降低高爐煉鐵燃料比的技術措施

摘要：降低高爐燃料比是煉鐵節能減排工作的重點，降低高爐煉鐵燃料比對鋼鐵企業的節能工作是有著十分重要的意義。本文首先分析了降低煉鐵燃料比的現實意義，接著探討了降低燃料比的技術措施，供業內人士參考。

關鍵詞：高爐煉鐵；燃料比；意義；技術措施

鋼鐵工業節能減排的工作重點是在煉鐵系統。因為煉鐵系統的能耗占鋼鐵聯合企業總能耗的70%左右。節能減排的工作思路是：首先要抓好減量化用能，體現出節能要從源頭抓起；其次足要提高能源利用效率；第三是提高二次能源回收利用水平。降低高爐煉鐵燃料比就是體現出企業節能工作是要從源頭抓起，對企業的節能減排有著重大意義。

1 降低煉鐵燃料比的現實意義

高爐利用系數=冶煉強度/燃料比。因此，提高利用系數有兩個辦法：一是提高冶煉強度，二是降低燃料比。很多中小高爐提高高爐利用系數主要采用提高冶煉強度的辦法，通過采用配備大風機，大風量操作高爐，進行高冶煉強度生產，來實現高利用系數。這種做法缺點是高爐的能耗高，不符合鋼鐵工業要節能降耗的工作思路，應當予以糾正。目前，大型高爐噸鐵所消耗的風量在1200m3以下。燃燒1kg標準煤要2.5m3的風，鼓風機產生1m3風要消耗0.85kg標準煤。大風量，高冶煉強度操作的高爐，燃料比就要升高。鋼鐵工業要實現節能減排，主要工作方向就是要在降低煉鐵燃料比上下功夫。

2 降低燃料比的技術措施

2.1貫徹精料方針，努力實現原燃料質量的穩定

煉鐵精料水平對高爐煉鐵技術經濟指標的影響率約為70%。所以說高爐煉鐵要以精料為基礎。煉鐵精料的主要內容是：入爐礦含鐵品位要高，原燃料轉鼓強度要高，燒結礦堿度要高。高品位是精料技術的核心，入爐品位提高1%，燃料比下降1.5%，生鐵產量升高2.5%。但是高品位鐵礦石價位不斷攀升，煉鐵不可能完全追求高品位。當前，煉鐵生產存在的最大問題還是原燃料質量不夠穩定。精料技術還要求原燃料質量要“穩”。入爐礦含鐵品位波動從±1.0%降到±0.5%，煉鐵焦比下降1.0%；堿度波動由±0.1降到±0.05，煉鐵焦比會下降1.3%。當前，焦炭質量變化對高爐煉鐵生產的影響突出，特別對高噴煤比的高爐尤其突出。大高爐對焦炭熱反應性和反應后強度提出了更高的要求，焦炭熱反應性CRI≤26%，反應后強度CSR≥66%，這是總結多年來生產實踐的結論，要予以重現。2010年，焦炭質量得到較大程度的改善，焦炭熱反應性CRI為29%～32%，反應后強度CSR為58%～61%。精料技術內容還包括：熟料比要高，原燃料粒度要偏小，粒度組成要均勻，含有害雜質要少，冶金性能要好等。

2.2要實現高風溫

高風溫一方面提高了實際風速，活躍了爐缸；另一方面給爐內帶來了大量直接熱收入，為煤粉分解提供了熱量補償，保證了一定的理論燃燒溫度，促進了煤粉的燃燒。大噴煤一定要維持合適的煤粉燃燒率，否則既不能降低成本，又破壞高爐順行。伴隨著噴煤比的提高，高爐風溫逐步提高到1150℃～1200℃及以上，同時保證全風口噴吹，提高煤粉的燃燒率，使各風口的風口回旋區尺寸大致相等，使初始煤氣流分布均勻。熱風溫度升高100℃，可降低煉鐵燃料比15～25kg/t，提高風口理論燃燒溫度70℃，所以高風溫會給高爐煉鐵帶來多方面效應（包括風溫高軟融帶下降，軟熔區間變窄，提高爐料透氣性等），應當努力提高風溫。

2.3控制合適的冶煉強度

生產實踐表明，高爐冶煉強度在低于1.05t/m3·d時，提高冶煉強度是可以降低燃料比。但是在冶煉強度大于1.05t/m3·d時，提高冶煉強度是會使燃燒比升高，而且在冶煉強度大于1.15t/m3·d時以上，提高冶煉強度，會使燃燒比大幅度升高。所以說，控制冶煉強度在1.05～1.15t/m3·d區間操作高爐會取得較低的燃料比。高爐冶煉強度達到1.15t/m3·d時要想提高冶煉強度、增加產量，應通過提高富氧率來實現，而不是采用提高鼓風風量的方法。這樣做的好處是，提高冶煉強度后，不會使煉鐵燃料比升高。另一方面使爐腹煤氣量保持在一定值，這是高爐生產穩定的基礎。

2.4提高高爐操作水平，降低燃料比

對降低煉鐵燃料比有較大作用的高爐操作技術主要是：提高煤氣中CO2 含量、冶煉低硅鐵、提高爐頂煤氣壓力、降低高爐熱量損失、提高煤粉燃燒率等方面。

2.4.1提高煤氣中CO2 含量

操作手段主要是進行合理布料，優化煤氣流分布，使熱風所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料，增加高爐內鐵礦石的間接還原度。煤氣中的CO2含量提高0.5%，煉鐵燃料比下降10kg/t。鐵礦石間接還原是個放熱反應，而直接還原是個吸熱反應。所以，我們要努力提高礦石的間接還原反應。

采用合理的裝料制度和送風制度，能夠解決煤氣流和爐料逆向運動之間的矛盾，煤氣流分布均勻合理，會促進高爐生產順行，有降低燃料比的效果。采用無料鐘爐頂裝料設備，可以實現多種形式的布料。采用大批重上料，可以穩定上部煤氣流，使小焦塊遠離中心，球團礦和塊礦盡量布在中間環帶，最大限度減少小焦塊對煤氣流分布和中心死焦柱透氣、透液性的影響，減少球團礦和塊礦冶金性能差、熔融滴落區間大給邊緣煤氣分布和高爐順行帶來的影響。2000m3高爐CO2 含量要達到22%～24%。高爐煤氣流是經過三次分布：從風口送風是對煤氣流的第一次分布，采用調整風口徑和風口長度來實現。我們希望風速要高，大高爐180～220m/s，以保證風能夠吹透爐缸中心。高爐內煤氣流二次分布是在軟熔帶。軟熔帶寬窄、形狀是受風溫和礦石的冶金性能等方面所決定的。

2.4.2高壓操作技術

爐頂煤氣壓力提高10kPa，高爐可增產1.9%，焦比約下降3%，有利于冶煉低硅鐵。隨著頂壓的提高，增產的效果會遞減。提高頂壓之后，高爐的明顯反應是促進高爐順行，波動減少，使鐵礦石進行間接還原向有利方向發展。高壓操作是有利于CO向CO2方向反應，進而有節焦效果。高壓后爐內煤氣流的流速會降低，有利于熱風中的熱量向爐料傳遞，爐塵的吹出量也降低，有效地提高TRT的發電量。

2.4.3降低高爐熱量損失

高爐內熱負荷最大的部位是爐腹和爐腰，分別占高爐總熱負荷的20%～30%和15%～25%。減少這部分熱量損失的辦法是要保持高爐生產順行，避免爐內耐火磚或冷卻壁的渣皮脫落；選擇好隔熱和導熱性能優化的耐火磚，以及冷卻系統的冷卻溫度進行優化控制。高爐操作抑制邊緣氣流過分發展，可以有效地減少高爐的熱損失。

2.4.4提高煤粉燃燒率

大噴吹后，爐腹煤氣量大幅增加，又由于焦炭量減少，焦炭自身消耗提供的爐料下降空間變小，下部壓差升高，同時未燃煤粉的增加，易堵塞料柱，使煤氣分布紊亂。采用高風溫、富氧鼓風與噴吹混合煤粉的綜合噴吹，可以改善噴吹煤粉的燃燒條件，提高煤粉燃燒率，增加其替代焦炭的比例，使燃料得到充分利用。同時富氧鼓風可以提高風口區的理論燃燒溫度，彌補增加噴吹煤粉所需的熱補償。高爐根據噴煤量的大小，調整氧氣用量在2%～3%，在風溫、煤粉極限操作情況下，有效改善了煤粉的燃燒，保持爐內順行。

3 結語

降低高爐燃料比是個系統工程，高爐原燃料條件、風溫水平、冶煉強度與煤比的選擇、設備狀況、爐頂壓力、合理布料與低硅冶煉技術水平等，均與燃耗高低密切相關。通過分析和對比，可得出以下結論：

（1）各高爐煤比的提升要與本高爐燃料條件和操作管理思路相適應，維持低燃料比的高煤比操作是高爐節能降耗、降低生鐵成本所要追求的目標。

（2）提高焦炭的熱態性能，穩定入爐原燃料良好的冶金性能，才能保證高爐下部良好的透液性和透氣性，是高爐長期維持高煤比生產并保持爐況穩定、順行的前提和基礎。

（3）控制好合理的理論燃燒溫度，保證爐缸良好的工作狀態，是高爐操作和管理人員在高煤比生產條件下的首要任務。

（4）高爐在護爐條件下的高煤比生產，要密切關注爐缸渣鐵的排放情況，出現異常情況要及時、果斷地采取措施，避免爐況失常和其它操作事故。

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