高炉大型化和竞争力分析探讨-钢铁知识-历史钢铁-世界金属网

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近年来，钢铁工业竞争日趋激烈，工业发达国家为进行结构调整、淘汰落后工艺和设备，降低能耗和生产成本，改善环保，提高市场竞争力，相继建成了 2000m3 级以上大型高炉100多座，高炉最大容积已达 5775m3 。其中，日本和西欧等国家自20世纪80年代以来，建成了一批 4000m 3～5000m3级特大型高炉。生产实践证明，高炉大型化具有生产效率高、降低消耗、节约人力资源、提高铁水质量、减少环境污染等突出优点。

1．国内外高炉大型化概况

据不完全统计，世界上大于 2000m3 高炉超过150座，大于 4000m3 高炉约有40座（其中： 5000m3 级高炉8座）。日本原有60多座高炉，1989年底服役有37座高炉，平均每座容积 3143.4m3 。高炉大型化和结构调整后，2004年服役高炉仅为28座，平均每座高炉容积 3814m3 。川崎制铁千叶6号高炉、水岛4号高炉、新日铁君津3号高炉、名古屋1号高炉、名古屋3号高炉、大分1号高炉，由 4500m 3、3363m3、4063m3、3850m3、3424m3、4158m3分别扩容至 5153m 3、4350m3、4822m3、4650m3、4300m3、4884m3。川崎制铁水岛4号高炉、新日铁君津2号高炉、钢管福山3号高炉、日新钢昊1号高炉、住友金属小仓2号高炉、北海制铁室兰2号高炉也进行了扩容。日本高炉座数减少了，而炉型更加大型化。近来日本没有新建高炉，只是对高炉进行了扩容。日本5大钢铁公司高炉扩容情况见表2；德国蒂森公司与克虏伯公司合并前有9座高炉，合并后减少到6座。高炉座数减少，但总产量并没有减少，高炉单产提高，寿命延长。近年我国重点大中型企业高炉结构情况（座数）见表3。我国小高炉多，单炉产量低，布局分散，高炉结构不合理，技术装备水平低，在未来几年，需淘汰1亿吨左右落后炼铁生产能力。随着原、燃料费用和人力资源费用与国际市场逐步接轨，环保要求日益苛刻，小高炉竞争力逐渐弱化。只有在能耗、劳动生产率、环保和生铁质量等方面提高竞争能力，否则将因竞争力差而被市场淘汰。

表1 世界 4000m3 级大型高炉

国家	企业名称	炉号	容积（m3）
日本（20座）	新日本钢铁公司君津厂	4	5555
	新日本钢铁公司君津厂	3	4822
	新日本钢铁公司名古屋厂	1	4650
	新日本钢铁公司名古屋厂	3	4300
	新日本钢铁公司户畑厂	4	4250
	新日本钢铁公司大分厂	1	4884
	新日本钢铁公司大分厂	2	5775
	JFE（日本钢管公司）京浜厂	1	4907
	JFE（日本钢管公司）京浜厂	2	4052
	JFE（日本钢管公司）福山厂	4	4288
	JFE（日本钢管公司）福山厂	5	4664
	JFE（川崎钢铁公司）千叶厂	6	5153
	JFE（川崎钢铁公司）水岛厂	2	4100
	JFE（川崎钢铁公司）水岛厂	3	4359
	JFE（川崎钢铁公司）水岛厂	4	5005
	住友金属工业公司鹿岛厂	1	5370
	住友金属工业公司鹿岛厂	2	4800
	住友金属工业公司鹿岛厂	3	5050
	神户制钢公司加古川厂	1	4550
	神户制钢公司加古川厂	3	4500
中国（9座）	宝钢（集团）公司炼铁厂	1	4063
	宝钢（集团）公司炼铁厂	2	4063
	宝钢（集团）公司炼铁厂	3	4350
	宝钢（集团）公司炼铁厂	4	4350
	太原钢铁（集团）公司	5	4350
	马钢（集团）公司	1	4080
	马钢（集团）公司	2	4080
	京唐钢铁联合有限公司	1	5500
	京唐钢铁联合有限公司	2	5500
韩国（1座）	浦项钢铁公司光阳厂	2	4350
法国（2座）	Arcelor公司（于齐诺尔）敦刻尔克厂	1	4587
法国（2座）	Arcelor公司（于齐诺尔）敦刻尔克厂	4	4265
荷兰（2座）	霍高文钢铁公司艾默伊登厂	3	4540
荷兰（2座）	霍高文钢铁公司艾默伊登厂	7	4450
意大利（1座）	里瓦集团塔兰托厂	5	4335
德国（2座）	蒂森钢铁公司斯韦尔根厂	1	4416
德国（2座）	蒂森钢铁公司斯韦尔根厂	2	5513
俄罗斯（1座）	谢韦尔钢铁公司（切列巴维兹）	5	5580
乌克兰（1座）	克里沃罗格钢铁公司	9	5026
合计	39座

高炉大型化是建立在精料、富氧喷煤、高顶压、高风温、高炉长寿和低硅低硫冶炼等技术基础上。普遍采用无料钟布料、薄壁内衬、炉顶余压发电、热风炉双预热、铜冷却壁、炉渣粒化装置、高风温长寿型热风炉、软水密闭循环冷却系统、高炉冶炼专家系统等现代化工艺和装备。高炉大型化与投资主体融资水平、企业产品定位、原燃料条件及供应、市场产品定位等因素有关。高炉大型化对原、燃料要求、技术经济指标、经济效益和运行成本等方面行对比分析如下： 2．1原、燃料要求

精料是大型高炉高产、优质、低耗、长寿与环境友好的物质基础，是高炉炼铁工艺中最重要的一项关键技术。随着高炉大型化，对原燃料质量、合理炉料结构等要求日益苛刻。高炉越大，对原、燃料质量要求越高。焦炭强度，尤其是高温强度（反应后强度CSR和反应性 CRI）是建设大型高炉考虑的首要因素。目前，大中型焦炉配备了干熄焦工艺工艺，改善了焦炭质量。大型高炉对原燃料质量要求见表4。

根据前苏联的资料，高炉大型化经济效益显著。其经济效益比较见表6。成本是钢铁行业最重要的竞争要素，成本优先历来是钢铁企业首选的竞争策略。国内不同级别高炉运行成本对比见表7。

高炉竞争力分析主要体现在能耗、环保、劳动生产率、生铁成本和质量等几个方面。

（1）新建大型高炉。如京唐钢铁联合有限公司新建2座 5500m3 高炉；宝钢新建4#高炉（ 4350m3 ）；武钢、天钢新建 3200m3 高炉；沙钢新建 2500m3 高炉等。

（2）淘汰落后，以新替旧，以大替小，实现高炉大型化。如鞍钢建2座 3200m3 高炉取代7座600～1000m3高炉；涟钢建2座 2200m3 高炉取代 300m3 高炉；马钢建2座 2500m3 高炉淘汰 300m3 级高炉等。

（3）大修扩容改造。如本钢5#高炉由 2000m3 大修扩容至 2600m3 ；包钢1#高炉由 1513m3 大修扩容至 2200m3 ；武钢1#高炉由 1386m3 大修扩容至 2200m3 。新钢7#高炉由 600m3 大修扩容至 1050m3 ；湘钢1#高炉、酒钢2#高炉均由 750m3 大修扩容至 1000m3 等。

（4）整体推移大修扩容改造。如唐钢2#高炉（ 1260m3 ）、邯钢5#高炉（ 1260m3 ）采用整体推移技术大修扩容至 2000m3 。

（5）采用熔融还原或直接还原等新工艺替代 1000m3 以下的高炉。我国74家重点钢铁企业中，现有18家建在省会城市，有34家建在百万以上人口的大城市，不仅造成了城市环境容量的压力，也制约了企业自身的发展。采用流程短、生产灵活性强、环境污染小的熔融还原或直接还原工艺，替代 1000m3 以下高炉。宝钢集团浦钢公司搬迁采用Corex C-3000工艺，成为世界上第一座年产150万吨铁水熔融还原装置。首钢与美国纽柯公司、澳大利亚力拓公司、日本三菱公司四方共同出资进行Hismelt熔融还原的研究，在澳大利亚投产的年产80万吨铁水的熔融还原厂，目前已经进入设备试车阶段。2003年，莱钢集团公司与澳大利亚力拓集团签署了“莱钢－力拓Hismelt设备工艺许可协议”，引进直接Hismelt熔融还原技术，标志着使用直接熔融还原工艺的新型炼铁厂将在莱钢诞生。石钢和日本神户制钢有限公司签订了成立年产50万吨铁水煤基直接还原铁合资公司的意向书，采用神户制钢和其子公司Midrex公司开发的Fastmelt工艺。

（1）根据发改委第35号令《钢铁产业发展政策》中产业技术政策规定：高炉有效容积达到 1000立方米及以上，新上项目高炉必须同步配套余压发电装置和煤粉喷吹装置。沿海深水港地区建设钢铁项目，高炉有效容积要大于 3000立方米。

（2）重视企业总体规划的工作，注意前后工序和整体生产能力的协调与配套。我国目前高炉生产大致分为三个层次，重点大中型企业以 1000m3 以上高炉为主，地方骨干企业以300～1000m3高炉为主，地方及小民营企业以 300m3 以下高炉为主。对此，在企业总体规划中，统筹考虑生产规模、投资、总图位置和资源供应情况，以大替小，以新替旧，逐步实现高炉大型化。如企业在技术改造时淘汰2～3座 300m3 级的高炉改造为1座 1000m3 级高炉； 600m3 级高炉大修扩容至 1000m3 高炉； 1000m3 级高炉采用整体推移技术扩容至 2000m3 级高炉。高炉大型化后，单一企业高炉座数以2～3座为宜。

（3） 1000m3 以上的大型高炉应配备富氧喷煤、高炉炉顶余压发电（TRT）、热风炉煤气和助燃空气双预热等节能降耗措施，以降低炼铁的能耗和生产成本。上游工序应配备干熄焦、烧结余热回收等设备。

（4）高炉大型化要以原燃料条件相适应。高炉大型化对原燃料条件提出更苛刻要求，尤其是对焦炭质量的要求，否则为大型化而大型化效果会适得其反。

（5）大型高炉应配备出铁场及原料系统等除尘设施，对瓦斯灰、除尘灰和炉渣等进行资源综合利用，以实现环境友好和可持续发展，达到循环经济的要求。

（6）高炉大型化要实现高炉长寿， 1000m3 以上高炉一代炉龄无中修设计寿命应达到12～20年，热风炉寿命达20年。只有长寿才能达到提高经济效益的目的。

《钢铁产业发展政策》中产业技术政策规定：新建高炉有效容积达到1000立方米及以上。高炉大型化和结构调整为大势所趋。我国钢铁企业联合重组、兼并，提高产业集中度和迁建改造为高炉大型化提供了契机。

（1）高炉大型化关键和核心是提高效率、降低能耗和成本，改善环保，提高市场竞争力。

（2）高炉大型化首先必须考虑企业的融资能力及资源供应情况，特别是原料和燃料的品质。还需考虑生产能力平衡、生产效率、技术装备水平、煤气平衡、备品备件配套及生产管理等因素。

（3）高炉大型化可通过扩容改造、原地或易地大修等途径实现。也可采用熔融还原或直接还原新工艺（采用Corex、Hismelt、Fastmelt等熔融还原或直接还原工艺替代 1000m3 级以下高炉）。（冶金工业规划研究院刘文权）

公司	厂名和炉号	建设期	炉容变化（m3）
新日铁	君津2#高炉	1994年2月～1994年11月	2884→3273
新日铁	君津4#高炉	2003年5月	5151→5555
日本钢管	京滨2#高炉	2004年3月	4052→5000
日本钢管	福山2#高炉	2005年	4664→5500
川崎钢铁	千叶6#高炉	1998年3月～1998年5月	4500→5153
	水岛4#高炉	2001年10月～2002年1月	4826→5005
	水岛2#高炉	2003年9月～2003年11月	2857→4100
住友金属	小仓2#高炉	2000年4月～2002年4月	1850→2150
	鹿岛2#高炉	1990年1月	4080→4800
	鹿岛新1#高炉	2002年5月～2004年	3680→5370
日新钢铁	昊厂高炉	2001年4月～2003年11月	1650→2080

容积分类	1999年	2000年	2001年	2002年	2003年	2004年
≥ 2000m3	18	19	19	21	24	32
1000～ 1836m3	25	27	28	29	30	42
400～ 983m3	22	22	24	27	39	55
294～ 398m3	106	109	112	125	145	154
共计	171	177	183	202	238	283

项目	质量指标	单位	≥ 4000m3	1000m3 ～ 4000m3
综合矿	入炉品位	%	≥60	≥58
烧结矿	TFe	%	≥59	≥56
	SiO2	%	≤5	≤7
	粒度＜ 5mm	%	≤3	≤5
	转鼓指数ISO（ 6.3mm ）	%	≥65	≥72
	低温还原粉化率 RDI（ -3mm ）	%	≤40	≤40
球团	TFe	%	≥65	≥63
球团	常温耐压强度	N/个球	≥2500	≥2000
焦炭	M40	%	≥85	≥82
	M10	%	≤6	≤8
	灰分	%	＜10	≤12
	S	%	＜0.6	＜0.7
	CRI（反应性）	%	＜25	＜28
	CSR（反应后强度）	%	＞65	＞60

项目	单位	≥ 4000m3	1000m3 ～ 4000m3
利用系数	t/(m3.d)	≥2.2	≥2.0
入炉焦比	kg/t	≤310	≤360
煤比	kg/t	200～250	150～200
风温	℃	≥1250	≥1200
炉顶压力	MPa	≥0.25	≥0.20
渣量	kg/t	≤250	≤300
高炉寿命（一代无中修）	年	≥20	≥15

高炉容积（m3）	1033	2000	2700	5000
生产率	100	167	212	409.5
劳动生产率	100	167	212	300
单位投资	100	84.5	76.5	70.1
生铁成本	100	98.4	97.1	－

项目	单位	＜ 1000m3	1000m3	2000m3	4000m3
工序能耗*	元/t	450	424	430	390
吨铁人工工资	元/t	11.67	7	3.5	2
固定资产成本	万元	24000	37500	80000	180000
预计使用年限	年	10	12	14	16
吨铁折旧费	元/t	40	31.25	28.57	32.14
产量	万t/年	60	100	200	350
吨铁维修费	元/t	28	26.25	20.4	26.23
吨铁成本**	元/t	529.67	489.5	482.47	450.37

炉型	工序能耗，kgce/t		粉尘排放，kg/t	劳动生产率，t/人.年
高炉	＜ 1000m3	433~528	0.15~4.0	52~83
	1000~ 2000m3	427~477	0.12~0.57	54~118
	3200~ 4350m3	395	0.07	647

铁精粉	生铁
不锈钢	废钢
建筑钢材	中厚板
薄板	型材
钢管	涂镀
钢坯	带钢
硅钢	特钢
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