最后，要保證煤粉的分解燃燒和固態(tài)碳表面燃燒能夠更加充分。因?yàn)楦郀t內(nèi)未被充分燃燒的煤粉會(huì)被高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的煤氣遞送出去，所以，除塵灰中的含碳量多少也是煤粉燃燒的重要表現(xiàn)之一。
4 結(jié) 語
綜上所述，鋼鐵企業(yè)要想有效降低高爐煉鐵成本，就需要保證高爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)且能耗較低，結(jié)合高爐煉鐵的所有流程，采取科學(xué)有效的方法來減少能源消耗，將節(jié)能消耗和降本增效工作整合起來，強(qiáng)化冶煉操作，從而有效提高煤氣的利用效率，維持爐內(nèi)冶煉過程的穩(wěn)定性，最終提高鋼鐵企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為其可持續(xù)發(fā)展提供保障。
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