摘要：降低高爐燃料比是煉鐵節(jié)能減排工作的重點(diǎn)，降低高爐煉鐵燃料比對(duì)鋼鐵企業(yè)的節(jié)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(xiàn)實(shí)意義，接著探討了降低燃料比的技術(shù)措施，供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；燃料比；意義；技術(shù)措施

鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的工作重點(diǎn)是在煉鐵系統(tǒng)。因?yàn)闊掕F系統(tǒng)的能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的70%左右。節(jié)能減排的工作思路是：首先要抓好減量化用能，體現(xiàn)出節(jié)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(xiàn)出企業(yè)節(jié)能工作是要從源頭抓起，對(duì)企業(yè)的節(jié)能減排有著重大意義。

1 降低煉鐵燃料比的現(xiàn)實(shí)意義

高爐利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度/燃料比。因此，提高利用系數(shù)有兩個(gè)辦法：一是提高冶煉強(qiáng)度，二是降低燃料比。很多中小高爐提高高爐利用系數(shù)主要采用提高冶煉強(qiáng)度的辦法，通過(guò)采用配備大風(fēng)機(jī)，大風(fēng)量操作高爐，進(jìn)行高冶煉強(qiáng)度生產(chǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)。這種做法缺點(diǎn)是高爐的能耗高，不符合鋼鐵工業(yè)要節(jié)能降耗的工作思路，應(yīng)當(dāng)予以糾正。目前，大型高爐噸鐵所消耗的風(fēng)量在1200m3以下。燃燒1kg標(biāo)準(zhǔn)煤要2.5m3的風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生1m3風(fēng)要消耗0.85kg標(biāo)準(zhǔn)煤。大風(fēng)量，高冶煉強(qiáng)度操作的高爐，燃料比就要升高。鋼鐵工業(yè)要實(shí)現(xiàn)節(jié)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(shù)措施

2.1貫徹精料方針，努力實(shí)現(xiàn)原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定

煉鐵精料水平對(duì)高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響率約為70%。所以說(shuō)高爐煉鐵要以精料為基礎(chǔ)。煉鐵精料的主要內(nèi)容是：入爐礦含鐵品位要高，原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高，燒結(jié)礦堿度要高。高品位是精料技術(shù)的核心，入爐品位提高1%，燃料比下降1.5%，生鐵產(chǎn)量升高2.5%。但是高品位鐵礦石價(jià)位不斷攀升，煉鐵不可能完全追求高品位。當(dāng)前，煉鐵生產(chǎn)存在的最大問(wèn)題還是原燃料質(zhì)量不夠穩(wěn)定。精料技術(shù)還要求原燃料質(zhì)量要“穩(wěn)”。入爐礦含鐵品位波動(dòng)從±1.0%降到±0.5%，煉鐵焦比下降1.0%；堿度波動(dòng)由±0.1降到±0.05，煉鐵焦比會(huì)下降1.3%。當(dāng)前，焦炭質(zhì)量變化對(duì)高爐煉鐵生產(chǎn)的影響突出，特別對(duì)高噴煤比的高爐尤其突出。大高爐對(duì)焦炭熱反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度提出了更高的要求，焦炭熱反應(yīng)性CRI≤26%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR≥66%，這是總結(jié)多年來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)論，要予以重現(xiàn)。2010年，焦炭質(zhì)量得到較大程度的改善，焦炭熱反應(yīng)性CRI為29%～32%，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR為58%～61%。精料技術(shù)內(nèi)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(zhì)要少，冶金性能要好等。

2.2要實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫

高風(fēng)溫一方面提高了實(shí)際風(fēng)速，活躍了爐缸；另一方面給爐內(nèi)帶來(lái)了大量直接熱收入，為煤粉分解提供了熱量補(bǔ)償，保證了一定的理論燃燒溫度，促進(jìn)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(fēng)溫逐步提高到1150℃～1200℃及以上，同時(shí)保證全風(fēng)口噴吹，提高煤粉的燃燒率，使各風(fēng)口的風(fēng)口回旋區(qū)尺寸大致相等，使初始煤氣流分布均勻。熱風(fēng)溫度升高100℃，可降低煉鐵燃料比15～25kg/t，提高風(fēng)口理論燃燒溫度70℃，所以高風(fēng)溫會(huì)給高爐煉鐵帶來(lái)多方面效應(yīng)（包括風(fēng)溫高軟融帶下降，軟熔區(qū)間變窄，提高爐料透氣性等），應(yīng)當(dāng)努力提高風(fēng)溫。

2.3控制合適的冶煉強(qiáng)度

生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐冶煉強(qiáng)度在低于1.05t/m3·d時(shí)，提高冶煉強(qiáng)度是可以降低燃料比。但是在冶煉強(qiáng)度大于1.05t/m3·d時(shí)，提高冶煉強(qiáng)度是會(huì)使燃燒比升高，而且在冶煉強(qiáng)度大于1.15t/m3·d時(shí)以上，提高冶煉強(qiáng)度，會(huì)使燃燒比大幅度升高。所以說(shuō)，控制冶煉強(qiáng)度在1.05～1.15t/m3·d區(qū)間操作高爐會(huì)取得較低的燃料比。高爐冶煉強(qiáng)度達(dá)到1.15t/m3·d時(shí)要想提高冶煉強(qiáng)度、增加產(chǎn)量，應(yīng)通過(guò)提高富氧率來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是采用提高鼓風(fēng)風(fēng)量的方法。這樣做的好處是，提高冶煉強(qiáng)度后，不會(huì)使煉鐵燃料比升高。另一方面使?fàn)t腹煤氣量保持在一定值，這是高爐生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2.4提高高爐操作水平，降低燃料比

對(duì)降低煉鐵燃料比有較大作用的高爐操作技術(shù)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(jìn)行合理布料，優(yōu)化煤氣流分布，使熱風(fēng)所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料，增加高爐內(nèi)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(gè)放熱反應(yīng)，而直接還原是個(gè)吸熱反應(yīng)。所以，我們要努力提高礦石的間接還原反應(yīng)。

采用合理的裝料制度和送風(fēng)制度，能夠解決煤氣流和爐料逆向運(yùn)動(dòng)之間的矛盾，煤氣流分布均勻合理，會(huì)促進(jìn)高爐生產(chǎn)順行，有降低燃料比的效果。采用無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)多種形式的布料。采用大批重上料，可以穩(wěn)定上部煤氣流，使小焦塊遠(yuǎn)離中心，球團(tuán)礦和塊礦盡量布在中間環(huán)帶，最大限度減少小焦塊對(duì)煤氣流分布和中心死焦柱透氣、透液性的影響，減少球團(tuán)礦和塊礦冶金性能差、熔融滴落區(qū)間大給邊緣煤氣分布和高爐順行帶來(lái)的影響。2000m3高爐CO2 含量要達(dá)到22%～24%。高爐煤氣流是經(jīng)過(guò)三次分布：從風(fēng)口送風(fēng)是對(duì)煤氣流的第一次分布，采用調(diào)整風(fēng)口徑和風(fēng)口長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們希望風(fēng)速要高，大高爐180～220m/s，以保證風(fēng)能夠吹透爐缸中心。高爐內(nèi)煤氣流二次分布是在軟熔帶。軟熔帶寬窄、形狀是受風(fēng)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(shù)

爐頂煤氣壓力提高10kPa，高爐可增產(chǎn)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(chǎn)的效果會(huì)遞減。提高頂壓之后，高爐的明顯反應(yīng)是促進(jìn)高爐順行，波動(dòng)減少，使鐵礦石進(jìn)行間接還原向有利方向發(fā)展。高壓操作是有利于CO向CO2方向反應(yīng)，進(jìn)而有節(jié)焦效果。高壓后爐內(nèi)煤氣流的流速會(huì)降低，有利于熱風(fēng)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(fā)電量。

2.4.3降低高爐熱量損失

高爐內(nèi)熱負(fù)荷最大的部位是爐腹和爐腰，分別占高爐總熱負(fù)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(chǎn)順行，避免爐內(nèi)耐火磚或冷卻壁的渣皮脫落；選擇好隔熱和導(dǎo)熱性能優(yōu)化的耐火磚，以及冷卻系統(tǒng)的冷卻溫度進(jìn)行優(yōu)化控制。高爐操作抑制邊緣氣流過(guò)分發(fā)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(shí)未燃煤粉的增加，易堵塞料柱，使煤氣分布紊亂。采用高風(fēng)溫、富氧鼓風(fēng)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(shí)富氧鼓風(fēng)可以提高風(fēng)口區(qū)的理論燃燒溫度，彌補(bǔ)增加噴吹煤粉所需的熱補(bǔ)償。高爐根據(jù)噴煤量的大小，調(diào)整氧氣用量在2%～3%，在風(fēng)溫、煤粉極限操作情況下，有效改善了煤粉的燃燒，保持爐內(nèi)順行。

3 結(jié)語(yǔ)

降低高爐燃料比是個(gè)系統(tǒng)工程，高爐原燃料條件、風(fēng)溫水平、冶煉強(qiáng)度與煤比的選擇、設(shè)備狀況、爐頂壓力、合理布料與低硅冶煉技術(shù)水平等，均與燃耗高低密切相關(guān)。通過(guò)分析和對(duì)比，可得出以下結(jié)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(yīng)，維持低燃料比的高煤比操作是高爐節(jié)能降耗、降低生鐵成本所要追求的目標(biāo)。

（2）提高焦炭的熱態(tài)性能，穩(wěn)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(zhǎng)期維持高煤比生產(chǎn)并保持爐況穩(wěn)定、順行的前提和基礎(chǔ)。

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

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

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云彩.高爐強(qiáng)化研究[A].2003中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集[C].北京：冶金工業(yè)出版社。2003.392—394.

[2]劉竹林，王建麗.高爐降焦?jié)摿εc措施探討[JJ.湖南工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，24（5）：1-4.

[3]胡俊鴿，吳美慶.國(guó)內(nèi)外關(guān)于提高焦炭質(zhì)量研究的最新進(jìn)展[J].鞍鋼技術(shù)，2004（6）：13—1 7