炼铁高炉经济喷煤生产技术分析
1 前言
在一定的生产条件下，如何实现经济喷煤、低燃料比操作，是高炉操作者普遍关心和期待解决的重要技术课题。1998～2006年，宝钢1号高炉在原燃料条件相对稳定、质量较好的条件下，通过生产实践和技术创新，保持了200kg/t以上高煤比操作，其中1999～2002年稳定煤比230～240kg/t，焦比265kg/t左右,燃料比493～500kg/t,实现了经济喷煤、低燃料比生产，为降低焦炭消耗和铁水成本做出了重要贡献。本文根据宝钢1号高炉高煤比生产实践结果，对高煤比、经济喷煤的主要限制因素进行了分析，并论述了经济喷煤、低燃料比操作的技术途径。
2 经济喷煤的限制因素和确定经济喷煤量的原则
2 经济喷煤的限制因素和确定经济喷煤量的原则
在一定的生产条件下（产量、原燃料质量、炉料结构、煤和焦炭的市场价格等），喷煤比最高且稳定、焦比和燃料比最低的操作煤比，为高炉的经济喷煤比。可见，经济喷煤比取决于喷煤量水平、煤焦置换比和能量消耗利用程度，最终由总燃料消耗、工序成本来确定。
实现经济喷煤量操作，关键是达到稳定、最高的煤比，以使焦比最低。根据宝钢高炉高煤比操作的实绩，风温、焦炭质量、渣量和炉况调剂能力（透气性）是高喷煤量操作的主要限制因素。当喷煤比超过240～250kg/t时，高炉透气性指数K值显著升高至上限2.8～2.9，炉况出现波动，顺行变差，燃料比显著增加，且需要将渣量降低至250kg/t左右。不同的渣量决定了高炉相应的最大喷煤量，渣比280～290kg/t时，高炉喷煤量最高195～197kg/t，当渣比降低到235～240kg/t时，煤比可提高到260kg/t。因此，高炉的经济喷煤量可根据不同的渣量水平，由透气性指数和燃料比的控制值为上限确定。在宝钢1号高炉当时的生产条件下，取K值2.8、燃料比500kg/t，不同渣比时，经济煤比的范围为223～233kg/t。煤比达到200kg/t、220kg/t和250kg/t时，燃料比都相应出现突升，成为高喷煤比的3个限制点。当煤比达到230～240kg/t时，焦比水平比200～210kg/t煤比时下降显著，燃料比增加很小，因此在该煤比范围下操作，焦比最低，最为经济。
3 宝钢高炉经济喷煤、低燃料比生产技术实践
宝钢采用1250℃高风温、2%～3.5%的富氧率，增加炉缸热补偿和强化煤粉燃烧，并通过改善炉料质量和操作，提高高炉增大喷煤量的接受能力和炉况稳定性。高煤比操作的关键限制环节的突破，使宝钢各高炉煤比都能长期保持200kg/t以上，1号高炉还创造了月均煤比252.4kg/t和260.6kg/t的纪录，为低焦比、低成本冶炼奠定了重要基础。
精料和降低渣比是高煤比、低燃料比生产的基础，使用精料和降低渣比既有利于改善下部透气性和透液性，增加喷煤量，又可降低焦比。焦炭质量对高炉透气性指数影响很大，是决定喷煤量的关键因素。高渣量会导致透气性和透液性显著恶化，因此限制喷煤量增加，还会明显增加热量消耗和焦比。除入炉矿石品位外，焦炭灰分是影响渣比和焦比的主要因素，灰分升高1%，约增加渣比50～60kg/t，增加焦比10kg/t。随喷煤量提高，宝钢通过高品位低SiO2烧结、增加球团比等措施提高入炉品位，通过选煤和配煤途径降低焦炭和喷吹煤的灰分，控制烧结矿碱度1.80以上，减少高炉副原料用量，将渣量由280kg/t逐步降低到240～250kg/t，喷煤量随之由150kg/t提高到240kg/t的较高水平，使焦比大幅度下降。
实现经济煤比和低燃料比操作，控制炉况稳定和获得合理的煤气流分布尤为重要，其中通过布料制度调整改善透气性和提高煤气利用率是非常有效的手段。宝钢1号高炉通过风口面积、矿批、料线、布料档位等调剂，发展中心气流，并适当控制边缘气流，以保持炉况稳定顺行和提高煤气利用率。在220～240kg/t的较高煤比下，CO利用率达到51%～52%。较高的煤气利用率降低了焦比，从而控制了高煤比下燃料比的升高。在宝钢高炉条件下，ηCO提高0.5%，可降低焦比2kg/t。
高煤比、较低的理论燃烧温度有利于低硅冶炼和降低焦比。根据宝钢生产经验，铁水含量下降0.1%，可降低焦比3～4kg/t。宝钢高炉以稳定原燃料质量、稳定煤比、稳定炉况为目标，利用数学模型和专家系统监控炉热和铁水含量，优化操作参数，控制铁水温度在1505℃左右的中等水平，含量保持在0.28%～0.33%的较低水平。
生产实践表明，风温、铁水含量、ηCO、焦炭灰分、烧结矿FeO含量、渣比、煤粉固定碳含量对煤焦置换比影响较大。煤粉在高炉内充分燃烧利用情况下，无烟煤配比提高10%，可提高置换比0.03，显著降低燃料比。此外，煤粉水分上升1%，燃料比约增加 3 kg/t，因此将煤粉水分控制在1.5%以下。
4 结论
（1）高炉喷煤的目标是在一定的原燃料条件下进行经济煤比操作，实现高煤比、低焦比、低燃料比和低工序成本生产。根据宝钢高炉长期200kg/t以上高煤比生产实践，风温、焦炭质量、渣量和炉况调剂能力（透气性）是提高喷煤量和经济煤比操作的主要限制因素。经济煤比范围可根据高炉不同的渣量水平，以透气性指数和燃料比的控制值上限以及未校正置换比0.9～1.0为标准确定。
（2）宝钢1号高炉喷煤生产实践结果表明，经济煤比、低燃料比操作的有效措施是：高风温富氧鼓风；优化上、下部调剂控制合理的煤气流分布，稳定炉况，提高煤气利用率，降低炉尘灰比；改善原燃料质量特别是焦炭质量，提高精料水平，降低渣比；精心操作和控制炉热，低冶炼；采用混煤喷吹，适当增加无烟煤配比，控制煤粉水分，提高煤焦置换比。
(来源：炼钢)
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