高爐優(yōu)化操作分析之高煤比
——冶金交流中心高爐數(shù)據(jù)分析解讀報(bào)告
中信特鋼集團(tuán)、鐵前王琳
1前言
高爐噴煤的目的，就是降低鐵水成本。
高爐噴煤除了煤粉代替焦炭降低鐵水成本外，還有其它好處：
噴煤可以調(diào)劑爐況改善高爐爐缸工作狀態(tài)，使高爐更加穩(wěn)定順行；
噴吹的煤粉在風(fēng)口前代替熾熱的焦炭氣化燃燒會(huì)降低理論燃燒溫度，為高爐采用高風(fēng)溫和富氧創(chuàng)造了條件；
噴吹煤粉氣化過(guò)程中放出比焦炭多的氫氣，有利于礦石還原和高爐操作指標(biāo)的改善；
噴煤粉代替焦炭減少焦炭生使用量，可降低煉焦生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。
噴煤作為高爐強(qiáng)化冶煉的四大措施之一，為高爐增產(chǎn)降耗提供了支持。
 
現(xiàn)代高爐的標(biāo)志是強(qiáng)化冶煉，即：高頂壓、大噴煤、高風(fēng)溫和富氧。
古代高爐到現(xiàn)代高爐跨越了三大步：第一步是十八世紀(jì)初年由木炭冶煉改成了焦炭冶煉；第二步是十九世紀(jì)初改冷風(fēng)鼓風(fēng)為熱風(fēng)鼓風(fēng)，有了熱風(fēng)自然就想到了噴吹燃料。十九世紀(jì)中葉在法國(guó)煉鐵廠實(shí)現(xiàn)了噴煤。第三步是20世紀(jì)初高爐使用蒸汽鼓風(fēng)機(jī)，所以英文高爐叫作鼓風(fēng)爐（Blast Furnace），采用蒸汽機(jī)鼓風(fēng)后，極大地提高了冶煉強(qiáng)度，為后來(lái)的噴煤創(chuàng)造了條件。隨后，中東發(fā)現(xiàn)并開(kāi)采了石油，高爐噴煤技術(shù)發(fā)展基本再無(wú)進(jìn)展。直至20 世紀(jì)60年代初，歐洲及中國(guó)、美國(guó)的一些工廠才陸續(xù)開(kāi)始在高爐上試驗(yàn)噴煤。70年代末，第二次石油危機(jī)的岀現(xiàn),加快了高爐噴煤技術(shù)的研究和發(fā)展，特別是歐洲和日本更是在實(shí)際應(yīng)用上取得了重大突破。到二十世紀(jì)后期，歐洲和日本已有少部分高爐月均噴煤比達(dá)到了了200kg/t。
我們國(guó)家在1964年開(kāi)始研究噴煤技術(shù)，首先在首鋼和鞍鋼做了工業(yè)試驗(yàn)。是世界上較早采用高爐噴煤技術(shù)的國(guó)家之一，由于我國(guó)國(guó)內(nèi)煤炭資源較為豐富而外匯短缺。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始高爐噴煤到70年代，我國(guó)高爐噴煤煤種多、噴吹量大、效益高，高爐噴煤普及率和噴煤量在國(guó)際上一度處于領(lǐng)先水平。80年代后期，我國(guó)高爐平均噴煤比在50-60kg/t。90年代以后，高爐噴煤技術(shù)納入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，大型高爐全部設(shè)置噴煤裝置，噴煤高爐不斷增加，噴煤工藝改造步伐加快，大噴吹成為我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的主流。從1995年起，我國(guó)高爐煤比逐步提高，1995年重點(diǎn)企業(yè)平均噴煤比僅為58.5kg/t,到上世紀(jì)末已經(jīng)達(dá)到118kg/ t,2002年達(dá)到了 125kg/t。
注：上世紀(jì)60-70年代，當(dāng)時(shí)石油價(jià)格大概2美元/桶，人民幣匯率2.5左右國(guó)內(nèi)煤炭定價(jià)在20-30元/t。
近年來(lái)我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)高爐煤比趨勢(shì)圖：

2近年來(lái)高煤比典型案例
我國(guó)高爐噴煤發(fā)展，與世界上高爐噴煤一樣的，都面遇到了噴煤繼續(xù)提高的瓶頸。每個(gè)鋼鐵公司，每個(gè)公司內(nèi)不同的高爐，每個(gè)高爐不同的時(shí)段，都存在著煤比有時(shí)高有時(shí)低的狀況。大家一直在努力找出影響高煤比的主要因素，并加以改進(jìn)。但是至今，仍沒(méi)有一個(gè)可以持續(xù)保持高爐高煤比的分析結(jié)論是經(jīng)得住驗(yàn)證的，或許高煤比的制約因素在我們思考之外，或許高煤比制約因素在高爐不同的階段是不同的綜合因素。
這里，先列舉國(guó)內(nèi)高煤比的高爐的煤比變化趨勢(shì)，供大家分析參考。
注：我不是這些高爐的操作者，僅僅是根據(jù)高爐數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
談到高煤比，不得不說(shuō)國(guó)內(nèi)的B廠高爐。B廠大型高爐在1997年開(kāi)始了煤比攻關(guān)，煤比提升一鳴驚人、一飛沖天。煤比由1997年108kg/t上升至1999年207kg/t，全公司平均煤比保持在200kh/t上下持續(xù)了9年，取得了非凡業(yè)績(jī)。
B廠高爐二十年來(lái)高爐煤比變化：

于是乎大家就開(kāi)始研究B廠高爐噴煤，通過(guò)簡(jiǎn)單比對(duì)就直觀的得出研究結(jié)論是：焦炭好、礦石好所以煤比高。B廠原料質(zhì)量高和穩(wěn)定性，確實(shí)國(guó)內(nèi)其他企業(yè)是無(wú)法相比的。但是，現(xiàn)實(shí)是在2007年以后，煤比逐漸下降。焦炭依舊是好焦炭，礦石依舊好礦石，但是煤比逐年下降。
這個(gè)有好原料才有高煤比的結(jié)論，影響深遠(yuǎn)。我甚至一度將煤比+渣比≤500kg/t寫進(jìn)了規(guī)程里，作為操作指南，但事實(shí)證明是錯(cuò)的，讓我至今汗顏。
 
第二個(gè)高煤比典型案例T公司高爐煤比，T公司高爐生在了福窩里。高爐就坐在焦煤堆上，吃著自產(chǎn)高品位精粉。起點(diǎn)就高，開(kāi)爐煤比就上了檔次了，達(dá)到了200kg/t。但隨后就走了下坡路，一路下滑。理由說(shuō)是原料不好了。但是發(fā)表過(guò)一篇文章談的是高爐技術(shù)指標(biāo)進(jìn)步，其中闡述了改善原料提高了高爐指標(biāo)，但數(shù)據(jù)道出了實(shí)情。如下圖：

第三個(gè)高煤比典型案例是國(guó)內(nèi)W公司。W公司因?yàn)檫^(guò)高富氧也有過(guò)燃料比升高的困惑，但是最近八年來(lái)，除了2014-2015年因鋼鐵市場(chǎng)虧損，噴煤量降低以外，其余時(shí)間里WG高爐煤比都在160kg/t以上。

第四個(gè)高煤比典型案例是L公司高爐，L公司高爐噴煤做的非常成功。較低的入爐品位，合適的焦炭質(zhì)量，粒煤噴吹等，持續(xù)創(chuàng)造出高煤比的佳績(jī)。

國(guó)內(nèi)還有許多中、小高爐在悶聲發(fā)大財(cái)，高煤比、低燃料比，低成本做的非常出色。
3高煤比之不忘初心：噴煤目的是降本
提高煤比的初心降低成本。僅僅對(duì)比煤比是沒(méi)有意義的。無(wú)論國(guó)內(nèi)和國(guó)外，都有高爐曾經(jīng)短時(shí)間的將煤比提高到260kg/t以上，但是過(guò)高噴煤效率下降，燃料比升高，得不償失。
我們?cè)趯?shí)際工作中也經(jīng)常遇到同樣的情況，我們?cè)诙卮俑郀t提高煤比時(shí)，高爐就拿出數(shù)據(jù)上上下下前后左右的申訴提高煤比后燃料比升高，到處叫喊著說(shuō)：“得不償失，高爐做低煤比低燃料比才是降本之道。”
我們需要說(shuō)明的是：我們談高爐高煤比的基礎(chǔ)是燃料比不升高。提高煤比的初心是降低鐵水成本。并不是為了高煤比而再提高焦炭質(zhì)量、提高入爐品位、提高了燃料比。
高質(zhì)量焦炭是需要花錢買的，高的入爐品位礦石也是需要花錢買的，提高煤比如果造成了成本上升，就是違背了最初提高煤比的初心。
如果我們扣除了市場(chǎng)因素、地域因素、資源因素，扣除入爐品位因素而僅僅按照燃料比水平的高低來(lái)核算2019年—2020年上半年高爐成本大概排序，得到的結(jié)果如下：
說(shuō)明：扣除品位因素后，燃料比指標(biāo)排序：沒(méi)有扣除高爐加廢鋼因素：

燃料比校核比對(duì)
序號(hào)	企業(yè)爐號(hào)		爐容		系數(shù)		焦比		焦丁		煤比		燃料比		風(fēng)溫		富氧	品位		燃料比
			m3		t/d.m3		kg/t		kg/t		kg/t		kg/t		℃		%	%		校核
1	元立		1076		2.6		294		21		178		493		1188		6.31	56.48		488.84
2	川威鋼鐵		1750		2.76		345		32		140		517		1200		3.49	54.19		495.9
3	湖北新冶鋼		1780		2.72		313		33		145		485		1194		2.73	58.04		499.54
4	安泰鋼鐵		1250		2.76		325		42		134		501		1182		1.73	57.75		506.41
5	青鋼		1800		2.78		309		36		160		506		1178		2.96	57.26		507.56
6	寶鋼		4907		2.17		296		24		172		493		1221		3.82	58.98		507.59
7	江西新鋼		2500		2.47		342		22		148		509		1210		3.25	56.57		508.35
8	山東富倫		1496		2.63		348		26		134		509		1144		1.47	56.97		508.57
9	福建三鋼		1309		3.1		322		30		154		506		1213		3.62	57.58		510.6
10	馬鋼長(zhǎng)江		1165		3.27		331		30		141		502		1179		2.52	58.39		512.61
11	永鋒淄博張鋼		1350		3.13		373		0		126		498		1124		3.09	58.99		513.36
12	蕪湖新興		1280		3		350		20		144		514		1191		0.99	57.47		517.28
13	石鋼		1080		2.4		333		36		154		522		1152		3.68	56.44		518.07
14	朝陽(yáng)鋼鐵		2600		2.22		311		56		150		535		1175		2.24	57.29		518.68
15	太鋼		3483		2.24		325		25		147		498		1227		4.51	59.83		518.8
16	西林鋼鐵		1175		3.36		368		38		136		539		1130		3.15	54.06		519.8
17	濰坊特鋼		1273		3.01		353		27		140		521		1120		1.63	56.96		519.87
18	天津軋三鋼鐵		1260		2.89		360		25		135		519		1156		3.15	57.24		521.11
19	龍門鋼鐵		1554		2.72		352		28		144		524		1176		2.92	56.66		521.54
20	首鋼遷鋼		3069		2.42		317		36		154		508		1204		3.18	59.04		523
成本校核比對(duì)：
序號(hào)		企業(yè)		爐容		系數(shù)		焦比		焦丁		煤比		燃料比		品位			焦		成本
				m3		t/d.m3		kg/t		kg/t		kg/t		kg/t		%			CSR%		校核
1		元立		1076		2.6		294		21		178		493		56.48			61.58		1941
2		寶鋼		4907		2.17		296		24		172		493		58.98			69.6		2011
3		青鋼		1800		2.78		309		36		160		506		57.26			67.5		2023
4		江西新鋼		2500		2.47		342		22		148		509		56.57			62.93		2025
5		湖北新冶鋼		1780		2.72		313		33		145		485		58.04			69		2025
6		川威鋼鐵		1750		2.76		345		32		140		517		54.19			68		2031
7		山東富倫		1496		2.63		348		26		134		509		56.97			62.37		2038
8		福建三鋼		1309		3.1		322		30		154		506		57.58			68		2039
9		安泰鋼鐵		1250		2.76		325		42		134		501		57.75			65.09		2042
10		龍騰特鋼		1080		3.65		349		17		159		525		57.42			58.97		2042
11		石鋼		1080		2.4		333		36		154		522		56.44			63.69		2045
12		馬鋼長(zhǎng)江		1165		3.27		331		30		141		502		58.39			68		2057
13		蕪湖新興		1280		3		350		20		144		514		57.47			65.24		2058
14		太鋼		3483		2.24		325		25		147		498		59.83			67.4		2058
16		西林鋼鐵		1175		3.36		368		38		136		539		54.06			59.61		2059
17		龍門鋼鐵		1554		2.72		352		28		144		524		56.66			63.18		2062
18		首鋼遷鋼		3069		2.42		317		36		154		508		59.04			67.49		2062
19		濰坊特鋼		1273		3.01		353		27		140		521		56.96			63.49		2062
20		朝陽(yáng)鋼鐵		2600		2.22		311		56		150		535		57.29			67.45		2062

注：按照每提高1%的入爐品位焦比降低7.5kg/t，鐵水成本上升15元/t；
按照每提高焦炭1%的反應(yīng)后強(qiáng)度，焦炭?jī)r(jià)格上升10元/t。
沒(méi)有扣除加廢鋼的高爐，因?yàn)閺U鋼比我們無(wú)法獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
根據(jù)冶金交流中心數(shù)據(jù)，我們得出全國(guó)高爐成本校核。
4用冶金交流中心高爐數(shù)據(jù)分析高煤比
以數(shù)據(jù)說(shuō)話，在信息化和智能化即將到來(lái)煉鐵的今天，數(shù)據(jù)的作用越來(lái)越大。去年我們大家聚會(huì)分析了高爐入爐品位對(duì)利用系數(shù)的影響，得出了當(dāng)入爐品位達(dá)到57%以后，再提高入爐品位不再會(huì)對(duì)提高產(chǎn)量起到促進(jìn)作用。得出了每提高1%的入爐品位可以降低7.5kg/t的數(shù)據(jù)。
這次會(huì)議，我們一起相聚常州，不抱成見(jiàn)、暢所欲言來(lái)探討交流如何提高高煤比，降低鐵水成本。