摘  要  2017年是湛江鋼鐵全面建成投產的第一個完整之年，更是檢驗湛江鋼鐵發展能力和競爭優勢的關鍵之年。湛江鋼鐵面對各方面的挑戰和考驗，出色完成了各項指標，創造了國內千萬噸級鋼鐵企業從投產到“四達”的最快記錄。湛江鋼鐵煉鐵廠緊緊圍繞公司“四達”目標，在穩定高爐生產順行的前提下，鐵前各個工序結合初步設計和工藝實踐優化，全面推進達產和各項技術指標達標。本文簡要介紹了2017年湛江鋼鐵鐵前系統圍繞兩座高爐穩定順行達產開展的主要工作，以及產能發揮、主要技術經濟指標達標和能源環保方面取得的實績。

關鍵詞  煉鐵系統  穩定生產  四達

1  前言

寶鋼湛江鋼鐵有限公司（以下簡稱湛鋼）下設煉鐵廠、煉鋼廠、熱軋廠、厚板廠和冷軋廠，是從焦化、燒結、球團、高爐、轉爐至軋鋼的全流程鋼鐵聯合企業。面對原燃料日趨劣化、冶煉要求降低能源消耗、控制污染物排放和降低鐵水生產成本的新挑戰，湛鋼鐵前系統各工序在傳承寶鋼股份煉鐵廠圍繞大型高爐穩定順行生產經驗的基礎上，結合采用的新技術以及自身條件，摸索適合湛鋼煉鐵各工序的科學高效管理措施和綜合操作制度與參數。在全面建成投產的第一年，鐵前系統以高爐爐況穩定為中心開展了一系列的工作，通過資源優化配置、能源有效利用和整體協調，實現“達產、達標、達效、達耗”，實現持續穩定高效綠色生產。

2  湛鋼煉鐵系統基本概況

湛鋼煉鐵系統建有大型綜合原料場，2臺550m2 燒結機，4座65孔7m 焦爐及煤氣精制，1套500萬t鏈篦機-回轉窯球團生產線，2座5050m3高爐，設計年產鐵水823萬t。

2.1  原料工序

原料場主要承擔了各個工序所需散狀原燃料的裝卸、貯存、加工和輸送任務，湛鋼原料單元的混勻料場和1個原料貯存料場和1個煤貯存料場均采取了半封閉式B型料場，2個煤貯存料場采用了全封閉式D型料場，封閉式料場可有效降低揚塵和氣候帶來的原燃料水分波動；1個貯存鐵礦粉的條形露天堆場，增設了20m高的防風網，減小起塵率，有效阻擋粉塵遷移。湛鋼原料單元設計原燃料年作業量3470萬噸，擁有285條皮帶輸送機，皮帶總長60公里，原燃料輸送采用封閉式皮帶機通廊輸送（約2.6km）和轉運站微霧抑塵裝置來控制粉塵污染，此新工藝減少了粉塵的收集和輸送，直接在源頭抑制粉塵的擴散。同時配備了勻礦堆積系統和原燃料破碎篩分系統，以滿足各工序生產需求。此外，湛鋼還設置了含鐵固廢處理中心，包括均質化、冷壓塊和轉底爐產線，能有效地回收全廠含鐵固廢塵泥返生產再利用。

2.2  燒結工序

湛鋼燒結工序配置了2臺550m3帶式抽風燒結機，兩臺燒結機系統采用對稱布置，燒結礦設計最大產能可達到1226萬噸/年。燒結機機尾選用了液密封環冷機冷卻燒結礦，余熱鍋爐主要對液密封環冷機高溫段和中低溫段的余熱回收中溫中壓蒸汽和低壓蒸汽，同時，部分環冷機高溫段冷卻廢氣通過余熱風機返至燒結點火保溫爐用于點火助燃和熱風燒結與保溫，配合雙斜帶式節能型點火爐的微負壓點火工藝，可改善點火質量和提高料面表面燒成。燒結機機頭采用了16電場電除塵接活性炭煙氣凈化裝置，對燒結機頭原煙氣進行除塵和脫硫脫硝處理后通過煙囪達標排放，回收的富硫煙氣通過制酸系統制成濃硫酸。此外，燒結工序原料輸送系統和粗粉焦破碎系統采用了集中布置和除塵管理，提高了效率。

2.3  焦化工序

湛鋼煉焦工序的4座焦爐均選用了高效節能的65孔7m焦爐，設計最大焦炭年產量337萬噸，采用全部干熄焦工藝，配套了4座140t/h處理能力的高溫高壓干熄爐。焦爐爐體采用廢氣循環與兩段加熱相結合的方式，改善了焦爐高向加熱的均勻性，同時可降低煉焦過程的燃燒強度。炭化室采用的薄墻設計可降低立火道溫度，減少爐體表面溫度和散熱，提高了傳熱效率。外部采用高效隔熱材料和陶瓷纖維氈進行密封隔熱，減少了焦爐的熱損失并有效提高了焦爐熱工效率。干熄焦鍋爐采用高溫高壓參數，回收后的蒸汽溫度530~545℃，壓力達到9.5MPa，較中溫中壓蒸汽可提高10%的發電量。焦爐煙氣凈化采用了“旋轉噴霧半干法脫硫+低溫選擇性催化還原法（NH3-SCR）脫硝除塵”工藝，是世界上首個對鋼鐵企業焦爐煙道廢氣脫硫脫硝的工程應用實例。

2.4  球團工序

球團工序為原龍騰物流并入，采用了鏈篦機-回轉窯工藝，設計使用高比例赤鐵精粉，具有制備500萬噸熔劑性球團生產能力，于2016年1月正式恢復生產。鏈篦機篦床5.8×78m，鏈篦爐罩分為鼓風干燥段、抽風干燥段、預熱I段和預熱II段；回轉窯Φ6.96×52m，主煤槍可氣、煤混燒；環冷機有效工作面積248m2，采用三段式4臺鼓風冷卻風機連續冷卻，I冷段熱風直接引入回轉窯，II冷段通過熱風管直接引入鏈篦機預熱I段作為熱源，Ⅲ冷段低溫風則被送至鏈篦機鼓風干燥段；同時還配套了濕式球磨機、真空泵過濾、圓筒干燥、高壓輥磨等精礦粉處理系統。煙氣脫硫采用了技術成熟的LJS循環流化床法。

2.5  高爐工序

湛江鋼鐵1號高爐于2013年5月17日開始打樁建設，2015年9月25日投產，2號高爐于2014年5月15日開始打樁建設，2016年7月15日投產。兩座高爐有效容積均為5050m3，單座高爐配置4座卡盧金頂燃式熱風爐配合前置預熱爐對提高余熱回收效率的設計，以燒BFG(高爐煤氣)為主；全干法除塵系統配合TRT余壓發電，可有效提高約20%的發電量；爐頂采用寶鋼、賽迪和秦冶自主集成的BCQ串罐無料鐘爐頂設備，料罐有效容積100m3，設計壓力300kPa，布料溜槽長度4.5m，為大型高爐大礦批靈活布料和高頂壓操作提供了條件；2座高爐制粉噴煤系統合并布置濃相輸送直接噴煤，INBA法水渣處理。

3  堅持精料方針，優化操業管理，實現高爐持續穩定高效生產

湛鋼1號高爐在投產不久，受到強臺風“彩虹”的影響，原燃料進廠物流限制了高爐生產的快速爬坡，2016年在進廠物流條件逐步恢復后才開始逐步爬坡達產并穩定運行，2號高爐投產后各方面條件相對充分。高爐爐況的穩定，是獲得良好技術指標的前提，同時也是節能降耗的基礎。湛鋼鐵前系統在經過2016年兩座高爐系統爬坡后，2017年的重點生產工作主要放在了保障高爐順行達產、各工序技術指標達標和達耗上。

3.1  精料管理

精料是高爐穩定順行、強化冶煉、獲得良好經濟指標的基礎，高爐爐容越大，噴煤比越高，對原燃料質量的要求越高。寶鋼高爐生產一貫堅持精料方針，并追求原燃料的穩定。湛鋼高爐入爐原燃料的主要質量指標實績如表2所示。

焦炭質量不僅影響高爐上部透氣性和爐況的穩定，而且影響下部死料柱的透液性、爐前出渣鐵作業，以及爐缸長壽。對于特大型高煤比操作高爐，保持焦炭的高質、穩定尤為重要。湛鋼煉鐵廠高度重視焦炭的質量，煉焦配煤的基本思路，是在滿足高爐冶煉基本需求的前提下根據不同時期噴煤比的情況小幅度調整優化配煤結構，并嚴格控制煉焦焦炭質量，保持低灰分低硫分的同時，冷態轉鼓強度D.I值（焦爐統焦取樣數據）基本保持在88.0%以上，熱強度指數CSR和反應性指數CRI也保持在穩定的水平，分別在70~74%范圍和20~25%范圍。

湛鋼高爐含鐵爐料仍以燒結礦為主，因此要求燒結礦的要求是須具有足夠的冷強度、較低的低溫還原粉化指數和合適的平均粒度。在現有的配礦資源和物流條件下，結合對燒結工藝控制參數的探索和固化，2017年在褐鐵礦配比達到45%時，燒結礦轉鼓指數T.I值仍能保持在80%以上水平，低溫還原粉化指數RDI值（ISO標準）控制在40%以下，小于5mm比例逐漸下降，在滿足高爐高冶煉強度要求的同時兼顧了成本。

3.2  高爐達產達標實績

高爐的穩產達產主要由原燃料質量和高爐運行操作共同決定，在前工序保證入爐原燃料質量穩定的前提下，操業技術的及時調整和穩定是爐況順行的關鍵。湛鋼高爐操業充分繼承了寶鋼股份煉鐵廠大型高爐生產積累的豐富經驗，同時結合湛鋼卡盧金頂燃式熱風爐高風溫送風能力和BCQ爐頂裝置布料更為靈活的裝備工藝特點，通過對高爐下部送風制度、高爐上部爐頂布料制度的不斷調整，優化煤氣流的控制，爐內煤氣化學能和熱能利用改善。如圖3，湛鋼兩座高爐爐況基本穩定，利用系數也基本穩定在2.2~2.3 t/m3·d水平，2017年鐵水產量828萬噸，較設計產能的823萬噸高出了近5萬噸。

高爐爐況的穩定，是獲得良好技術指標的前提，2017年湛鋼兩座高爐順行，年均送風溫度1260℃以上，保證了高爐下部帶入的物理熱量，結合濕分調節穩定風口理論燃燒溫度，在煤比提高的情況下改善了煤粉在風口前的燃燒狀態，對于降低高爐的燃料比有促進作用。如圖4，湛鋼兩座高爐燃料比均在500 kg/t-HM以下，噴煤比達到170 kg/t-HM以上水平，其中2號高爐燃料比基本低于490 kg/t-HM，噴煤比逐步提高至185 kg/t-HM以上，為高爐的節能降耗打下了良好的基礎。此外，湛鋼高爐小塊焦（<25mm）入爐比例從2016年的8.3 kg/t-HM提高至20.5 kg/t-HM水平，入爐焦比則從313.7 kg/t-HM下降至309.2 kg/t-HM，低燃料比和低焦比，加之鐵水溫度控制在1500±10℃以及合理的造渣制度，也為高爐低硅冶煉創造了良好的條件。

2017年湛鋼高爐的主要技術指標如表3所示，通過高爐操業管理的不斷改善和進步，除噴煤比略低于設計值，其他各項技術指標均優于初步設計值，利用系數的提高是達產超產的前提，焦比和燃料比的下降為高爐節能降耗和鐵水成本的控制提供了保證，鐵水溫度和硅硫含量的降低也為后工序順行生產和降低冶煉成本創造了有利條件。

3.3  鐵前各工序能源回收和能耗控制

煉鐵系統生產過程的工藝優化和余熱余壓的回收，是降低各個工序能耗的有效手段。湛鋼鐵前各工序結合初步設計的進步，通過對工藝參數的探索和改善固化，在降低能耗方面也取得了一些進步。

湛鋼煉焦工序采用的干熄焦工藝可將高溫紅焦約80%的顯熱通過惰性氣體換熱回收產生蒸汽，見圖5，從2017年實績看，在保證合適氣化率和焦炭質量的前提下，通過控制干熄焦排焦溫度，干熄焦高溫高壓蒸汽回收量基本保持在550 kg/t-coke，高于初步設計的540 kg/t-coke水平，有效降低了煉焦工序能耗。此外，干熄焦還節約了數量可觀的熄焦用水，湛鋼焦爐工序耗水量僅在300 kg/t-coke水平。

相較于干熄焦的蒸汽回收，湛鋼燒結工序余熱鍋爐主要對液密封環冷機高溫段和中低溫段的余熱回收中溫中壓蒸汽和低壓蒸汽，蒸汽回收量實績基本保持在80 kg/t-sinter以上。同時，部分高溫段冷卻廢氣通過余熱風機返至燒結點火保溫爐用于點火助燃和熱風燒結與保溫，配合雙斜帶式節能型點火爐的微負壓點火工藝，可改善點火質量和提高料面表面燒成，減少燃料消耗。此外，湛鋼燒結工序結合褐鐵礦自身燒結特性實施厚料層燒結，通過探索控制合理的垂燒速度和穩定燒成，在高褐鐵礦配比燒結情況下固體燃料單耗逐漸改善。如圖6所示，燒結料層逐漸提高至800mm，固體燃耗穩定在45 kg/t-sinter水平。

湛鋼高爐卡盧金頂燃式熱風爐以燒BFG(高爐煤氣)為主，本體蓄熱室采用了19孔蜂窩高效格子磚，蓄熱室格子磚格孔直徑30mm，加熱面積48m2/m3，具有很高的換熱面積，大幅度增加了熱風爐換熱效率。熱風爐系統增加了一套熱均壓裝置，該裝置通過把前行送風爐爐內的壓力及高溫度的熱風，在換爐燃燒前均壓到燃燒結束并投運到送風的熱風爐爐內，有利于熱風爐的溫度和余熱的使用。通過對熱風爐燒爐用的煤氣和空氣預熱，降低了熱風爐的能源消耗，提高了整體的余熱利用效率。2017年通過對熱風爐系統燒爐控制參數的優化，BFG單耗555 m3/t-HM，LDG單耗僅6.6 m3/t-HM。湛鋼高爐煤氣在進入TRT之前采用了重力除塵和干法除塵的凈化系統，相對于傳統高爐煤氣濕法除塵系統，其凈化后的煤氣含塵量低、溫度較高且壓力損失較小，TRT余壓發電系統可以提高約20%的發電量。如圖7所示，除3月、4月的1號高爐和2號高爐TRT余壓發電設備年修和檢修外，在高爐操業上通過提高爐頂壓力，在日常管理上降低故障停機和非故障停機，提高運行率，月均發電量穩定在45kWh/t-HM以上，最高達到50 kWh/t-HM的水平，提高了高爐生產的能源回收。

湛鋼煉鐵廠2016~2017年各個工序的能耗變化如表4所示，通過圍繞高爐穩定、各工序達產達標為中心的科學管理和節能降耗工作的推進，工序能耗較之初步設計值均有不同程度的下降，實現“達耗”目標的同時，也有效地降低了鐵水成本，提高了湛鋼煉鐵的競爭能力。此外，湛鋼煉鐵系統擁有正式員工1060人，按2017年年度鐵水產量計，年人均鐵水產量達到7811噸，員工產鐵水效率也有大幅提升。

4  城市化鋼廠環保進步

隨著國家對環保要求的逐步提高，鋼鐵企業如何實現與城市生態環境和諧融合，成為現代化鋼廠尤其是城市鋼廠面臨的難題。寶鋼湛江鋼鐵作為新建的大型鋼鐵基地，秉承了寶武城市鋼廠的綠色節能環保理念，鐵前工序的能源消耗、大氣污染物排放控制治理和固體廢棄物的資源化回收返生產再利用是開展城市化鋼廠環保工作的關注重點。

4.1  節能降耗源頭減量化

湛鋼煉鐵廠各工序降低能耗的同時，也在一定程度上降低了主要大氣污染物的排放量。例如：燒結工序的SO2和NOx主要是由焦粉、煤粉等固體燃料在燒結過程中產生，隨著燒結固體燃料單耗控制在相對較低的穩定水平，噸燒結礦硫化物和氮氧化物的發生量也得到有效控制；煉焦工序為滿足高爐生產要求，需要對煉焦配煤的硫分進行嚴格控制，同時焦爐采用COG混合硫化物和氮氧化物含量較低的BFG燃燒加熱，也降低了硫化物和氮氧化物的發生量；高爐工序降低燃料比和熱風爐燒爐煤氣單耗有效地降低了噸鐵水大氣污染物排放量，提高小塊焦入爐比例降低對統焦的總需求量，也可降低煉焦工序的大氣污染物排放總量。

4.2  固廢資源化返生產再利用

鋼鐵企業內各個區域產生的各種含鐵粉塵和固廢的數量巨大，但由于這些塵泥和固廢具有各自不同的特點：例如軋鋼系統產生的氧化鐵皮和氧化鐵泥等，雖然含鐵量較高，但由于其粒度較小，無法直接返煉鋼轉爐使用，需要通過返燒結生產再利用；高爐灰、煉鐵除塵灰、KR除塵灰、煉鋼除塵灰和OG泥等的具有粒度細、親水性差等特點，且對高爐生產有害的Zn元素含量不同，需要經過分類處理后才能返生產使用。湛鋼鐵前系統設置了固廢處理中心，包括了均質化、轉底爐和冷壓塊三條產線：其中均質化產線主要是將煉鐵區域的低Zn含量的高爐一次灰、高爐二次灰、出鐵場除塵灰、原料除塵灰和KR除塵灰等進行混合控制成分均勻與水分穩定后，再堆入勻礦大堆中；轉底爐主要將OG泥、煉鋼除塵灰和精煉除塵灰等Zn含量高的粉塵制成含碳球團后，經轉底爐脫鋅處理回收Zn元素，產出的高金屬化率球團供高爐使用；冷壓塊產線則是將部分煉鋼產生的OG泥進行壓球烘干后供轉爐使用。如圖8所示，通過燒結工序和轉底爐處理，2017年湛鋼基地產生的固廢總量中的21種固廢約182萬噸由煉鐵系統返生產使用，二次資源返煉鐵利用率達到30%以上。

4.3  環保新工藝技術的應用

煉鐵廠原料工序采取的封閉式料場，以及露天料場增設的防風網，使得原料場區域和原料輸送線的環境得到大幅改善，區域月降塵量達到20 t/km2以下水平。

高爐工序出鐵場針對初始濃度達3g/Nm3的高爐出鐵場出鐵時產生的煙氣，設置了煙氣除塵系統，對于開堵鐵口煙塵、一次除塵未捕集到的煙塵及高爐爐頂上料主皮帶機頭部、爐頂受料斗處工作時產生的粉塵，在爐頂除塵系統的基礎上新增了爐頂罩，設置于車間的屋脊處，利用頂棚下受限氣流自發向高處運動并積聚的特性將煙氣引流至爐頂除塵系統，提高了爐頂除塵系統的煙氣捕集效率。通過一系列的控制手段，高爐區域月降塵量達到10 t/km2以下水平。

針對環保要求的變化和湛鋼執行目前國家最嚴格的行業環保排放標準，在煉鐵廠鐵前工序采用的多種環保新工藝技術（鋼煉焦工序采用的“旋轉噴霧半干法脫硫+低溫選擇性催化還原法（NH3-SCR）脫硝除塵”工藝，燒結工序選擇的活性炭脫硫脫硝工藝來凈化燒結煙氣，以及球團工序采用的較為成熟的LJS循環流化床法），通過不斷探索和優化操作參數，環保設備同步運轉率達到99%以上，減排也取得較為明顯的效果。見表5，煉焦、燒結和球團工序的主要大氣污染物經過凈化后均低于設計值，也遠低于國家的特別排放標準，排放總量得到有效控制。

5  結語

2017年是湛鋼煉鐵系統在全面建成投產的第一個完整之年，圍繞“四達”目標開展工作，充分發揮裝備的設計能力，主要技術指標基本達到設計值水平，各個工序的能源消耗均有不同程度的下降，員工生產效率也達到較高程度。與此同時，環保新工藝技術應用也取得了預期的效果，主要大氣污染物達標排放，廠內固廢資源化返生產再利用也取得了一定的成果。然而，與國內外先進的鋼鐵企業相比較，湛鋼煉鐵系統的部分技術指標和城市化鋼廠環保推進的程度仍存在差距，在保持已有成果的同時，仍需要在技術上和管理上不斷探索和追求進步。