靳亞濤，韓 磊，胡春艷，朱世杰

(河鋼承鋼，河北 承德 067002)

隨著我國鋼鐵工業(yè)在近年來的快速發(fā)展，在不斷取得成績的同時(shí)，也形成了高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè)模式[1]。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，截止2020年初我國鋼鐵工業(yè)能源消耗占全國工業(yè)總能耗的15%左右[2]，而鐵前工序能耗達(dá)到整個(gè)生產(chǎn)流程的70%以上[3]，故此諸多鋼鐵企業(yè)在高爐工序采取了“提煤降焦”的措施，以降低能耗與生鐵成本[4]。

然而，自高爐原、燃料由精料向經(jīng)濟(jì)料轉(zhuǎn)變之后，過高的煤粉噴吹比已失去優(yōu)勢[5]。在經(jīng)濟(jì)形爐料的基礎(chǔ)上，獲取適當(dāng)?shù)母呙罕戎饾u成為了關(guān)鍵。在此工藝參數(shù)上的探索，首先需認(rèn)清高爐在其工作條件下的煤焦置換比。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇

在高爐冶煉狀態(tài)下，噴吹煤粉的特性、高爐的工作狀況、噴吹煤量的選擇[6]，均會對煤焦置換比造成不同程度的影響。因此，我們在研究對象的選取上，應(yīng)選定在高爐穩(wěn)定的冶煉周期內(nèi)煤粉理、化性能波動范圍較小的時(shí)間段內(nèi)。

2020年1-5月，河鋼承鋼1260 m3高爐進(jìn)行提高煤比攻關(guān)，原、燃料條件處于相對穩(wěn)定時(shí)期，并逐步將高爐煤比由130 kg/t·Fe提高至140 kg/t·Fe以上。將該時(shí)間段定為研究對象，符合上述條件。

2 實(shí)際煤焦置換比計(jì)算

在生產(chǎn)過程中，由于原料條件的變化以及工況參數(shù)的波動均會帶來燃料消耗的差異，因此需對生產(chǎn)過程中各影響項(xiàng)做出統(tǒng)計(jì)(見表1)。

統(tǒng)計(jì)期間，高爐冶煉過程燃料消耗為537 kg/t·Fe，噴煤冶煉過程噴煤比均值為124 kg/t·Fe，焦比均值為413 kg/t·Fe，從而計(jì)算實(shí)際煤焦置換比[7]為(537-20.75-124)/124×100%=83.27%。

表1 燃料消耗影響項(xiàng)統(tǒng)計(jì)

按照此計(jì)算方法，分別對不同煤比情況下的實(shí)際煤焦置換比進(jìn)行計(jì)算，繪于圖1。

圖1 煤比與煤焦置換比關(guān)系

通過對煤比與煤焦置換比的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行二次函數(shù)擬合，最終得到煤比與煤焦置換比間存在y=-0.00228x2+0.36585x+73.04287的關(guān)系，可見煤焦置換比隨煤比的增加逐步降低。由所得煤比與煤焦置換比間的函數(shù)關(guān)系，可對該區(qū)間內(nèi)任意煤比條件下對應(yīng)的煤焦置換比進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合當(dāng)前煤、焦市場價(jià)格對經(jīng)濟(jì)煤比進(jìn)行測算。

3 經(jīng)濟(jì)煤比測算

以當(dāng)前市場價(jià)格均值，焦炭1965 元/t，混煤750 元/t計(jì)算，在537 kg/t·Fe的燃料比基礎(chǔ)上，測算不同煤比情況下燃料成本，繪于圖2。

燃料成本在煤比處于143 kg/t·Fe時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)后隨煤比增加，燃料成本呈上升趨勢。通過測算，可知該1260 m3高爐的經(jīng)濟(jì)煤比區(qū)應(yīng)控制在135～150 kg/t·Fe，燃料成本可壓縮至942 元/t·Fe以內(nèi)。

圖2 煤比與燃料成本關(guān)系

4 經(jīng)濟(jì)性分析

1)高爐煤比較低時(shí)，煤焦置換比較高，可提高煤粉的利用率，但是受到噴吹總量的限制，最終難以實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。

2)高爐煤比控制過高，雖然入爐總煤量數(shù)量較大，但是由于煤焦置換比的降低，使得大量煤粉未燃，降低了煤粉的利用率，造成了燃料的浪費(fèi)。

3)本文僅從煤比的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，并未探討過高煤比條件下，未燃煤粉對高爐順行的影響，如結(jié)合此影響，經(jīng)濟(jì)煤比的上限應(yīng)相應(yīng)向下調(diào)整。

5 結(jié)論

1)高爐噴煤過程，煤焦置換比隨煤比的增加而降低，二者之間呈y=-0.00228x2+0.36585x+73.04287的函數(shù)關(guān)系。

2)作為本研究對象的1260 m3釩鈦礦冶煉高爐的經(jīng)濟(jì)煤比區(qū)應(yīng)控制在135～150 kg/t.Fe，燃料成本可壓縮至942 元/t·Fe以內(nèi)，僅從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，最佳煤比應(yīng)為143 kg/t·Fe。