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1、巨炉奥秘在曹妃甸人工岛上，除了华润电厂、京唐自备电站和焦化厂的4座高耸入云的烟囱之外，排第四位的最高建筑就是京唐公司两座128米高的5500立方米级巨型高炉了，它们也是曹妃甸人工岛区域南端海天一线之间最壮观的标志性建筑。比起距离不太远、但是灰色基调只刷几道红圈的焦化厂和自备电厂水泥烟囱，它俩的颜色靓丽，上半截极为醒目，从中部垂直向上和从炉顶斜下的5根粗大的棕红色煤气管道，与绿色的钢制框架、灰白色的上料皮带通廊，相互映衬，是国内少见的。据说有一位俄罗斯的炼铁专家见过世界上很多著名的大高炉，曾经在京唐公司的巨型高炉投产后来参观，留影时称赞说它们是最漂亮的。在京唐公司2007年以后的建设高峰期里，我
2、一直想来而没有机会来现场，直到巨型高炉建成之后，这样的赞誉我很快就在媒体上见到了，却只能看它们在图册和网络照片里留下的身影。8月份第三次来曹妃甸，我清晨站在厂前宿舍南侧，隔着内海眺望近5公里远的巨型高炉，内心有一种油然而生的自豪感，那就是我们首钢引以为豪的大家伙啊！高炉历来是钢铁厂的标志性建筑和最大的单体设备，在北京石景山狭小拥挤的8平方公里多的老厂区里，树荫遮蔽着密集布局的5座高炉，主干道路弯曲迂回，进厂后要到群明湖开阔的水面才能瞧见它们。而如今在京唐公司开阔的厂区里，巨型高炉顶天立地，感觉特别突出，在厂区道路上开车即使不熟悉路线，只要在经一路以东，无论你怎么转，总能望见高炉。京唐公司一期工
3、程建设的这两座有效容积为5500立方米级别的高炉（下面都省略立方米，简称京唐公司5500高炉），1号高炉是2009年5月投产，2号高炉于2010年7月投产，实际有效容积都是5576立方米，设计日产量均为12650吨生铁（年产量449万吨），设计寿命（一代炉役周期）为25年。这是中国国有钢铁企业里目前最大的两座高炉，它从宝钢2008年扩容到4966立方米的1号高炉上面“越顶而过”，一举进入世界5000立方米以上级别大高炉的阵营。不过京唐这个“中国第一高炉”的帽子只戴了4个月，就被张家港那里沈文荣的民营企业沙钢超过了，一些难以述说的因素促使沙钢成心要搞一座更大的高炉，下死决心要超过首钢京唐公司，同
4、时也要超过还在计划中、没有影子的宝钢湛江新基地和武钢防城港新基地的4座5000立方米以上大高炉。结果沈文荣如愿夺冠，建造了年产500万吨、目前在中国也是世界上独一无二的5860立方米特大高炉沙钢华盛炼铁厂2号高炉。它只比京唐的大高炉多284立方米容积，而且是在比京唐公司1号高炉晚开工达一年之久的情况下，愣是急起直追，只晚4个月投产！京唐1号、沙钢2号两座5000立方米以上高炉的先后投产，2009年轰动了整个中国钢铁业界。BEIST图片：首钢自己设计的京唐钢铁公司5576立方米容积1号高炉，2009年5月21日投产2011年8月18日距离5公里远摄：2010年7月投产的京唐2号高炉，它刚刚度过4
5、月份的设备事故2011年8月18日距离5公里远摄：从厂前宿舍眺望京唐公司炼铁分厂两座5576立方米高炉说句笑话，要是在二十年前，对于这种有意无意“赛过首钢”赢得冠军的行为，首钢人会恨得牙根疼。从先后顺序来看，首钢京唐曾经建成中国“第一高炉”毕竟远在之前一年多，沙钢还是跟着屁股后面跑的，没有京唐高炉的震慑影响，哪会有沙钢的第一，国内的专业设计院很可能宁愿沿用宝钢积累下来的4000立方米高炉参数，做个稳妥设计。要知道两者之间有284立方米的容积差异，差不多也就是相当于一座300立方米等级的小型高炉，这真是只有“一点点”差异！在小高炉遍地的时期，其产量、数量和技术程度都是不被看好的，国家甚至在产业政
6、策中明令先淘汰这个等级的高炉。而如今284立方米这个数字差异所代表的，不完全是产能谁大一些，却是技术上更大的难度，首钢人怎能藐视它呢。如今，谁都不能再小看民营钢铁企业的产品市场竞争力和日益快步的技术发展，沙钢大高炉的建成不仅激励了首钢人，而且同期全国有两座迄今最先进的特大高炉投产，也给全国同行、特别是建设新厂筹备中的武钢和宝钢，得到了从两家企业的大高炉操作运行实际经验里对照、学习的难得机会。沙钢集团投资18亿元由武汉钢铁研究院设计、十三冶承建的华盛炼铁厂5860立方米高炉，2009年10月21日出铁三到曹妃甸之前，我通过首钢总公司机动部向京唐公司设备部提出一份参观项目清单，其中第一个就是想看一
7、座5500高炉，特别列举要看高炉主控室、上料、出铁和“一包到底”的铁水运输。然而到达后在厂前宿舍餐厅的饭桌上，设备部领导以很婉转的口气对我说，对不起教授，我们京唐近期因为高炉事故以后正在调整恢复期，参观不太方便，而且您要看的地方都是需要提前很多天以前就通知安排的，现在来不及，所以我们明天只能在外面看看，不能上炉台和控制室去。我知道就在8月17日到曹妃甸的当天，朱继民等首钢领导恰好都来曹妃甸开会了，一是京唐公司召开深入开展“三创”活动大会，北科大、宝钢、迁安矿山、迁钢都有人来参会，二是领导们要在厂区指挥中心研究有关“开滦进、唐钢出”的重要事情。但是我不知道为期3天的“2011年高炉生产技术委员会
8、会议”也正在曹妃甸“渤海国际会议中心”举行，内容涉及到2号高炉4月份发生布料溜槽脱落事故后的经验总结，而且到达当天正是该会议的最后一天。正是由于这些原因，京唐公司职能管理部门不想18日这一天在高炉这个地方出什么岔子，所以我就答应按照接待方的安排行事，没有登高炉，只是在参观途中拍摄了一些照片。首钢京唐公司最核心的地标工程是两座巨型高炉（左2号，右1号）在首钢最初十几年里，我对轧钢生产比较了解，对炼铁和炼钢都不熟悉，自1987年从基层厂奉调到董事会研究与开发中心举办的“改革与管理理论研修班”学习期间，第一次听首钢著名的炼铁专家刘云彩讲课，才开始对高炉感兴趣，当年还有机会亲自到一座高炉“蹲”了一个星
9、期之久，对高炉日常操作维护、材料消耗和炉前工的情况有了直接的感性认识。在此后接手的中国钢铁企业设备大型化调研、与韩国浦项钢铁公司的接触、追踪国际钢铁业界的情报资料、以及首钢竞争力国际比较等研究课题当中，不断丰富了我对高炉炼铁的认识。我多次看过首钢老厂的几座高炉，还有首秦公司和外地几家大钢厂的高炉，总体概念还是有的。张家港我没有去过，所以还没有一次能够很近距离地细看特大型高炉的机会。尽管京唐的大高炉没有能进门，但是现有的资料和图片十分丰富，我们完全可以好好认识一下身边这两座5500立方米高炉具体是“高”在哪里。如同我在Custeel、CRS、CRN以及LGMI工作期间，有机会把钢铁的基本知识又传
10、播给近千名新人一样，在这里，更多地是说明和展示京唐公司巨大高炉的全景，普及一些行业知识的概念，使朋友们更好地认识这道工序，至于很纯粹的技术问题我不涉及。高炉（Blast Furnace，简写BF）是冶炼生铁的专用竖炉，是钢铁企业最重要的大型设备之一。竖炉炼铁的方法，古已有之，比较接近现代炉型的竖炉至少使用有600多年了，但那时还主要是用木炭或原煤的炼铁方法。直到十八世纪初（1709年）英国人德比（A.Darby）发明了主要采用焦炭的新型炼铁法，不再使用木炭或原煤，近300年来它的基本原理一直没有改变。这种“现代炼铁法”是基于炼焦技术发展的结果，但是依旧没有脱离人类在大量消耗不可再生的化石原料（
11、煤、石油）的、旧的生产和生活方式。说明这一点，也是无奈的现实，全世界如今还没有找到既能够适合大规模生产、又能不再使用或减少使用化石原料的新方法彻底取代高炉，人类还在原有的工艺框架中寻求突破，所以目前的高炉与300年前德比改用焦炭时相比，并没有很大的本质变化。高炉炼铁工艺流程简图老式料车和料钟装料的炼铁高炉工序立体图高炉炼铁的原理说来也很简单，就是把矿石原料（烧结矿和球团）、焦炭、石灰石等原料投入高炉内熔炼，通过一系列物理化学反应，最终生成炽热的液态铁水。液态铁水就是钢厂里通常说的“生铁”，是供给后面的炼钢工序使用的中间原料，而不是由市面经销商卖的那种铸造好的、冷固态的“生铁块”商品。由于高炉位
12、居钢铁联合企业主流程“铁、钢、材”的三大工序之首，冶炼的铁水质量将直接影响到生产钢材质量，高炉的各项技术经济指标集中体现了每家钢铁企业的技术水平和生产能力，所以高炉又有钢铁生产的“龙头”之称。铁元素在地球自然环境中都是以含铁氧化物的形式存在。所谓炼铁，就是把金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程，常用“高炉法”冶炼。近年的新技术主要是各种“直接还原铁”法，产出的是固态海绵铁，也有出产液态铁的熔融还原法等。高炉每冶炼1吨铁大约需要23吨原料，其中有1.51.8吨矿石原料（多不过2吨），即烧结矿、球团矿，它是铁元素的来源；需要250Kg500Kg左右焦炭，它起着燃料、还原剂、高炉
13、料柱骨架三个作用。另要消耗200400Kg不等的“助熔剂”类辅助原料，简称“熔剂”，即石灰石、白云石、萤石等，它们促使矿石原料里含的有害杂质（例如硫S等）吸附到流动性良好的液态炉渣里去除。有的高炉为了节省焦炭还采用喷煤助燃技术，每炼1吨铁要用去100250Kg煤粉。首钢是中国高炉喷煤技术的发明者，从1963年就开始对喷煤技术进行研究试验，1964年成功应用，1966年开始在全首钢高炉上推广，当年平均喷煤量就达到159Kg吨，创造了当时的世界纪录。目前首钢高炉的最大喷煤量可达到250Kg吨（京唐公司的大高炉设计喷煤为200Kg吨）。左图为无料钟高炉五段主要结构；右图为宝钢原1号高炉（料钟式）框架
14、高炉是一个竖式的圆筒形炉子，其本体包括炉壳、炉衬、冷却设备和炉基、高炉框架等，高炉内部的工作空间叫炉型，一般分为五段，炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。炉缸部分有风口、渣口和铁口。炉顶上部有装料设备，过去中小型高炉用料钟，现在大型高炉都改用“无料钟炉顶”装置。竖炉炼铁与烧煤的铁皮炉一样，都是从上面加料，下面进气，热力（火）朝上走，还原生铁要在高温环境下进行，因此还要给高炉“鼓风”，空气通过高炉鼓风机加压，如同给灶台拉风箱一样，要从附属的几座“热风炉”里持续不断地给高炉送进11001350的热风。鼓风带入高炉的物理热占整个高炉总热量的20左右，每炼1吨铁要鼓风17002200Nm3（Nm3为“标准立
15、方米”）。有的喷煤高炉在鼓风时还要加入一些氧气，俗称富氧鼓风，用以提高风口的燃烧温度。高炉冶炼生铁示意图高炉冶炼时内部的各区域状态高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉更换耐火砖为一代）能连续生产几年到十几年。炼铁时从炉顶不断地装入铁矿石原料（烧结矿、球团）、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进10001300的热风，为了减少焦炭用量还可以喷入重油、煤或天然气等燃料（我国采用喷煤）。在炉内高温下，焦炭和喷吹物里的碳，以及碳燃烧所生成的一氧化碳，将会把铁矿石原料中的氧元素“夺取”出来，得到液态的铁水，这个过程叫做“还原”（我们学化学时，不是都学过“氧化还原反应”么，高炉炼铁的主要过程就是还
16、原反应）。铁水是含碳量在24.3的液体状“铁碳合金”，并不是纯的金属铁，通常叫做“生铁”，从高炉的出铁口放出，出铁温度一般在14501550左右。日本JFE钢铁（原川崎制铁）千叶厂1号高炉模型剖析日本JFE钢铁（原川崎制铁）千叶厂1号高炉冶炼模型，下面出铁场有4个铁水罐大型高炉每天出铁12次以上，对于设计4个出铁口的超大型高炉，通常是用“对角线出铁”的原则操作，即按1、3、2、4号铁口顺序开铁口，高炉始终有一个铁口在出铁。京唐公司的高炉也是有4个出铁口的，操作方法类似。过去高炉出铁时，熔融铁水从出铁口流出，沿着出铁沟缓缓进入铁水罐，热浪飞滚，烟气重重铁水流入高炉下的铁水包，通常是用火车运到炼钢
17、厂去首钢石景山老厂一座具有环形封闭式出铁场的大型高炉在出铁，热浪烟尘全部被隔绝，环保效果最佳液态生铁一般都是下一道转炉炼钢工序的原料，要通过厂内铁路把铁水罐或“鱼雷罐”热送过去。有些中小型高炉还把少量铁水铸造成生铁块出售，卖给那些没有高炉的电炉钢厂使用，或给铸造厂生产铸铁产品。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分、与加入炉内的石灰石等熔剂反应，生成炉渣，每炼1吨铁会排出0.3吨1吨炉渣，如果用的矿石品位（含铁量）越低，排渣量就越大。高炉渣经过处理之后，可以生产水泥、铺设道路、制作楼板、矿渣棉等综合利用产品。每炼1吨铁会产出18002000立方米煤气。高炉煤气是“铁前”三大工序（铁、烧、焦）的污
18、染源之一，所以必须把高炉煤气从炉顶导出，除去灰尘后只作为工业用煤气使用。现代化高炉还能利用炉顶的高压，用导出的一部分煤气发电（就是前面介绍过的TRT发电）。每炼1吨铁大约产出“含铁炉尘”20100Kg，一部分回收给烧结厂做配料，一部分做副产品。比较高炉的大小，世界各国都是用“有效容积”来描述，数量单位是“立方米”。业内习惯把描述某座高炉容积的“立方米”三个字省略，直接呼唤数字，例如3200立方米高炉，简称3200高炉。北京石景山的老首钢有五座高炉，按15号炉顺序排列，有效容积分别是2536、1726、2536、2100、1036立方米；而迁钢公司的13号高炉分别是2650、2650、4000立
19、方米；京唐公司1号和2号高炉都是5576立方米。谁大谁小，一目了然。我从此处开始，下面凡是写到高炉具体容积的地方都这样简写。谈到高炉的效率，这里要用到一个“高炉有效容积利用系数”的概念，简称“利用系数”，高炉利用系数每立方米高炉有效容积一昼夜（24小时）平均产出生铁的吨数，单位是“tm3d”（即“吨立方米天”），它是衡量高炉生产效率的重要技术经济指标。高炉生产顺利时，日夜三班出铁都很正常，矿石、焦炭、喷煤、热风、加氧的各种“进量”都维持恒定，铁水、炉渣、煤气等“出量”也保持不变，这时的利用系数一定高。如果生产不顺，前面供应缺料或炉料质量差、操作不当导致炉况不稳定、后面炼钢设备故障暂停送铁水等，
20、都将使连续24小时的出铁量减少，利用系数就降低了，甚至可能达不到高炉设计值，直接导致企业经济效益下降。我国高炉利用系数一般水平是（1.82.3）tm3d，高的超过3.0以上。凡是炉型采用所谓“矮胖型”的，相对利用系数都比较高。首钢老厂停炉前连续多年4座高炉（不含2005年最先停炉的5号高炉）的利用系数平均为2.15。在建设京唐公司高炉之前的2007年，我国重点钢铁企业高炉利用系数为2.677吨立方米天，已经相当高了。当然高炉越大不见得利用系数也会更大，一些发达国家的特大型高炉也才达到2.2，京唐公司5576高炉的利用系数设计在2.3左右。京唐公司1号高炉试生产以后，日产铁水很快就超过1.3万吨
21、以上，以世界第五的有效容积创造了世界第一的产能。也正是由于高炉冶炼的原理没有发生根本性的变化，所以一百多年来的现代高炉炼铁工艺也就越来越倚重“自我修炼”式的改造道路，除了采用各种技术参数调整、提高原料强度、电脑化操作等外行很难看懂的细节之外，最直观的变化只剩一个，那就是眼见各国高炉的日益大型化。面对京唐公司、也是全国的第一座5000立方米以上的高炉，我发觉自己陷入一个困境，很难用通常意思为“大”的某种词汇来描述它。如同其他行业一样，在近百年来人类对于“机器大型化”始终缺乏足够的超前想象，出于认知和眼界所限，往往把评价谁“大”谁“小”的数据界限定得比较低，所以通常很早就把某个数字定作为“大”，结
22、果越到后来越发觉自己陷入窘境，几乎无法再去描述被人类陆续创造出来的巨大机器。前面说到称呼火力发电机组的所谓“临界”、“超临界”乃至“超超临界”，就是如此，今后超过1000MW以上的发电机难道要说“超超超临界”？在国内早在上世纪60年代就把15002500立方米的高炉定义为“大型高炉”了，80年代又把大于3000立方米的高炉称为“超大型高炉”。也许与那个年代正好美国“超人”被追捧有关，全球把什么时髦、特殊的东西都要冠以“Super”（超）字，否则就不舒服。中国也赶了一把时髦，如今却把自己逼进了死角。对于90年代以后更多涌现出来的4000立方米、5000立方米以上高炉，竟然不知该怎么称呼了，如果用
23、“超超大”，并且今后继续叠加用字，那就如同儿戏。在我印象中首钢是不爱用“超大”字样的，但是总使用“特大”二字，在国内大高炉平均容积还停留在1000多立方米时，首钢把改造的2000多立方米高炉就称为上了一个等级的“特大高炉”。2009年某次开会时遇到一位业内专家，他称京唐公司的高炉为“巨型高炉”，他说你们首钢总是与众不同，从老周的时代就爱用“特大”两个字，幸亏1995年以后刹了一下车，要不然如今自己就没词儿描述了。我放声大笑，认为的确如此。到2010年为止，首钢除去曹妃甸，虽然只在迁钢建设了一座4000立方米级的高炉，好歹与国内另外十几座高炉是同一个数量级的，而且阵容足够强大，给它们集体冠称“特
24、大”还行。然而面对京唐公司第一座5000立方米以上高炉，我很难用词汇来描述，看到首钢BSIET在文献中是用“新一代特大型高炉”，我看还是借鉴那位专家的叫法简称为“巨型高炉”吧，免得以后技术上再“新”一把怎么办？由于预测今后世界上不大可能出现6000立方米以上高炉，所以我认为“巨型”二字比较适用，大不了就再加字成为“巨大型”，反正总比再叫“超超超大”要好。有资料显示，最近20年来在世界上仍在使用的高炉当中，日本的数量由65座下降到28座，平均容积却从1558立方米上升到4157立方米，欧盟地区由92座下降到58座，平均容积也从1690立方米上升到2063立方米，呈现明显的大型化现象。仅从不完全统
25、计的一个数据表来看，全世界5000立方米以上高炉排名共20座，日本占据12座，中国有3座，俄罗斯、德国、韩国、乌克兰和巴西各为1座。2011年统计世界上一共有42座4000立方米级（不到5000立方米）高炉，其中日本有20座，中国12座，法国、荷兰、德国各2座，韩国、意大利、俄罗斯、乌克兰各1座。2011年内报道，台塑集团把因为环保问题而夭折的2005年台湾建新钢厂项目搬迁到了越南，即将在越南河静省永安经济区建设河静钢厂，一期工程年产750万吨钢，也要建设两座5000立方米高炉供应生铁，工期36个月，在2014年完工。这将是东盟区域内最大的钢铁联合企业（在日本、台湾称为“一贯作业钢厂”），二期
26、工程继续要建两座5000立方米高炉。这可是越南工业化的鸿篇巨作了。全世界5000立方米以上高炉20座的概况，炉缸直径显现光阳4号与京唐1、2号都是比较“矮胖”的我国4000立方米级大高炉概况宝钢4747立方米4号高炉宝钢股份有限公司的14号高炉群太钢4350立方米3号高炉本钢2008年10月9日投产的新1号高炉4747立方米，与宝钢4号高炉容积相同不知为什么鞍钢鲅鱼圈新厂2008年投产4038立方米1号高炉，容积却与宝钢1985年投产的老1号高炉接近马钢新区A和B两座4000立方米级别的大高炉（实际容积达到4080立方米）京唐公司5576立方米1号高炉投产后，2010年1月首钢迁钢公司4000
27、立方米3号高炉投产，它在首钢排行老三我国主要采取新建大高炉、多座小旧高炉合并成大型高炉、高炉大修扩容三种形式来实施“高炉大型化”。到京唐和沙钢的大高炉投产之际，我国累计已投产3200立方米级高炉15座，4000立方米级12座，5000立方米级3座，而且沙钢5860高炉夺得世界之冠。我国虽然从1996年起钢铁产量就已超过日本，跃居世界第一位，2008年粗钢产量已经超过5亿吨，相当于日本的4倍。但是有关部门2009年统计我国还有1100多座高炉，也是“世界第一多”，其中1000立方米以上170多座，整体容量还是偏小。因此当年国家在制定钢铁产业振兴规划时，随即就把高炉淘汰标准按照1000立方米重新画
28、杠，低于这个容积的高炉也进入逐步淘汰之列，这将直接压缩落后钢铁产能1.8亿吨以上。因此到2009年以后，我国的大型炼铁高炉被推入了一个建设高潮期，除了因国家发改委对市场前景和地方政府淘汰落后产能计划迟迟不定，导致审批湛江和防城港两大新基地项目延缓之外，民营企业的动作可是一个也不迟疑。仅仅一年之后统计，全国10002000立方米容积的高炉已超过200座。设备大型化的最重要结果是节省了单机运行成本，使劳动生产率得到提高。以前在首钢一座容积为2500立方米的高炉上，即使“四班三运转”也需要安排200多人。现在京唐公司这两座巨型高炉由于采用了全球最先进的技术，自动化程度极高，总共只要110人便能正常运
29、转。在首钢历史上，京唐的两座大高炉还首创共用一个操作室的设计，被各地同行纷纷借鉴。首钢BSIET图片：京唐两座5500高炉共用的一个宽敞明亮的主控室首钢BSIET图片：京唐公司高炉主控室内景京唐高炉“合二为一”的主控室可谓是国内甚至是世界上最大、最先进、自动化程度最高的高炉主控室了。从现场照片中可以看到，这个操作台与首钢过去的每一座高炉单独配备一个主控室有所不同，没有能直接瞭望到出铁场的大窗户，而是在大屏幕上显示着高炉内各关键部位的监控图像，三十多台电脑在两列台面上一字排开，操作员们目视电脑，密切关注着各个工序的运行状况。据报道高炉的作业长也是坐在操作台前进行指挥的。京唐1号高炉控制屏幕显示还
30、要特别说明一点，大高炉必须是长寿高炉，否则在经济上就不合算。京唐公司这两座高炉的寿命（设计运行时间）可以超过25年，是目前全球其他高炉平均寿命的两倍，将创造新的世界纪录。我们可以算一笔账，这样大的高炉进行一次大修要花10多亿元，至少得连续停产138天（4个半月），平均每天就得减产12650吨，而长寿高炉则可以大大降低运营和维护成本。因此从建设初期开始到生产运行当中，每一个细小的工作环节都不能有明显的质量问题和操作失误，否则就会使高炉无可挽回地“减寿”。高炉大型化之后的优势，在于有较高的冶炼强度、高富氧喷煤比、长寿化，但是它做为一项系统工程不能盲目追求“个头大”，要综合考虑炼焦、烧结、炼钢等前后
31、工序的匹配平衡（大高炉一旦停炉，前后厂矿的平衡问题越严重），包括我前一章说到的副产三种煤气的整体利用，还有配套原料（焦炭和烧结球团等）的强度要同步增大很多，相应地这些设备的投资也很巨大，给建造、生产、维修都带来很大难度。国内一位叫沙永志的著名炼铁专家（钢铁研究总院炼铁室主任）曾经很中肯地说，建造5500立方米高炉就像攀登珠穆朗玛峰一样难度高，体积每增大一点，都意味着高炉布料和除尘等方面的技术难度要成倍增加。从高炉自身的经济性因素考虑，高炉也决不是越大越好，据日本方面的研究分析资料，炉容越大，单位炉容的设备费用越便宜，但是这种倾向随着容积不断加大而逐步放缓，也就是说应该有一个技术指标和费用相交的
32、合理“临界点”出现。例如把综合作业费和设备费合在一起加以比较，以2000立方米高炉为基准，炉容增大到2500时，经济效益很显著；炉容再增大，经济性就逐步减缓；再加大到4000以上时，随着炉容增大的经济性就不明显了。目前世界钢铁界推测设备大型化的浪潮已经接近顶端，已经建成的4000至5500立方米级大型高炉居多，运行周期都在15至20年以上，因此推测今后再出现6000立方米高炉的可能性不大。根据京唐公司的情况，已经建成的两座5500立方米级别的高炉必定成为首钢设备的标准化样板，在未来二期乃至三期工程中采用，甚至在全国推广应用这一新技术的长期过程中，参加过设备研制、建造的相关单位都可以非常有效地在
33、一个系列化、标准化的体系里运作，众多机器制造、数十万个备件生产（特别是每座高炉要砌筑的数千种3.5万吨耐火砖等）都能最大限度地节省资源、能源和时间。首钢把80年代从比利时塞兰拆迁来的210吨转炉，曾经成功地转化为中国炼钢设备的一个制式标准系列，应用到后来国内新建的众多钢厂里，效果非常好。因此首钢现在需要稳定5576高炉的生产，认真研究经验，再转化复制这个制式装备，成为新的生产力。我想今后首钢不会、也没有必要主动发起向6000立方米级别新高炉的进军，没有必要为了追求炉容记录而给一系列配套设备同时增加难度，何况还有面向全国钢铁市场营销的难题等着首钢呢，不能急于多产生铁和钢，出路和前景问题还有待研究
34、。沙钢那个“独生子”5860高炉，也是属于5500以上级别的，不仅也面临着与首钢同样的难题，它更为困难的是自己没有技术研究和机械制造业的支撑，技术装备几乎100要靠国内配套。即使把剩余的小高炉都拆除合并为12座同样巨大的高炉，这个主要装备都是采用国外产品组合的大家伙，使用权在沙钢，推广的主动权却也并不掌握在武汉钢铁研究院等单位手里，因为武汉院并不掌握钢铁经营生产市场的决策权。谁会是下一个在国内建造这个级别大高炉的企业？防城港新基地高炉设计参数不太清楚。宝钢搞的湛江新基地5700高炉设计已经有了，肯定不采用沙钢的炉型，但是会选用同样的一些国内外厂家给它加工制作。所以武汉院也会谋求把5860高炉规
35、范为一个国内的制式标准，加以介绍推广。不排除今后有可能首钢BSIET和武汉院合作推广“中国制式”5500级大高炉，当然眼下这只能随便说说。到2010年6月京唐公司2号高炉投产时，离石景山老首钢最后停产还差半年光景，首钢从上世纪七十年代末改造至此，一共有过12座容积1000立方米以上的高炉（这里还不算已经设计出来、但是并未建设的山东济宁“齐鲁钢铁公司”大高炉）。总体发展状况是容积越来越大，技术越来越新，直至列入当今世界高炉的巅峰群体。从首钢高炉的发展过程，可以看到以高炉技术进步为代表的一部首钢科技发展史。首钢一直是在创新发展的道路上前进的，而且它不管别人曾经指责、挑剔说过什么，总是走在国内钢铁业
36、界为首之列。首钢早期的高炉与鞍钢类似，很有些传奇色彩。在1958年之前，首钢一直是一个“有铁无钢”的企业，所以要说首钢人会炼铁，真是名不虚传，有很长的历史了。首钢建于1919年南北军阀混战年代，是因为原产于宣化“龙烟铁矿公司”的矿石因京汉铁路中断，无法再运到汉阳冶炼，于是北方军阀改变主意，决定在北京靠水（永定河）靠煤（门头沟）的地方自己建立炼铁厂，矿石不再南运。以现在的眼光来看当时的资源条件，既有水又有煤，这个决策还算是比较科学的。但是从1919年到1922年筹备期间仅完工80就停工了，最终筹备了18年却未生产出一吨铁。1919年9月北洋军阀政府建设石景山炼铁厂，到1922年刚完工80%就停工
37、了1937年日本军队占领北京后，从日本北九州的八幡制铁所（现为日本新日铁公司NSC的一部分）移来1座废热式焦炉、2座小高炉，建立“石景山制铁所”（今首钢石景山老厂区的前身）。后来在8年期间一共建成11座小高炉，总共生产25万吨生铁，平均每天产铁85.6吨，我算了一下，每天的铸铁体积仅有大约11立方米左右，真够可怜的。抗日战争胜利后，在国民党接管石景山钢铁厂的三年期间，从石景山拆走八座还能使用的高炉去易地发展，剩余三座高炉，在两座稍大一点的高炉当中，403立方米的1号高炉已停产，而516立方米的2号高炉被日本人用积铁积渣铸死。清理修复后的1号高炉于1948年4月1日出铁，当时这是抗战胜利后国内唯
38、一恢复生产的“大高炉”，2号高炉从50年代再次启用，一直到1979年才拆除。解放后，首钢在很长时期里都是新中国工业企业一面旗帜。这里一直称为石景山钢铁厂、石景山钢铁公司，简称“石钢”，在上个世纪五十年代时只能炼焦、炼铁，当时还不能炼钢，生产出来的铁水都要铸造成生铁块，直到1958年建设3吨小转炉才一举改变“不送铁水”的工艺流程，由此也大大促进了首钢人不断提高炼铁水平。此后首钢高炉的操作技术水平在国内一直是保持领先地位的，在国外也很有点名气，据首钢老职工讲，1961年和1964年曾经有两次石景山钢铁厂奉命派人赴越南太原钢铁公司，指导高炉开炉和处理事故。1959年5月22日石景山钢铁厂三高炉投产我
39、国钢铁行业内有很多与高炉有关的新技术，都是首钢第一个创造，或者第一个使用的。首钢因此总是自己承担起“第一个吃螃蟹者”的风险。例如早在1953年就引入了美国的爆破清理法，把积铁炸成小块清出，在全国创造了只用53天大修一座大型高炉的新纪录。从此以后用爆破法处理炉内积铁，就成为国内各钢铁厂的常规方法。我国的料车式高炉第一次使用旋转布料器，也是在首钢，是把美国的“麦基旋转布料器”（也有的翻译为“马基式旋转布料器”）移植于高炉炉顶，其后在全国高炉上普遍采用。在50年代，鉴于苏联的高炉冶炼技术相对比美国的技术更适用于我国的国情，首钢认真学习适用技术，在高炉冶炼中坚持逐步提高冶炼强度，推行“大风、高温、精料
40、、低耗”的生产方针，以及中心畅通保持两条煤气流通路的技术方针，使首钢高炉“利用系数”和“焦比”的指标长期处于国内外先进行列。首钢是国内采用“矮胖型”高炉的第一个试验者和后来的领军人。1955年在1号高炉大修时加大了炉缸直径，把原来的细长炉型设计改为矮胖炉型（即“高径比”Hud 随着容积扩大而减小的炉型，国内一般是10001800立方米高炉是2.82.9，18002500立方米级减为2.42.7，4000立方米级采用2.02.2），投产后使当时的生铁产量提高，利用系数和焦比达到全国最好的水平。后来首钢24号高炉也改用矮胖型，创造了连续多年国内同行追不上的高产效率。京唐公司两座5576高炉也是国内
41、外同等级高炉里的“矮胖子”。60年代国外刚出现“高炉喷吹煤粉”新技术，既能节省价格较贵、资源较少的焦煤，又可少建投资巨大的焦炉，每喷1吨无烟煤粉可以置换0.8吨0.9吨焦炭，经济效益和社会效益甚为巨大。鞍钢试验过，但首钢第一个正式大规模喷煤，于1964年一次试验成功，并且至今安全运行无事故。首钢到文革结束后已把喷煤作为技术诀窍向国外出口。此项技术1979年获国家发明二等奖。在“文革”期间首钢建设4号高炉时又突破了旧框框，没照搬五十年代的图样，而是瞄准世界先进水平，使4号高炉成为国内第一座使用全套液压传动新技术的先进高炉。自上个世纪70年代后期、80年代初开始，随着文革的结束、大规模经济建设恢复
42、，首钢的产能不断扩展，随之污染问题逐渐严重，引起北京市的注意。在1986年首钢产量只有不到200万吨时，就有专家发出过“是首钢迁，还是首都迁”的警报，随后便是个漫长的论证过程，但是首钢却因改革的步伐不断加快而迅速增长到接近产出900万吨钢，实际石景山厂区的炼铁产能到90年代达到了1000万吨。污染源头在于包括炼铁高炉在内的整个“铁烧焦”工艺，毕竟沿用几百年了，有的环节明显落后，不改不行，否则首钢再想发展就遇到严重的瓶颈阻碍。后来的事实证明，尽管这些自己改进掌握的高炉新技术最终没能继续在石景山地区永久应用下去，却给首钢带来了无尽的好处它们成为宝贵的技术储备，对异地发展迁钢、首秦、京唐起了极为重要
43、的作用。第一个有代表性的高炉技术进步典型，是“文革”刚刚结束三年后的1979年12月15日，首钢2号高炉“易地大修”改造工程竣工投产，移位重建的高炉称为“新二号高炉”，容积从516立方米扩展到1327立方米，成为我国第一座现代化的高炉。如此成倍数量地进行高炉扩容，在中国钢铁工业历史上也没有过。旧二高炉是一个1943年由日本八幡迁来的老古董，改造起来很困难，但是首钢一下子集中采取国内外37项新技术，而且每一件都是轰动全国钢铁业界的大事情。新二高炉采用了喷吹煤粉、顶燃式热风炉、无料钟炉顶、炉顶高压煤气发电、首次运用可编程序控制器于上料系统等，都是国内首创，技术经济指标、自动化水平、环保水平、均达到
44、国际先进水平，这个高炉整体项目在1985年获得国家科学技术进步一等奖。1984年这座高炉再次增容到1726立方米，并在国内首个采用了环形出铁场。1979年改造后的首钢1327立方米2号高炉，采用皮带上料（右）、顶燃式热风炉（左），南北两个出铁场1984年再次增容改造的首钢2号高炉，容积增加到1726立方米，首次采用环形出铁场首钢第一个在国内大型高炉采用顶燃式热风炉，国内第一个应用高炉无料钟炉顶装料设备，这两项技术都与后面的京唐公司巨型高炉直接有关，还要说到，此处暂且不细说。首钢还是发明“高炉易地大修”施工的始作俑者。这项技术至今还在为国内同行经常采用，它大大减少了大修改造（特别是扩容改造）的周
45、期，增加了有效的冶炼时间，还节省大量投资。首钢第一个搞高炉“易地大修”（也有的写作“异地大修”或“移地大修”），是因为当年计划经济下的国有企业技术改造拨款体制太过陈旧，被无奈逼出来的。首钢做为国企，利润必须全部上缴，再要获得国家拨款的改造投资必须经过层层审批，非常耽误时间。而大修费可以按照财务规定累计预提，所以就在原来的高炉还没有停产之前，先在另一处地方挖基础、建高炉，等旧炉子一停，只用不多的时间就把全部流程转到新高炉上去了，然后再拆掉旧高炉。说白了它并不是“大修”，而是“新建”。所以冶金部、财政部和北京市有关机构起初都认为新二高炉筹集大修费来新建，是违法的，或者违反财务纪律，但是事后经过无数
46、遍审查，首钢都没有错误，而且还等于是用自己的大修费投入本来应该属于国家拨款的技术改造项目，节省了国家财政投入，有什么不好？首钢换了个脑筋，就得到快速发展的机会，此后国内同行纷纷效仿。即使到了市场经济体制阶段，这个“以空间换时间”的办法也依然有强大的生命力。后来首钢还创造了国内另一种形式的“易地大修”方法，就是在原来高炉附近整体建设一座新高炉本体（主要是钢制炉壳），然后拆旧炉，用多个液压千斤顶把几千吨重的新高炉的本体炉壳沿着滑道整体顶推到原来的高炉位置（基础要修改一下），实际就是平移新高炉到位，几乎可以提前一个月的工期，所以“大修”的概念也随之又发生了变化。此后国内众多钢铁企业在高炉改造增容的时
47、候也都用首钢这个交叉作业的好办法。2003年宝钢2号高炉易地大修工程（4063高炉扩容升级为4350高炉）也是这么干的。整体推移到位的首钢4号高炉本体炉壳，节省近一个月的大修期首钢建设采用环形出铁场的大高炉，在中国也是第一个！多铁口高炉的出铁场，一般有矩形出铁场和环形出铁场，两类形式各有优缺点。一般1000立方米级高炉只有一个出铁口的，设置1个矩形出铁场，有的是两个出铁口就共用1个出铁场，还有两个出铁口设置两个出铁场的，首钢1979年的新二高炉就是南北2个出铁场。2000立方米以上高炉通常都有两个出铁口一个出渣口，需要更大的场地布置铁水沟、渣沟以及铁路线，所以都设两个出铁场。3000立方米以上
48、高炉有34个出铁口，所以国外设计采用24个出铁场。日本大分、鹿岛还有采用5个出铁口的高炉。国内大多数的高炉都采用13个矩形出铁场，国内大型钢铁企业在80年代争论过采用什么形式的出铁场好，归纳出三个典型样板：一是宝钢早期引进日本的1号高炉，容积是4063立方米，设有两个对称的出铁场4个出铁口，每个出铁场上布置两个出铁口，夹角为40度，每个出铁口都有两条专用鱼雷罐车停放线与出铁场垂直布置，后来宝钢3号高炉扩大了两个出铁口之间的夹角，但是还保持一个矩形出铁场含2个出铁口的形式。二是日本住友的鹿岛3号高炉5370立方米，是4个出铁口，设立4个出铁场，相互垂直呈90度角。三是当时苏联的三座高炉新利佩茨克6号高炉（3200立方米）、克里沃罗格9号高炉（5026立方米）和切列波韦茨5号高炉（5500立方米）都具有独特的圆形出铁场，4个出铁口均匀分布。（1992年苏联解体后，克里沃罗格9号高炉变