国标螺旋钢管，高炉炼铁与非高炉炼铁技术比较

2018年重点钢铁企业加大节能工作力度,采取综合措施，国标螺旋钢管，为完成国家规定的节能减排目标努力工作,实现了炼铁系统工序能耗全面下降,为我国钢铁工业完成“十三五”节能目标做出了贡献。 

2018年重点钢铁企业炼铁、球团工序能耗,与上年相比均有所下降,详见表1。 

各工序能耗最高值与最低值相差悬殊,说明重点炼铁企业之间生产技术发展不平衡，国标螺旋钢管，各企业生产条件差异也较大，国标螺旋钢管，计算方法还有不一致的地方。企业进行对标活动要进行细致分析，国标螺旋钢管，才能得出正确的结论。企业存在差距，国标螺旋钢管，说明企业尚有一定的节能潜力，国标螺旋钢管，还要加大淘汰落后设备的工作力度。 







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高炉炼铁技术经济指标
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2018年全国重点钢铁企业高炉炼铁燃料比（部分企业未含小块焦比）为536.43千克/吨，国标螺旋钢管，比上年度上升0.42千克/吨；入炉焦比为372.11千克/吨，国标螺旋钢管，比上年上升3.56千克/吨；喷煤比为139.12千克/吨，国标螺旋钢管，比上年下降2.89千克/吨。2018年重点企业高炉技术经济指标多项目在下降,具体情况见表2。 

目前，国标螺旋钢管，我国炼铁企业是多层次的，国标螺旋钢管，先进与落后企业并存，国标螺旋钢管，处于不同发展水平阶段。为促进我国炼铁生产技术进步，国标螺旋钢管，实现节能减排目标，国标螺旋钢管，提升炼铁企业的市场竞争力，国标螺旋钢管，我们应当加大力度推广成熟、先进、实用的炼铁技术装备。 　　  





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非高炉炼铁技术发展情况
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总体上，国标螺旋钢管，我国非高炉炼铁技术发展缓慢，国标螺旋钢管，没有重大的新进展，国标螺旋钢管，生产技术水平大大落后于国际先进水平。近年来，国标螺旋钢管，我国还原铁产量一直低于60万吨/年。隧道窑直接还原铁厂生产能耗高、污染物排放高、产品质量不稳定，国标螺旋钢管，要逐步淘汰。2007年国内钢铁企业引进了COREX，国标螺旋钢管，改进了许多设计和工艺上的重大不足，国标螺旋钢管，现已基本上掌握了生产技术，国标螺旋钢管，达到了比较好的状态，国标螺旋钢管，但仍有许多问题需要进一步解决。表3为COREX生产情况。 

近年来，国标螺旋钢管，我国建成了一批转底炉。转底炉是炉料在一个旋转的盘子上进行加热、还原的炉子，国标螺旋钢管，主要是依靠辐射传热，国标螺旋钢管，热效率较低，国标螺旋钢管，靠盘底部面的加热和还原气氛均不充分，国标螺旋钢管，其产品的金属化率低（一般在60%~80%），国标螺旋钢管，能耗高（热效率最高50%），国标螺旋钢管，含FeO高，国标螺旋钢管，很难达到电炉需要的原料质量。因此，国标螺旋钢管，产品金属化率、工序能耗、生产成本与高炉相比均有不足之处。其主要问题是：产品品质达不到电炉生产要求的标准（直接还原铁的质量要求：H88级含铁品位＞88%~90%，国标螺旋钢管，H90级含铁品位应大于90%~92%，国标螺旋钢管，H94级要求含铁＞94%；金属化率1级要求＞94%，国标螺旋钢管，2级＞92%，国标螺旋钢管，3级＞90%，国标螺旋钢管，4级＞88%；SiO2含量＜3%~7.5%）。含SiO2每升高1%，国标螺旋钢管，电炉炼钢要多加2%的石灰，国标螺旋钢管，渣量增加30千克/吨，国标螺旋钢管，电炉多耗电18.5千瓦时/吨。 

行业内人士认为，国标螺旋钢管，转底炉处理含铁尘泥是合理的，国标螺旋钢管，产品金属化率低，国标螺旋钢管，给高炉用可降低焦比，国标螺旋钢管，不能给电炉用；如果用铁矿石在转底炉进行还原，国标螺旋钢管，成本也高，国标螺旋钢管，工艺上行不通。如果用转底炉处理钒钛磁铁矿，国标螺旋钢管，回收氧化钛，国标螺旋钢管，虽能耗高，国标螺旋钢管，但经济性好。 

非高炉炼铁技术新进展：2016年首钢和山东墨龙HIsmeit工艺（使用铁矿粉、煤粉、溶剂进行喷吹；用含35%~40%的氧、1200摄氏度的热风进行冶炼）生产运行成功；2017年日产量、月产量达到原HIsmeit工厂过去历史最高产量两倍以上（单月最大产量50572吨/月），国标螺旋钢管，年底已生产25万吨高纯特种生铁，国标螺旋钢管，炉衬仅有轻微侵蚀，国标螺旋钢管，寿命明显延长。该工艺与高炉流程相比，国标螺旋钢管，环保指标显示：SOX排放减少90%，国标螺旋钢管，NOX排放减少40%，国标螺旋钢管，CO2排放减少20%，国标螺旋钢管，无二噁英产生。 

现在，国标螺旋钢管，我国应加强研究和跟踪国内外非高炉炼铁技术新进展，国标螺旋钢管，不要大规模推广新建非高炉炼铁设施，国标螺旋钢管，避免造成负面的影响。 　　 



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国外非高炉炼铁技术进展
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ENERGIRON 直接还原技术。 

达涅利在阿联酋阿布扎比的ENERGIRON 直接还原技术是一种气基直接还原炼铁工艺，国标螺旋钢管，即以原“HYL”直接还原工艺为核心，国标螺旋钢管，与达涅利工程技术相结合所形成的直接还原的成套技术。它是以入炉品位达67%（即SiO2+Al2O3＜4% ）的球团矿和/或块矿为原料，国标螺旋钢管，不能用粉矿，国标螺旋钢管，以天然气裂解后的含有90%左右的H2 和CO 的煤气为还原剂，国标螺旋钢管，通过在竖炉内高温1000摄氏度、干燥气温度（970摄氏度）、高压（6bar）条件下，国标螺旋钢管，气固两相相向而行，国标螺旋钢管，完成传热和铁矿石的还原反应，国标螺旋钢管，最终生成温度约700摄氏度的直接还原铁，国标螺旋钢管，给电炉炼钢供应原料。 

由于竖炉出来的煤气进行了蒸汽重整，国标螺旋钢管，脱除了CO2,其消耗量不应很低。这样可以估算ENERGIRON 工艺的工序能耗在350千克标准煤/吨～400千克标准煤/吨 范围之内。该技术是先进、成熟、可靠的非高炉炼铁技术。 

韩国浦项FINEX技术。 

原燃料使用情况。铁矿石：入炉品位在61%，国标螺旋钢管，粒度在1毫米左右，国标螺旋钢管，用3种~4种矿石(巴西球团约50%，国标螺旋钢管，品位65%；本溪磁铁矿约30%；印度矿、新西兰沙铁)，国标螺旋钢管，添加白云石、石灰石与铁矿石混均，国标螺旋钢管，再进入预还原炉。 

煤炭：灰分在6%~8%，国标螺旋钢管，动力煤占约30%，国标螺旋钢管，炼焦煤占1/4，国标螺旋钢管，压成14.57毫米的煤块，国标螺旋钢管，要用约50千克/吨的小块焦。 

反应炉（流化床）有4级。用脱除CO2的煤气（热值约为1400大卡/立方米）在流化床内对铁矿石进行还原。控制炉内温度在720摄氏度~750摄氏度（生产时需要对反应炉进行补热，国标螺旋钢管，要吹氧10立方米/吨），国标螺旋钢管，矿石还原度为60%~70%。这样，国标螺旋钢管，可以保证矿粉不粘结，国标螺旋钢管，出矿温度在750摄氏度，国标螺旋钢管，进入直接还原铁压块机，国标螺旋钢管，进行压块。压块后还原铁(温度在650摄氏度)进入熔融汽化炉。 

熔融汽化炉情况。熔融汽化炉内压力45Bar，国标螺旋钢管，有26个~28个风口，国标螺旋钢管，风口直径26厘米。炉内矿床高度约7米，国标螺旋钢管，风口区温度可达3000摄氏度，国标螺旋钢管，料面下部温度可达1050摄氏度。向炉内吹氧的温度在25摄氏度。加入熔融汽化炉内的块矿尚有30%~40%没有在流化床内还原，国标螺旋钢管，需要在熔融汽化炉内完成还原。熔融汽化炉产煤气量在1600立方米/吨~1700立方米/吨，国标螺旋钢管，渣铁比为300千克/吨左右，国标螺旋钢管，灰铁比在50千克/吨~60千克/吨。 

工序消耗。 

在上述原燃料质量的前提下，国标螺旋钢管，最低原煤消耗为710千克/吨。其中包括约160千克/吨的煤粉，国标螺旋钢管，50千克/吨的小块焦（按每吨焦1.4吨原煤计算），国标螺旋钢管，氧耗为450立方米/吨~480立方米/吨。 

FINEX对原燃料质量的要求比较苛刻，国标螺旋钢管，并且没有完全摆脱对焦炭和焦煤的需求。我国缺少高质量的炉料。 

目前，国标螺旋钢管，FINEX消耗原煤指标710千克/吨，国标螺旋钢管，是在矿品位61%、煤的灰分6%~8%、用50千克/吨小块焦炭、450立方米/吨~480立方米/吨氧气条件下实现的。如原燃料质量下降，国标螺旋钢管，指标还要恶化。浦项高炉燃料比在480千克/吨,入炉矿品位在57%。所以，国标螺旋钢管，FINEX能耗要比高炉高。 

一般情况，国标螺旋钢管，FINEX投资要比高炉高。浦项新建设的200万吨/年的FINEX设施投资约79亿元。 

FINEX风口、熔化炉寿命低，国标螺旋钢管，远低于高炉的15年。FINEX供铁能力和间断性，国标螺旋钢管，对炼钢、轧钢会产生巨大的负面影响。 

多年来，国标螺旋钢管，世界直接还原铁产量小、占高炉铁的比例较低，国标螺旋钢管，说明直接还原铁生产还不是主体。 



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熔融还原成本较高
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熔融还原在理论和生产实践上，国标螺旋钢管，能耗和成本上比高炉高。原因如下： 

一是高炉有热风炉，国标螺旋钢管，熔融还原设施没有热风炉。高炉炼铁所需的能源有78%来自碳素（焦炭和煤粉）燃烧，国标螺旋钢管，有19%来自热风，国标螺旋钢管，3%是炉料化学反应热。热风炉热量是依靠燃烧高炉煤气获得的。热风炉的热效率在80%以上。所以，国标螺旋钢管，高炉是个高效的炼铁设施。熔融还原设施没有热风炉，国标螺旋钢管，其产生的煤气用于发电。煤气发电，国标螺旋钢管，能源利用效率小于45%，国标螺旋钢管，是工序能耗比高炉高的主要原因。 

二是高炉炼铁铁矿石有45%以上是间接还原。间接还原不需要能量，国标螺旋钢管，是放热反应，国标螺旋钢管，且反应是在炉内进行。 

熔融还原是利用多级流化床，国标螺旋钢管，实现铁矿石的部分还原，国标螺旋钢管，需要一定的外来的能量。这样，国标螺旋钢管，矿石还原的能量就要高。 

目前，国标螺旋钢管，熔融还原还不能完全摆脱对焦炭的需求，国标螺旋钢管，焦化工序的能耗还要计入熔融还原的能耗。 

高炉流程炼铁能耗有优势。东北大学赵庆杰教授的不同工艺直接还原铁能耗比较见表5。高炉流程产品是热铁水，国标螺旋钢管，直接还原产品是固态的海绵铁，国标螺旋钢管，海绵铁要变成热铁水需要能量，国标螺旋钢管，故高炉流程炼铁在能源消耗上有优势。 

2018年重点钢铁企业高炉炼铁平均工序能耗392.13千克标准煤/吨，国标螺旋钢管，有27个企业的高炉能耗低于390千克标准煤/吨；平均炼铁燃料比为536.43千克/吨,平均入炉焦比372.11千克/吨。2018年沙钢5800立方米高炉和中国宝武集团宝钢4号高炉燃料比为488千克/吨和489.57千克/吨，国标螺旋钢管，入炉焦比分别为317千克/吨和291.98千克/吨。2011年宝钢COREX的能耗为593.87千克标准煤/吨。 

表3~表6的数据表明高炉炼铁工艺的能耗是低于COREX和FINEX；转底炉的产品是固态，国标螺旋钢管，要进行熔化是需要一定热量的。 

高炉炼铁成本低。2017年，国标螺旋钢管，我国重点统计钢铁企业平均高炉炼铁成本是2017.97元/吨，国标螺旋钢管，有8家企业低于1900元/吨，国标螺旋钢管，太钢的生铁成本只有1656.96元/吨。这些高炉使用的原燃料质量远低于熔融还原要求的质量。如2018年，国标螺旋钢管，重点钢铁企业高炉入炉品位57.42%，国标螺旋钢管，焦炭M40为87.64%，国标螺旋钢管，M10为6.01%，国标螺旋钢管，灰分为12.63%，国标螺旋钢管，硫分为0.82%；而EINEX使用矿石的品位是61%，国标螺旋钢管，煤的灰分在6%~8%等，国标螺旋钢管，所以高炉炼铁的成本低。实践表明，国标螺旋钢管，COREX和FINEX的生产成本是高于高炉炼铁工艺的成本。 

对高炉使用金属化炉料要结合能源来源。理论上，国标螺旋钢管，高炉使用金属化炉料生产，国标螺旋钢管，每提高金属化率1%,可降低燃料比0.5%~0.6%。这里包括直接还原铁、金属化球团矿和烧结矿等。但生产直接还原铁、金属化球团矿和烧结矿消耗能量，国标螺旋钢管，如果利用钢铁联合企业内部的二次能源生产出来的这些产品，国标螺旋钢管，炼铁系统的能耗会得到降低。如利用外来的能源生产这些产品，国标螺旋钢管，再加上高炉炼铁的能耗，国标螺旋钢管，炼铁系统的能耗和成本就要上升。欧美的部分高炉生产实践已证明了这一点。 

直接还原铁所用原料含铁品位要求：赤铁矿＞66.5%，国标螺旋钢管，磁铁矿＞67.5%，国标螺旋钢管，脉石（SiO2+Al2O3）含量＜3%～5%，国标螺旋钢管，有害杂质含量少。直接还原铁生产要求还原气体中CO+H2＞90%,一般是天然气。我国高品位铁矿石少，国标螺旋钢管，天然气资源不足（煤制气成本高），国标螺旋钢管，故我国不适宜大力发展直接还原铁生产。 

美国、欧洲、日本等工业发达国家和地区不具备生产直接还原铁的优良条件，国标螺旋钢管，他们也没有去追求过度发展直接还原铁。我国缺乏直接还原铁生产所需的良好条件，国标螺旋钢管，应理性地对待这个问题，国标螺旋钢管，特别是要注意其经济性。 
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