1、高炉富氧喷煤现状及提高煤比的措施 张维彬 丛胜刚 摘要：对我国高炉富氧喷煤现状进行了总结与评价，分析了存在的问题，并提出了改进意 见。分析认为，随着原燃料条件改善，我国高炉喷煤水平不断提高，并有进一步提升的空 间，但幅度有限。若要大幅度提高喷煤水平，必须采取狠抓原燃料质量、改善高炉透气性、 优化高炉操作制度、提高风温、加强炉前管理等措施。 关键词：高炉 喷煤 煤比 1、 引言 高炉喷煤是从高炉风口想炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或煤粉或这两者的混合煤 粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁成本，它是现 代高炉冶炼的一项重大技术革命1。高炉喷煤代替了较昂贵的焦炭，可以改善高
2、炉的 行程，取得了较好的经济社会效益。但由于能源政策问题，高炉喷煤技术没有的得到 更大的发展。上世纪 70 年代膜，发生第二次石油危机，高炉世界性地停止喷油。为了 避免全焦操作，高炉又开始大量喷煤，尤其是西欧、日本发展很快，高炉大量喷吹煤 粉已成为明显趋势2。我国从 1964 年开始喷煤，是世界上使用喷煤技术较早的国家之 一。最早起步的企业是鞍钢、首钢。鞍钢于 1966 年建成第一座煤粉车间，5 座高炉同 时开始喷吹无烟煤。首钢于 1966 年 1 月 3 座高炉都实现了喷吹煤粉。继鞍钢、首钢成 功之后，武钢、太钢、本钢等企业都开始喷煤工业生产。上世纪 90 年代以来，我国高 炉喷煤技术取得了
3、迅速发展。到了本世纪初期，高炉喷煤技术的发展势头更加高涨。 2、 我国高炉富氧喷煤现状 2、1 喷吹用煤 我国高炉在上世纪 90 年代结束了单一喷吹无烟煤的历史。目前我国大多数采用无 烟煤和烟煤混喷。无烟煤和烟煤的配比根据各企业不同的生产情况自行确定。 2、2 煤比水平 近年来，随着矿山系统提铁降硅的成功和铁前系统大规模技术改造，我国部分钢铁 企业结束了使用热烧结矿的历史，高炉各项技术经济指标均有不同程度的提高。表 134 56是我国部分高炉近年来的主要经济技术指标，从中可以看出我国高炉的煤比水平。 表 1 我国部分高炉主要技术经济指标 项目 高炉 容积/ 利用系数 焦比 煤比 风温 富氧率
4、入炉品位 2004 年 鞍钢新 1 号 3200 2.222 366 149 1173 1.86 59.50 2005 年下半年 天钢 2000 2.21 451 84 1.97 0.8 未获得 2005 年 8 月 涟钢 6 号 2200 2.67 362 147 1130 1.82 未获得 2005 年上半年 昆钢 5 号 700 2.371 387 134 1.69 0.96 55.83 2006 年 11 月 包钢 4 号 2200 2.233 423 121.5 1178 3.79 未获得 3、 存在的问题与分析 根据国内和国外大喷煤成功的经验，质量的良好与稳定是提高煤比的先决条件。
5、随 着煤比的逐步提高，矿焦比扩大，焦炭的骨架作用的重要性相对提高，否则将影响料柱的 透气性。当焦炭质量下降时，死料柱中未燃焦粉总数量增加，恶化炉缸的透气、透液性。 因此，保持焦炭和矿石具有一定强度和合理粒度组成是非常重要的。4要想将煤比稳定在 200Kg/t 以上，必须将渣量降到 300Kg/t 以下，同时提高焦炭强度 M40 到 85%以上。否则， 即使是煤比达到 200Kg/t，高炉也很难取得良好的指标，喷吹的煤粉也达不到应有的置换比。 3 虽然目前我国高炉的原燃料条件和装备水平得到了极大地改善，高炉入炉品位已接 近 60%，部分高炉的渣铁比已降到 300Kg/t 以下，但是烧结矿中 5-
6、10mm 粒级比例接近 30%，5mm 的粉末占 10%左右，而且由于没有综合混料场，原料的化学成分难以控制，烧 结矿质量波动频繁，给高炉稳定顺行带来了一定的难度。 在焦炭方面，由于炼焦工艺和设备比较落后（无干熄焦） ，焦炭质量较差，虽然近几 年正在逐步得到改善，但仍有进一步提高的必要。特别是随着目前炼铁产能的增加，焦炭 资源更加紧张，外购焦的比例不断加大。由于受资源、运力等条件的限制，外购焦炭的质 量很难得到保证，不但部分指标达不到要求，而且波动频繁，波动范围非常大，所以高炉 生产必然回受到影响，限制了煤比的提高。 4、 提高煤比的措施 我国高炉在富氧喷煤道路上遇到了不少难题，如高炉透气性，
7、煤粉的燃烧和利用， 以及原燃料质量的控制等问题。通过不断的努力，逐步解决了各种难题。 4、1 强化原燃料管理，改善炉料结构 高炉强化冶炼后，为保持炉况顺行、高产低耗，原燃料质量成为决定性的因素。8针 对铁前系统还不够完善的现状，高炉应加强原燃料质量管理工作。4 （1） 提高焦炭质量。尽量降低入炉焦炭的水分，为高炉强化冶炼创造良好的外部条件。 并使焦炭水分保持稳定，使炉温波动小，促使高炉顺行。7 （2） 逐步将矿、焦筛分改成筛分效果更好的双层悬臂振动筛，确保精料入炉，减少入粉 末率。从而减少了块状带堵塞料柱空隙的发生，降低阻损，保证软熔带“焦窗”的 透气性。由于不合格的碎焦不会进入炉缸，从而保证
8、了炉缸死焦柱的透气、透液性， 因此使煤气达到了合理的初始分布。通过提高矿、焦的筛分效果，提高了料柱的空 隙度，保证煤气流的合理分布。 （3） 严格控制给料器闸门开度，控制给料速度，延长筛分时间，减少入炉粉末，保持高 炉顺行。 （4） 完善炉料结构，最大限度发挥高炉生产能力。通过抓好内部精料的管理工作及合理 的炉料结构，使入炉粉末大幅度降低，保持高炉顺行，为提高煤比创造良好的原料 条件。同时通过对送风制度和装料制度的调整，保持炉缸工作活跃，从冶炼效果看， 可以使渣铁在炉缸的循环性好。8 （5） 加强对入炉原料的监控。值班工长应及时并详细掌握原料，尤其是焦炭的变化，以 便炉况波动时能及时应对。焦炭
9、质量的变化比较大的时候应及时调整焦炭的配比。 同时应加强设备日常检查，并制定焦炭、烧结筛抠筛的有关规定，保证过筛。 4、2 根据喷煤气流变化调整下部制度，精心操作，搞好上下部调剂 一般来说，喷煤以后炉内煤气量大幅增加。本着上部疏松边缘，下部吹透中心的原 则，应当适当扩大风口面积。但在生产中由于随着冶炼强度的提高，批重的不断增大，出 现了中心气流不足，鼓风动能偏小，加风困难的问题，从而会影响高炉的正常生产。因此， 应当确定合适的风口面积，不仅有利于活跃炉缸，还可以保证合理的鼓风动能，使高炉持 续稳定顺行。4 4、3 上部制度调节 要取得合理的煤气流分布，必须是上下部调剂相互配合。与缩小风口面积，
10、发展中 心，稳定边缘气流的思路相对应，在上部制度上，喷煤之前应确定合理的布料距阵。喷煤 后若出现中心气流加重，边缘气流发展，渣皮脱落，或由此引起的炉况失常，是铁水质量 难以稳定，此时应适当改变布料距阵。也就是说，在要根据实际生产情况及时改变布料距 阵，通过上部调剂保证中心通道的顺畅。同时，由于边缘气流不会受到较大的抑制，保证 了两股气流协调的发展，确保了高炉的稳定顺行。10 4、4 高压操作 喷煤以后，料柱中矿/焦比上升，料柱透气性差，炉内未燃煤粉增加恶化炉料的软 熔带透气性。因此，喷煤后压差升高。同时，由于焦炭数量减少炉料重量上升，有利于炉 料下降，允许适当高压差。4顶压的提高适当降低了煤气
11、流速，煤气流分布均匀合理，同 时改善煤气利用率，为高产创造了良好的条件。7 4、5 提高风温，增加富氧量，提高煤粉置换比 高炉喷煤以后，T 理降低，为保证正常的炉缸热状态，要求足够的热补偿，高风温 和富氧都有助于提高 T 理。此外，随着喷煤量的上升，在其他条件不变的情况下，风口区域 未燃煤粉增多，不仅大大降低煤粉燃烧率，还使高炉透气性变差，引起高炉难行，而富氧 有利于煤粉燃烧率的提升。 11 在风温的使用上，充分发挥热风炉潜力。通过以下两种方式：一方面加强热风炉操 作，严格烧炉，定期换炉，保障高风温的使用；另一方面，组织人员在短期内将双预热投 入到生产中。5 在富氧鼓风上，采用鼓风机后加入的方
12、式。在安全第一循序渐进的方针指导下，富 氧率可以有迅速的提高。 在高风温和大富氧的帮助下，煤比会有大幅上升，煤焦置换比也会达到较高水平， 焦比会大幅下降。 4、6 控制氧过剩系数 碳的气化速度与气相中氧浓度成正比，喷吹量一定时，喷煤风口越多，风口前氧的 过剩总量越多，从而加快氧向碳表面传递速度，促进煤粉燃烧。因此，尽力实现全风口喷 煤，并保证适当的氧过剩系数是扩大喷煤量和提高置换比的重要措施。8 4、7 控制适宜的煤粉粒度 从燃烧角度看，粒度越小，燃烧率越高。但粒度过小，磨煤机产量下降，电耗增加， 灰熔点较大的煤粉粒度过细，渣化早，易堵煤枪，故粒度-200，目以下应保持在 70% 80%。但对
13、于易燃的煤（如烟煤） ，允许低于 70%。 4、8 喷吹混合煤 无烟煤挥发分低，可磨性和燃烧性不好，但是发热值高；烟煤挥发性高，可磨性和 燃烧性好，成本较无烟煤低，大使它的发热值低。因此，单喷任何一种都不经济。同时， 从炉况角度出发，烟煤中挥发物高，可提高燃烧率，而其分解热也大于无烟煤，可更快地 降低 T 理，这样就可更快提高风温，增大富氧率。烟煤中（H2+CO）高，能改善煤气还原性， 降低其黏度，有利于矿石的间接还原，从而降低焦比。此外，高挥发性能带来更多的煤气 流量，从而增加鼓风动能，也有利于发展中心气流。因此，无烟煤和烟煤的配合促进了风 温、富氧率与煤比的大幅度提高。 4、9 组织好外围
14、生产 煤比提高后，软熔带焦窗变薄，下部压差升高，恶化炉缸透气、透液性，及时出净 渣铁越发显得重要。所以积极组织外围生产，建立严格的考核体制，确保及时出净渣铁， 为高炉顺行、煤比提高创造良好的外围条件。9 5 结语 随着炼铁产能的不断扩大，焦炭资源紧张的问题将越来越突出，提高高炉喷吹煤比就 显得尤为重要。针对我国高炉目前的实际情况，应考虑以下几个方面： （1） 在富氧喷煤条件下，对原料水平，尤其是强度和粒度提出了更高的要求。 （2） 配合富氧喷煤后高炉内的煤气变化，采取适当的上下部制度。 （3） 高压、富氧、高风温有利于提高煤粉置换比，提高煤比。 （4） 坚强炉况稳定和外围生产组织，避免炉况波动。 （5） 控制适当的煤粉粒度，改变煤粉配比，有利于提高煤比和高炉顺行。 （6） 如进一步提高富氧率，实现大喷煤，应结合高炉长寿整体考虑，防止过分强化影响 高炉寿命。
