我国炼铁发展前景及面临的挑战
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
近十年来， 相对国外生铁长期保持 4 亿 t 左右 的总量不变，我国生铁产量的变化是巨大的（见 图 1）。 生铁产量的激增不仅支撑了我国钢产量 的增长，而且带动了全球铁矿业经济的快速发展。 当前我国巨大的生铁生产规模已成为影响世界炼 铁生产和全球铁矿生产的主要因素。
高炉的操作指标不断改善， 主要体现在高炉 风温和煤比的提高及燃料比的降低， 见图 2 所 示［1］，高炉寿命得到普遍延长。 特别是近些年，在
1.1 生产工艺 我国炼铁生产全部是高炉生产流程。 高炉工
艺因其成熟、高效以及能力巨大的优势，一直保持 着垄断地位。 Corex 熔融还原工艺曾在国内建成两
-1-
沙永志: 我国炼铁发展前景及面临的挑战
套生产装置，但未能持续生产。 虽曾建成多条煤基 直接还原铁回转窑生产线，但均已停产。 前些年所 建的数套转底炉直接还原装置均用于处理钢铁粉 尘或特殊矿，其产品不是用于炼钢的原料。 1.2 生产状况 1.2.1 高炉生产
我国炼铁厂遍及除西藏和海南的全国各地， 而且许多是在城市的边缘，甚至是在城市之中。 近 年来，炼铁的环保改造取得显著进步，一些企业的 清洁生产程度达到世界领先水平。 然而，不可否认 的是，许多炼铁厂的污染物排放控制水平还很低， 包括出铁场的粉尘未得到有效控制， 烧结烟气的 污染物处理不理想， 缺乏有效的污染物排放监控 手段， 尤其是对炼铁工序 PM2.5 的排放状况缺乏 认识，更未采取有针对性的控制。 在国家采取各种 措施大力解决日益严重的大气雾霾天气的过程 中，处于相当被动的地位。
Abstract： Although the scale of the ironmaking industry in China is tremendous while the ironmaking facilities and production indexes are advanced, there are some shortcomings in the consumption of energy resources and clean production. However, the ironmaking production will still rely on the blast furnace process in the future in China. The production capacity of ironmaking in the short run can be about 700 million tons of hot metal per year due to the limits of the production output of crude steel and the ratio of iron to steel. At present the main challenges confronted with the ironmaking industry include the quality and varieties of various raw materials and fuels and the frequent fluctuation of their prices, effective control of the ironmaking cost as well as the clean ironmaking production. Facing these challenges, countermeasures are proposed, including optimizing the burden structure, building the modern concept for operation of the BF and systematically applying all kinds of processes or technologies on energy saving and emission reduction.
2015 年第 2 期
鞍钢技术
ANGANG TECHNOLOGY
总第 392 期
我国炼铁发展前景及面临的挑战
沙永志 （中国钢研新冶高科技集团有限公司， 北京 100081）
源自文库
摘要： 我国炼铁工业规模巨大，装备和生产指标先进，但在能耗和清洁生产方面尚存在不
足。 未来我国的炼铁生产仍将依靠高炉流程。 受钢产量和铁钢比的影响，其短期的生产规模将
未来的钢产量取决于我国的钢材消费量变 -3-
沙永志: 我国炼铁发展前景及面临的挑战
《鞍钢技术》2015 年第 2 期 总第 392 期
图 5 建国以来我国钢铁产量的变化
化，进口钢材量变化及出口钢材量的变化。 近十年来，我国钢材消费量逐年增加，见图 6。
人均钢材消费已达 545 kg,处于世界先进水平。 国 家工信部预测，2015 年我国的钢材消费将达 7.5 亿t， 2015~2020 年，逐步达到 7.7~8.2 亿 t/a。
鞍钢技术
ANGANG TECHNOLOGY
总第 392 期
质量变差及供应稳定性严重恶化的情况下， 通过 采取厚料厚料层烧结及链篦机-回转窑等先进工 艺和技术， 实现了优质低成本烧结矿和球团矿的 生产，保证了高炉炼铁良好指标的实现，见图 4。
图 3 我国高炉炉料结构的变化
264 台，占总烧结面积的 70%以上。 我国的球团生产设备得到优化， 先进的链篦
《鞍钢技术》2015 年第 2 期 总第 392 期
钢铁产能过剩及原燃料质量下降的恶劣形势下， 各炼铁厂采取各种措施， 保持生铁加工成本不断 下降。
图 1 国内外生铁产量变化
（a） 高炉利用系数变化； （b） 鼓风温度变化； （c） 煤比变化； （d） 焦比及燃料比变化 图 2 2001~2013 年我国重点企业高炉操作指标的变化
1.2.2 烧结矿及球团矿生产 为支撑我国巨大的高炉炼铁生产， 我国的烧
结矿和球团矿生产保持同步增加。 2014 年，估算 -2-
烧结矿产量达到 8 亿 t，球团矿产量达到 2.4 亿 t。 高炉的炉料结构得到明显改善，见图 3。 球团矿的 比例显著增加，达到 20%以上。 同时，在铁矿原料
2015 年第 2 期
图 4 重点企业烧结矿转鼓强度
1.2.3 焦炭生产 我国焦炭生产很好满足了高炉炼铁的需要。
2014 年生产焦炭 4.77 亿 t， 其中钢铁联合企业所 产焦炭约占 1/3。 随着焦炉大型化、干熄焦、煤调湿 以及顶装焦技术的应用，焦炭质量得到保证，焦炭 价格持续下降。 1.3 生产设备
近年来， 我国建设投产了大批中型和大型高 炉。 现已有 4000 m3 以上高炉 18 座，1000 m3 以上 300 余座，另有多座 5000 m3 高炉在建设中。 高炉 的大型化取得显著进步。 估算高炉产能达到 9 亿 t， 甚至更多。 我国高炉总体装备和控制水平处于世 界领先水平。
驱动我国钢产量增加的另一因素是钢材出 口。 自 2009 年达到低谷以来，钢材出口量逐年快 速增加，见图 7。 2014 年钢材出口量达到创纪录 的 9 378 万 t。
虽然钢材出口面临着出口国的不同贸易壁 垒， 但从总的趋势来看， 由于我国钢材供应的量 大、面广、低价，在世界市场具有强大竞争力。 因 此，有理由相信我国的钢材出口量将保持不断增 长。 以 2015~2020 年保持 9 000 万 t 出口钢材量计
我国的烧结机大型化进步显著， 除了有 660 m2 世界最大的烧结机外，大于 100 m2 烧结机数量约
2 我国炼铁工业发展前景
2.1 炼铁生产工艺 我国非高炉炼铁工艺仍在开发应用过程中，
包 括 Corex 装 置 的 搬 迁 以 及 Finex 工 艺 的 应 用 尝 试。 然而，考虑到高炉炼铁工艺的成熟和高效性， 特别是现已处于炼铁产能严重过剩阶段， 加之我 国的资源特点， 使各种非高炉炼铁工艺难以获得 足够的发展空间。 毫无疑问，高炉工艺仍将长期在 我国未来炼铁工业中占据垄断地位。 2.2 炼铁生产规模
维持在 7 亿/a 左右。炼铁面临的主要挑战是在原燃料品种质量及价格的频繁波动，炼铁生产成
本的有效控制以及清洁生产等。 对应的措施是：优化炉料结构，建立现代化高炉操作理念以及
系统应用各项节能减排工艺技术。
关键词： 炼铁；高炉；炼铁环保
中图分类号： TF5
文献标识码： A
文章编号： 1006-4613（2015）02-0001-08
Perspective and Challenges of Ironmaking in China
Sha Yongzhi （New Metallurgy Hi-tech Group Co., Ltd． of Central Iron & Steel Research Institute，
Beijing 100081，China）
沙永志，教授，现任中国钢研新冶高科技集团副总经理，中国 金属学会炼铁分会副主任委员。 E-mail: shayzh17@126.com
本文从我国的炼铁基本状况和需求出发， 分析未 来炼铁的生产规模变化、 面临的挑战及应采取的 措施，以期抛砖引玉，与行业专家同仁共谋发展 良策。
1 我国炼铁工业的基本状况
机-回转窑工艺装备已占总产量的 55%以上。 年产 400 万 t 的带式机装置已稳定运行 3 年多，落后的 竖炉工艺正在被淘汰。
焦炉的大型化发展迅速。 新建的顶装焦炉均 为 6 m 以上，捣固焦炉在 5.5 m 以上。
总体评价， 我国的炼铁设备已基本实现大型 化和现代化，无需投入进行大规模改造。 1.4 环保状况
在产能过剩的情况下， 未来炼铁产量的变化 是备受行业内外关注的。 影响未来炼铁生产规模 变化的因素主要是钢产量需求和铁钢比变化。 对 二者的变化简要分析如下。 2.2.1 未来钢产量的变化
长期以来， 我国每年的铁产量一直保持着与 钢产量一致的水平，即产多少钢就需要多少铁，见 图 5。近年来，虽然二者之间有所差距，但钢产量仍 将是决定铁产量的最主要因素。
图 6 2004~2013 年我国表观钢材消费量
我 国 进 口 钢 材 量 已 从 最 高 的 3 600 万 t （2003 年 ） 逐 步 降 低 到 近 几 年 的 1 500 万 t 左 右 （2014 年为 1 451 万 t）。 我国的钢材市场占有率 (自给率)在不断提高，已达到 98%以上。 未来的进 口钢材量仍将保持略有下降的趋势。 因此，如果未 来我国的钢材消费达到 8 亿 t/a， 即使以目前的市 场占有率不变估算，需要粗钢产量达 8.3 亿 t 左右。
综合分析，未来我国保持 8.5~9 亿 t 的粗钢产 量有相当的现实性。 国外一些著名铁矿公司甚至 纷纷给出高达 10~11 亿 t 钢的更乐观预测。 当然， 如果国内经济出现停滞，或出口受限，钢产量出现 下滑也是情理之中的。 2.2.2 未来铁钢比的变化
-4-
图 7 2004~2014 年我国出口钢材量
算，带动粗钢产量增加 9 600 万 t。 按上述数据推算，2015~2020 年期间，我国粗
钢产量应达到 8.5~9.0 亿 t。 因此，未来的时间里， 只要我国的经济保持平稳发展， 我国的钢产量将 维持在高位运行。 而钢材出口量的增加甚至会促 进钢产量的进一步提高。 随着我国钢铁工业的快 速发展， 我国钢产量在全球钢产量中的比例已从 十年前的不足 20%到目前的 50%。 鉴于钢铁厂建 设所需的巨大投资、 钢铁生产的高昂运行费用以 及全球钢铁行业的产能过剩、利润下滑，国外新建 钢铁厂的数量锐减，许多在建项目进展缓慢。 因此， 预测我国钢产量在全球中的高比例将会持续下去。
Key words： ironmaking; BF; environmental protection in ironmaking
我国的钢铁工业是以高炉—转炉流程为主的 生产过程。 2014 年我国钢产量达 8.227 亿 t，占世 界总产量的 49.5%，生铁产量达 7.116 亿 t，占世界 总量的 60.3%。 面临着钢铁产能过剩的现状以及 日益严格的环保要求， 确定我国正确的炼铁工业 发展方向不仅是各钢铁生产企业自身的需求，更 是支撑我国钢铁工业整体健康发展的重要基础。
高炉的操作指标不断改善， 主要体现在高炉 风温和煤比的提高及燃料比的降低， 见图 2 所 示［1］，高炉寿命得到普遍延长。 特别是近些年，在
1.1 生产工艺 我国炼铁生产全部是高炉生产流程。 高炉工
艺因其成熟、高效以及能力巨大的优势，一直保持 着垄断地位。 Corex 熔融还原工艺曾在国内建成两
-1-
沙永志: 我国炼铁发展前景及面临的挑战
套生产装置，但未能持续生产。 虽曾建成多条煤基 直接还原铁回转窑生产线，但均已停产。 前些年所 建的数套转底炉直接还原装置均用于处理钢铁粉 尘或特殊矿，其产品不是用于炼钢的原料。 1.2 生产状况 1.2.1 高炉生产
我国炼铁厂遍及除西藏和海南的全国各地， 而且许多是在城市的边缘，甚至是在城市之中。 近 年来，炼铁的环保改造取得显著进步，一些企业的 清洁生产程度达到世界领先水平。 然而，不可否认 的是，许多炼铁厂的污染物排放控制水平还很低， 包括出铁场的粉尘未得到有效控制， 烧结烟气的 污染物处理不理想， 缺乏有效的污染物排放监控 手段， 尤其是对炼铁工序 PM2.5 的排放状况缺乏 认识，更未采取有针对性的控制。 在国家采取各种 措施大力解决日益严重的大气雾霾天气的过程 中，处于相当被动的地位。
Abstract： Although the scale of the ironmaking industry in China is tremendous while the ironmaking facilities and production indexes are advanced, there are some shortcomings in the consumption of energy resources and clean production. However, the ironmaking production will still rely on the blast furnace process in the future in China. The production capacity of ironmaking in the short run can be about 700 million tons of hot metal per year due to the limits of the production output of crude steel and the ratio of iron to steel. At present the main challenges confronted with the ironmaking industry include the quality and varieties of various raw materials and fuels and the frequent fluctuation of their prices, effective control of the ironmaking cost as well as the clean ironmaking production. Facing these challenges, countermeasures are proposed, including optimizing the burden structure, building the modern concept for operation of the BF and systematically applying all kinds of processes or technologies on energy saving and emission reduction.
2015 年第 2 期
鞍钢技术
ANGANG TECHNOLOGY
总第 392 期
我国炼铁发展前景及面临的挑战
沙永志 （中国钢研新冶高科技集团有限公司， 北京 100081）
源自文库
摘要： 我国炼铁工业规模巨大，装备和生产指标先进，但在能耗和清洁生产方面尚存在不
足。 未来我国的炼铁生产仍将依靠高炉流程。 受钢产量和铁钢比的影响，其短期的生产规模将
未来的钢产量取决于我国的钢材消费量变 -3-
沙永志: 我国炼铁发展前景及面临的挑战
《鞍钢技术》2015 年第 2 期 总第 392 期
图 5 建国以来我国钢铁产量的变化
化，进口钢材量变化及出口钢材量的变化。 近十年来，我国钢材消费量逐年增加，见图 6。
人均钢材消费已达 545 kg,处于世界先进水平。 国 家工信部预测，2015 年我国的钢材消费将达 7.5 亿t， 2015~2020 年，逐步达到 7.7~8.2 亿 t/a。
鞍钢技术
ANGANG TECHNOLOGY
总第 392 期
质量变差及供应稳定性严重恶化的情况下， 通过 采取厚料厚料层烧结及链篦机-回转窑等先进工 艺和技术， 实现了优质低成本烧结矿和球团矿的 生产，保证了高炉炼铁良好指标的实现，见图 4。
图 3 我国高炉炉料结构的变化
264 台，占总烧结面积的 70%以上。 我国的球团生产设备得到优化， 先进的链篦
《鞍钢技术》2015 年第 2 期 总第 392 期
钢铁产能过剩及原燃料质量下降的恶劣形势下， 各炼铁厂采取各种措施， 保持生铁加工成本不断 下降。
图 1 国内外生铁产量变化
（a） 高炉利用系数变化； （b） 鼓风温度变化； （c） 煤比变化； （d） 焦比及燃料比变化 图 2 2001~2013 年我国重点企业高炉操作指标的变化
1.2.2 烧结矿及球团矿生产 为支撑我国巨大的高炉炼铁生产， 我国的烧
结矿和球团矿生产保持同步增加。 2014 年，估算 -2-
烧结矿产量达到 8 亿 t，球团矿产量达到 2.4 亿 t。 高炉的炉料结构得到明显改善，见图 3。 球团矿的 比例显著增加，达到 20%以上。 同时，在铁矿原料
2015 年第 2 期
图 4 重点企业烧结矿转鼓强度
1.2.3 焦炭生产 我国焦炭生产很好满足了高炉炼铁的需要。
2014 年生产焦炭 4.77 亿 t， 其中钢铁联合企业所 产焦炭约占 1/3。 随着焦炉大型化、干熄焦、煤调湿 以及顶装焦技术的应用，焦炭质量得到保证，焦炭 价格持续下降。 1.3 生产设备
近年来， 我国建设投产了大批中型和大型高 炉。 现已有 4000 m3 以上高炉 18 座，1000 m3 以上 300 余座，另有多座 5000 m3 高炉在建设中。 高炉 的大型化取得显著进步。 估算高炉产能达到 9 亿 t， 甚至更多。 我国高炉总体装备和控制水平处于世 界领先水平。
驱动我国钢产量增加的另一因素是钢材出 口。 自 2009 年达到低谷以来，钢材出口量逐年快 速增加，见图 7。 2014 年钢材出口量达到创纪录 的 9 378 万 t。
虽然钢材出口面临着出口国的不同贸易壁 垒， 但从总的趋势来看， 由于我国钢材供应的量 大、面广、低价，在世界市场具有强大竞争力。 因 此，有理由相信我国的钢材出口量将保持不断增 长。 以 2015~2020 年保持 9 000 万 t 出口钢材量计
我国的烧结机大型化进步显著， 除了有 660 m2 世界最大的烧结机外，大于 100 m2 烧结机数量约
2 我国炼铁工业发展前景
2.1 炼铁生产工艺 我国非高炉炼铁工艺仍在开发应用过程中，
包 括 Corex 装 置 的 搬 迁 以 及 Finex 工 艺 的 应 用 尝 试。 然而，考虑到高炉炼铁工艺的成熟和高效性， 特别是现已处于炼铁产能严重过剩阶段， 加之我 国的资源特点， 使各种非高炉炼铁工艺难以获得 足够的发展空间。 毫无疑问，高炉工艺仍将长期在 我国未来炼铁工业中占据垄断地位。 2.2 炼铁生产规模
维持在 7 亿/a 左右。炼铁面临的主要挑战是在原燃料品种质量及价格的频繁波动，炼铁生产成
本的有效控制以及清洁生产等。 对应的措施是：优化炉料结构，建立现代化高炉操作理念以及
系统应用各项节能减排工艺技术。
关键词： 炼铁；高炉；炼铁环保
中图分类号： TF5
文献标识码： A
文章编号： 1006-4613（2015）02-0001-08
Perspective and Challenges of Ironmaking in China
Sha Yongzhi （New Metallurgy Hi-tech Group Co., Ltd． of Central Iron & Steel Research Institute，
Beijing 100081，China）
沙永志，教授，现任中国钢研新冶高科技集团副总经理，中国 金属学会炼铁分会副主任委员。 E-mail: shayzh17@126.com
本文从我国的炼铁基本状况和需求出发， 分析未 来炼铁的生产规模变化、 面临的挑战及应采取的 措施，以期抛砖引玉，与行业专家同仁共谋发展 良策。
1 我国炼铁工业的基本状况
机-回转窑工艺装备已占总产量的 55%以上。 年产 400 万 t 的带式机装置已稳定运行 3 年多，落后的 竖炉工艺正在被淘汰。
焦炉的大型化发展迅速。 新建的顶装焦炉均 为 6 m 以上，捣固焦炉在 5.5 m 以上。
总体评价， 我国的炼铁设备已基本实现大型 化和现代化，无需投入进行大规模改造。 1.4 环保状况
在产能过剩的情况下， 未来炼铁产量的变化 是备受行业内外关注的。 影响未来炼铁生产规模 变化的因素主要是钢产量需求和铁钢比变化。 对 二者的变化简要分析如下。 2.2.1 未来钢产量的变化
长期以来， 我国每年的铁产量一直保持着与 钢产量一致的水平，即产多少钢就需要多少铁，见 图 5。近年来，虽然二者之间有所差距，但钢产量仍 将是决定铁产量的最主要因素。
图 6 2004~2013 年我国表观钢材消费量
我 国 进 口 钢 材 量 已 从 最 高 的 3 600 万 t （2003 年 ） 逐 步 降 低 到 近 几 年 的 1 500 万 t 左 右 （2014 年为 1 451 万 t）。 我国的钢材市场占有率 (自给率)在不断提高，已达到 98%以上。 未来的进 口钢材量仍将保持略有下降的趋势。 因此，如果未 来我国的钢材消费达到 8 亿 t/a， 即使以目前的市 场占有率不变估算，需要粗钢产量达 8.3 亿 t 左右。
综合分析，未来我国保持 8.5~9 亿 t 的粗钢产 量有相当的现实性。 国外一些著名铁矿公司甚至 纷纷给出高达 10~11 亿 t 钢的更乐观预测。 当然， 如果国内经济出现停滞，或出口受限，钢产量出现 下滑也是情理之中的。 2.2.2 未来铁钢比的变化
-4-
图 7 2004~2014 年我国出口钢材量
算，带动粗钢产量增加 9 600 万 t。 按上述数据推算，2015~2020 年期间，我国粗
钢产量应达到 8.5~9.0 亿 t。 因此，未来的时间里， 只要我国的经济保持平稳发展， 我国的钢产量将 维持在高位运行。 而钢材出口量的增加甚至会促 进钢产量的进一步提高。 随着我国钢铁工业的快 速发展， 我国钢产量在全球钢产量中的比例已从 十年前的不足 20%到目前的 50%。 鉴于钢铁厂建 设所需的巨大投资、 钢铁生产的高昂运行费用以 及全球钢铁行业的产能过剩、利润下滑，国外新建 钢铁厂的数量锐减，许多在建项目进展缓慢。 因此， 预测我国钢产量在全球中的高比例将会持续下去。
Key words： ironmaking; BF; environmental protection in ironmaking
我国的钢铁工业是以高炉—转炉流程为主的 生产过程。 2014 年我国钢产量达 8.227 亿 t，占世 界总产量的 49.5%，生铁产量达 7.116 亿 t，占世界 总量的 60.3%。 面临着钢铁产能过剩的现状以及 日益严格的环保要求， 确定我国正确的炼铁工业 发展方向不仅是各钢铁生产企业自身的需求，更 是支撑我国钢铁工业整体健康发展的重要基础。