我国炼铁“十四五”技术进展分析与“十五五” 展望

一、我国炼铁产能产量现状及变化趋势

（一）炼铁产能产量

据不完全统计，2020年底全国符合规范条件钢铁企业（简称规范企业）共有炼铁高炉约850座左右，高炉炼铁总产能约9.1亿吨。“十四五”期间，钢铁行业继续推进供给侧结构性改革，通过淘汰落后、低效装备，限制类装备产能置换升级等方式，持续压减过剩产能。截止到2024年底，规范企业（第六批）炼铁高炉共约671座，高炉炼铁总产能约8.6亿吨。全国生铁产量由2020年88752.4万吨下降至2024年85173.7万吨。2020~2024年全国生铁产量如图1所示。

图1 2020 ~ 2024 年全国高炉生铁产量

（二）变化趋势

自进入“十四五”以来，钢铁行业产能产量双控取得显著成绩。通过炼铁产能减量置换、粗钢产量压减等措施，全国高炉数量和高炉炼铁总产能均呈现逐年下降趋势。高炉数量共减少180座左右，减少幅度达到21.2%，限制类高炉等落后、低效产能大量置换退出；高炉炼铁总产能共压减0.5亿吨，压减比例约5.5%。自2020年以来，全国生铁产量整体呈现下降趋势，仅2023年出现小幅上升。相比于2020年，2024年生铁产量降低3578.7万吨，降幅达到4.0%。

二、我国炼铁装备现状及发展趋势

（一）炼铁装备变化情况

截至2024年，我国钢铁行业规范企业（第六批）约有671座炼铁高炉，8.58亿吨炼铁总产能。其中，1200立方米以下限制类高炉装备共321座，炼铁产能24614万吨，数量占比47.8%，产能占比28.7%；1200（含）～2000立方米高炉数量213座，炼铁产能27504万吨，数量占比31.7%，产能占比32.0%；2000（含）～3000立方米高炉数量89座，炼铁产能17905万吨，数量占比13.3%，产能占比20.9%；3000立方米及以上高炉数量48座，炼铁产能15796万吨，数量占比7.2%，产能占比18.4%。我国钢铁行业规范企业平均炉容由2020年不到1200立方米提升至2024年1422立方米，非限制类高炉装备产能占比达到71.3%，行业先进水平以上的高炉产能占比达到39.3%，高炉装备大型化、高端化水平得到显著提升，见图2。

图2 2024年钢铁行业规范企业高炉装备情况

（二）炼铁装备发展趋势

“十五五”时期，我国炼铁装备将以高端化、绿色化、智能化、低碳化为核心发展方向，通过技术创新与装备升级实现高质量转型发展。顶燃式高风温热风炉、高效长寿高炉本体、底滤法渣处理系统等炼铁关键装备将不断突破技术瓶颈，保障高炉生产稳定性与高效性；高炉休风放散煤气全回收、高炉煤气精脱硫、高炉冲渣水余热溴化锂制冷、高炉熔渣干法粒化及余热回收等工艺装备与技术有望逐步成熟，推动钢铁企业实现减污降碳协同发展；AI、大数据、5G等技术的融合应用将更广泛应用于炼铁装备，实现炉况诊断定量化、炉内状态高仿真解析、关键操作自动控制，以及煤气流分布和炉温水平闭环调节等功能，数字赋能使炼铁生产管控更加精准和高效；随着钢铁行业纳入碳市场，富氢碳循环高炉、高炉富氢冶炼、喷吹生物质炭和废塑料、氢基竖炉直接还原等低碳冶炼和氢冶金技术将迎来发展机遇，助力我国“双碳”目标加快实现。

三、我国炼铁工艺技术现状及发展趋势

（一）炼铁工艺技术变化

“十四五”期间，我国炼铁技术进步主要体现在以下几方面：

全行业普及推广高风温、高顶压、高富氧、大喷煤等强化冶炼措施。行业先进企业平均风温提高至1230℃以上，顶压提升至250千帕以上，富氧率保持在7%~10%，煤比提高至170~180千克/吨，促进高炉燃料比、工序能耗逐步下降。

高炉高比例球团冶炼工艺技术成功应用。首钢京唐5500立方米高炉球团矿平均比例达到55%以上，唐钢新区2922立方米高炉球团矿比例最高达到64%，西昌钢钒1号高炉钒钛球团矿比例达50%以上，首钢伊犁钢铁成为国内唯一采用全球团冶炼的企业。

积极探索高炉低碳冶炼技术并取得重大突破。宝武八钢富氢碳循环高炉、中冶赛迪3R碳氢高炉等低碳冶炼技术取得重大突破，高炉富氢气体喷吹技术、高炉喷吹生物质技术等创新低碳技术在晋南钢铁、首钢迁钢不断进行探索和攻关，并取得积极进展。

烧结返矿冷压块等新型炉料技术取得新进展。烧结返矿冷压块技术已在酒钢集团榆中钢铁、汉中钢铁、略阳钢铁、山西安泰钢铁等成功应用，取得了降本减碳的显著效果，现已列入2024版钢铁行业极致能效技术清单（T80），未来铁矿石冷压块技术有望作为氢基竖炉直接还原铁或高炉原料得到应用和推广。

氢冶金开发与示范应用成果显著。宝钢湛江建成百万吨级氢基竖炉直接还原铁示范项目，2024年实现连续满负荷生产。河钢集团张宣科技开发出基于焦炉煤气零重整竖炉直接还原技术，于2023年5月建成投产60万吨氢基竖炉直接还原示范项目，至今已稳定运行近2年时间。中国钢研开发出纯氢多稳态竖炉直接还原技术和中试示范工程，实现60天连续稳定生产运行，达到国际领先水平。鞍钢集团开发出绿氢零碳流化床高效炼铁创新技术，于2024年完成1万吨/年中试线建设和首次热试试验。建龙赛思普开发出氢基熔融还原技术，在乌海建设运行国内外首套氢基熔融还原生产线，并实现稳定生产。

（二）主要技经指标变化

“十四五”时期，炼铁技术经济指标取得一定进步。高风温、高顶压、高富氧等强化冶炼手段在行业内快速推广，促使高炉焦比、燃料比逐年下降，煤比逐年升高。随着顶燃式高风温热风炉、高辐射覆层节能技术、热风炉自动燃烧、无扰动换炉等技术装备的普及应用，高炉平均风温基本呈现逐年上升趋势。入炉品位基本保持在57%左右，从2022年行业进入下行周期以来，钢铁企业开始使用更多低品位经济矿，高炉入炉品位呈现下降走势。综合来看，在高炉大型化、先进节能技术配备和操作水平提升等作用下，尽管近几年入炉品位呈现下降趋势，但高炉燃料消耗指标仍取得稳步下降的较好成绩。全国重点钢铁企业2020~2024年炼铁技术经济指标及变化情况分别如表1和下图2所示。

表1 全国重点钢铁企业2020~2024年炼铁技术经济指标

图2 全国重点钢铁企业2020~2024年炼铁技经指标变化情况

（三）发展趋势

碳减排工作将成为直接影响钢铁企业经济效益的重要工作。钢铁行业是碳排放管控重点行业，未来国家将充分发挥碳市场作用，逐步强化碳排放强度约束，严控碳排放总量，通过碳配额激励先进、鞭策落后，并将持续开展碳排放重点工序降碳行动。

开发大数据、可视化等智能操控炼铁技术。例如，充分应用大数据分析与挖掘、物联网技术、人工智能手段、在线监测等信息技术，建立基于历史数据和实时数据的炉况推理规则和自动推理机，根据实时炉况诊断结果，给出调整建议和优化措施，有利于高炉长期保持高效、顺稳、节能和低碳生产。

氢冶金新技术未来发展潜力大。近期由于氢冶金新技术成熟度低、生产成本高、能源资源保障难度大，还不具备推广条件。在汽车行业等下游用户对钢铁产品低碳生产的需求下，部分钢铁企业开展氢冶金技术开发应用。中远期随着制氢成本下降、碳价增加、下游用钢行业对低碳钢需求增加，氢冶金将逐步具有竞争优势，或将成为钢铁行业碳中和的终极技术路径。

四、“十五五”展望及建议

（一）重视高炉降碳工作

高炉—转炉长流程仍在可预见的未来占据主导地位，未来高炉工艺将着重于高比例球团/块矿冶炼、低成本原料条件下高炉低燃料比冶炼、富氢气体喷吹、新型炉料等低碳技术探索和应用，持续推进极致能效提升，并借助智能化改造，实现生产的精准控制与优化，降低碳排放强度，实现低碳炼铁。

（二）深入开展氢冶金创新技术攻关和应用

“十五五”期间，基于焦炉煤气的竖炉直接还原技术将在煤气资源丰富地区或企业得到进一步推广应用，纯氢冶金将在东北及西北可再生能源丰富地区开展工业化示范应用。建议钢铁企业投资氢冶金项目前，依托权威机构做好项目技术调研、路径比对、经济分析、投资风险评估等基础论证工作，研究好铁矿石冷压块技术和直接还原用低碳矿石解决方案，同时，加强与制氢装备企业合作，共同推进制氢-氢冶金两大行业实现能源稳定供应，技术装备开发和设施运营的一致性、互融性。

（三）加快制定个性化经济降碳方案

铁前工序碳排放占比约在55%以上，是决定钢铁企业碳配额存在盈余或缺口的关键环节。随着钢铁行业纳入碳市场并开展履约交易，未来碳交易价格将水涨船高，部分高碳排放强度企业的履约成本将大幅提高。建议钢铁企业借力行业权威机构政策、信息、技术等先发优势，积极开展碳诊断碳减排工作，针对烧结、炼铁等碳排)放重点工序制定个性化经济降碳方案，应用先进可靠的节能降碳技术，精准提高企业碳排放绩效水平和碳履约能力，助力企业在碳交易市场中占据先机。

（四）开展市场化、法治化的钢铁行业产能治理

建议顺应国家全面深化改革的大趋势，结合行业发展导向，统筹考虑、远近结合，基于市场化和法治化思维，建立一套有利于先进产能充分发挥、促进优胜劣汰和供需平衡的产能产量调控机制，倒逼不符合高端化、智能化、绿色化发展要求的产能装备退出。

来源 | 冶金工业规划研究院

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