降低高爐煉鐵燃料比的技術工藝研究

張繼沛++尹奎升++高路路++韓濤

摘 要：燃料比是高爐煉鐵生產中的重要技術經濟性指標。降低高爐煉鐵的燃料比，不僅符合我國高爐煉鐵技術工藝的發展與強化方向，而且也是建設資源節約型、環境友好型現代化高爐的必由之路。本文結合實際工作經驗，就如何降低高爐煉鐵燃料比的相關技術工藝進行了探索與研究。

關鍵詞：高爐煉鐵；燃料比；降低；技術工藝

1 我國高爐煉鐵燃料比的現狀及降低途徑

1.1 我國高爐煉鐵燃料比現狀

據相關資料表明，目前國際先進水平的煉鐵燃料比在450～500kg/t左右。而在2013年，我國重點鋼鐵企業高爐煉鐵燃料比已降低到547.36kg/t。這也說明了我國已掌握了先進的高爐煉鐵技術，并且正在與國外領先技術水平不斷靠近，在未來較長一段時期都有較大的節能潛力可以挖掘。

1.2 降低高爐煉鐵燃料比的技術工藝途徑

降低高爐煉鐵燃料比的技術工藝途徑，主要可歸結為兩個方面：一方面是增加熱量的輸入，例如提高風溫、風壓，提高原燃料供應，改善燃燒效果，降低鼓風濕度等等；另一方面則是減少熱量的輸出，例如減少硅的還原，減少熱量損失，提高還原效率等等。

2 降低高爐煉鐵燃料比的具體技術工藝分析

2.1 提高風溫

高爐煉鐵生產中需要大量的熱量，其熱量主要來源于燃料在爐缸內的燃燒產生的熱量，以及鼓風所帶入的熱量。當鼓風帶入的熱量越多，所需的燃料燃燒熱就越少。因此，提高風溫，能夠有效降低燃料比和生產的成本。

根據經驗公式可以得出，每提高100℃風溫，可以降低燃料比15kg/t左右。因此，在保證生產安全的基礎上，可盡量提高風溫以降低燃料比。

2.2 提高頂壓

提高爐頂壓力，能明顯降低爐內的壓差，從而有利于加風而增加產量。根據相關資料表明，當爐頂高溫煤氣壓力每提高10kPa時，燃料比會下降0.3%～0.5%左右，高爐也可增產1.9%。

這是由于通過爐頂壓力的提高，一方面可以延長高溫煤氣在爐內的滯留時間，使煤氣與鐵礦石之間的接觸時間增長，有利于高溫煤氣熱量向礦料進行傳遞，促進礦料間接還原反應的發展；另一方面，頂壓的提高還有利于降低高溫煤氣流的流動速度，增強煤氣流在爐內的溫度性，從而使生產過程中爐塵的吹出量大幅度降低，并使得單位生鐵在生產時所需燃料量的降低。

2.3 提高富氧率

提高鼓風中的氧含量，也有利于煉鐵燃料比的將比。理論上可認為，當鼓風中富氧率每提高1%時，就可以使高爐煉鐵增產4.76%，燃料比也能下降0.5%左右。這是由于一方面當鼓風中富氧率提高時，高爐因產量的增長，每噸鐵所造成的熱損失也降低，燃料比相應下降；另一方面則是由于富氧可以減少每噸鐵生產時煤氣的產生量，從而減少了高溫煤氣所帶走的熱損失。

因此，在高爐煉鐵生產中，還應盡量提高鼓風中的富氧率。然而，富氧率的上限值會受到爐腹煤氣量上限值的影響，當爐腹量達到上限值時，再增加富氧率，將不能繼續起到增產的效果。為此，應根據實際生產情況，將富氧率控制在4%～5%左右為最佳。

2.4 降低鼓風濕度

當高爐鼓風中的水分吹入爐內以后，會在風口循環區高達2200℃左右的高溫環境中，被熱解為氫氣和氧氣，而這一熱解過程是一個吸熱反應，會導致風口前的燃燒溫度相應降低。而且由于鼓風中水分往往會隨著晝夜和季節的變化而變化，將使得高爐爐溫也相應出現波動，而影響到生產的質量。

通過降低鼓風濕度的措施，不僅能提高爐溫，節省能耗和降低煉鐵燃料比，而且還可起到穩定爐況和提高生鐵質量的效果。根據相關資料顯示，每降低鼓風濕度1g/m3時，可以降低煉鐵燃料比0.8～1kg/t左右，尤其是對于空氣濕度較大的地區效果將更為明顯。

2.5 改善燃燒效果

改善燃燒效果，以提高熱量的輸入，也是目前高爐煉鐵燃料比降低的主要途徑之一。首先，應充分利用高溫煤氣帶來的物理熱能與化學能，以最大程度的提高高溫煤氣的利用效率，并有效降低爐頂的溫度；其次，還應保證煤粉得到充足的燃燒，可采用高風溫、高富氧率、高頂壓，以及均勻噴吹等方式，以充分保證煤粉的燃燒，提高煤粉利用效率，降低煉鐵燃料比；第三，采取適宜的利用系數和冶煉強度，過去很長一段時間，我國部分鋼鐵企業中往往只重視提高利用系數和冶煉強度，而忽視了高利用系數所帶來的燃料比升高、安全事故增多的問題，因此在實際生產中必須應以降低燃料比為重點，以合理選擇冶煉的強度和利用系數。

2.6 推行低硅冶煉

低硅冶煉是當前高爐冶煉煉鐵生產的重要技術性指標之一。隨著近年來我國高爐煉鐵技術的不斷發展與進步，低硅冶煉技術正日益受到鋼鐵企業的重視，并成為了高爐煉鐵生產中的重要技術性課題。當高爐鐵水含硅量低時，不僅可以降低燃料比與生產成本，而且還能有效滿足少渣冶煉的需要。同時，在轉爐冶煉或是鐵水的“三脫”過程中，降低含硅量也是脫磷工藝的必要技術條件。

目前，對鐵水硅含量有效控制的方法，主要有以下幾方面：一是控制硅的來源，通過盡量減少爐料中的二氧化硅含量，減少煤和焦炭中的灰分，以實現鐵水中硅來源的有效控制；二是控制鐵水的吸硅量，由于鐵水吸硅主要發生在爐內的滴落帶，可通過控制爐內軟熔帶高度、爐料結構以及煤氣流分布等方面，以降低鐵水的吸硅量；三是提高爐缸的脫硅反應，由于爐缸的脫硅數量，主要受爐渣中二氧化硅活性度的影響，因此可通過對爐渣中堿性度和MgO含量的調整以影響二氧化硅活性度，進而提高爐缸的脫硅反應。

3 總結

降低燃料比是高爐煉鐵生產中，實現節能減排和低成本生產的迫切需要，也是實現鋼鐵企業可持續化和健康化發展的客觀要求。本文從我國高爐煉鐵燃料比的現狀出發，并著重就降低高爐煉鐵燃料比的技術工藝措施進行了分析與探討，以此希望能促進我國鋼鐵企業中高爐煉鐵燃料比進一步降低，從而為企業帶來經濟效益上的提升。

參考文獻：

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