浅谈高炉经济喷煤比

浅谈高炉经济喷煤比

王立杰尹焕岭赵杨

(唐钢不锈钢)

摘要：高炉喷煤是降低铁水成本，增加利润的重要手段；同时，直接喷吹煤粉，不经过焦化工艺，减少了环境污染。提高喷煤比应具备的条件是：稳定的原燃料质量、合适的理论燃烧温度、精细的操作和合理煤气分布。高炉提高喷煤比是冶炼技术发展的必然趋势，然而各单位能满足的条件不同，因此各单位的经济煤比也应根据自身条件确定。

关键词：高炉经济喷煤比理论燃烧温度未燃煤粉置换比

0 前言

高炉喷吹煤粉则是部分替代焦炭的“提供热量”及“还原剂和渗碳剂”，即以价格低廉的煤粉部分替代价格日趋昂贵的冶金焦炭，以缓解因炼焦用主焦煤匮乏所造成的冶金焦炭产量渐显不足的矛盾，最终降低高炉炼铁焦比和生铁成本。当前高炉生产的一些习惯性认识和操作，直接影响到高炉喷煤的科学性，且给高炉喷煤效益乃至生铁成本带来不良影响，因此选择合理的喷煤比就是实现企业效益最大化的重要一项。

1 经济喷煤比的概念

所谓经济喷煤比，是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。可见，经济喷煤比的大小取决于喷煤量水平、煤交置换比和能量消耗利用程度，最终有总燃料消耗、工序成本来确定。喷煤对高炉工序降低值的影响可按下式计算：△J=PCR(P k×R—P m)／1000(1)

式中△J——高炉工序成本降低值，元／t；

PCR——喷煤比，kg／t；

R——未校正煤焦置换比；

P k——焦炭价格，元／t；

P m——煤粉工序成本，元／t。

从图1曲线可见，喷煤生产操作中存在经济喷煤比。由于原燃料质量、炉况参数在一定范围内波动，因此经济喷煤比是一个操作范围。

2 提高喷煤比的关键技术

2.1稳定原燃料条件

2.1.1提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能，保证高炉必要炉料柱透气性。

图1 高炉工序成本降低值与喷煤比的关系

焦炭在高炉内的骨架作用是煤粉不可替代的，随着煤比的提高，焦炭的负荷随之加重，以及焦炭在炉内

停留的时间越长，焦炭的骨架作用更显的重要。因此焦炭质量的好坏，特别是焦炭的热性能的高低，决定了高炉的容积大小和喷煤比水平的高低。高喷煤比对焦炭质量的要求是：M40在80％以上，M10小于7％，灰分小于12.5％，硫分小于0.65％，热强度CSR>60％，热反应性CRI<30％。对于2000m3以上容积的大高炉，喷煤比在160kg/t以上时，要求焦炭质量要更好一些：M40≥85％，M10≤6.5％，灰份≤12．0％，硫份≤0.6％，CSR≥65％，CRI≤26％。同时要求焦炭中K2O+Na2O的含量要<3.0kg／t。（2）

2.1.2稳定优质的原燃料质量，减少波动。

选择成分接近、质量差异小的原煤，制定合理的原煤结构，降低煤粉的A、S，提高发热值。

炼铁原料（烧结、球团、块矿）的转鼓强度高、热稳定性好、还原性能好、性能稳定等为高炉顺行创造良好条件，提高烧结矿（碱度在1.8~2.0倍）的碱度，会使转鼓强度高、冶金性能好的优点。连篦机-回转窑生产的球团矿质量和工序能耗均比竖炉所生产的球团好。入炉的块矿要求是含水分低、热爆裂性差、还原性能好、粒度偏小。

2.2提高理论燃烧温度

高炉喷吹煤粉后，由于煤气量增加，用于加热燃烧产物的热烈相应增加。又由于喷吹物加热、结晶水分解几碳氢化合裂化好热，使理论燃烧温度降低。因此要采取提高理论燃烧温度的措施：

1)提高热风温度：热风温度升高l00℃，可使炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷20~30kg／t煤粉。

2)进行富氧鼓风：富氧率提高1％，炉缸理论燃烧温度升高40～50℃，允许多喷煤粉20～30kg／t。一般企业，炼钢剩余多少氧气高炉富氧多少，富氧率并非炼铁系统确定，而是由企业平衡决定。

3)进行脱湿鼓风：鼓风湿度每降低1g/m3，理论燃烧温度升高7～9℃，允许多喷3～4kg/t煤粉。

2.3精心操作，稳定炉温，保证炉况长周期稳定顺行。

高炉喷煤后，初始煤气流分布、鼓风动能、冶炼周期都发生了变化。操作者要及时通过调整风口面积、矿批、布料角度、料线等参数，确保炉缸工作均匀活跃，初始煤气流分布合理。

一般操作者用喷煤量来调整炉温，因此炉温的稳定对于喷煤比的提高起到了至关重要的作用。操作者要精心，避免炉温大幅度波动。只有炉温稳定了，操作者才敢降低炉温水平，降低焦比，为提高喷煤比提供空间。

3 选择经济喷煤比，提高置换比

3.1未燃煤粉的不利影响

由于时间和空间有限，煤粉在风口前燃烧带不可能完全燃烧，喷吹量越大，未燃煤粉的绝对数量相应增加。少量未燃煤粉在冶炼过程中被吸收或进一步气化，得到利用。但未气化的煤粉进入炉料中，将会给高炉顺行带来不利影响。主要表现在：

未燃煤粉进入炉渣中呈悬浮状态，会增加炉渣黏度，严重时造成炉缸堆积。

未燃煤粉滞留在软容带和低落带，降低其透气性和透液性，造成下部难行或悬料。

3.2根据煤粉性能及当地煤的价格，合理配煤

烟煤挥发分高，且含有一定水分，进入风口后会爆裂，促进分解燃烧和残碳燃烧，燃烧效率高。建议烟煤配比在40%左右，配比太高后管路的安全措施要加强，并且煤粉含碳量下降会造成煤焦置换比降低的现象。

3.3均匀喷吹，避免风口多喷的现象

煤粉喷吹要均匀，高炉所有风口均要喷煤，流量要实现均匀、稳定。高炉均匀喷吹煤粉，会使高炉每个风口的鼓风动能一致，并会使炉缸热量分配均匀，促使高炉生产顺行和喷煤量的提高，进而煤焦置换比得到提高。为保证各风口喷煤量均匀，建议将煤粉分配器高位安置，使各单只管路尽量长短相近，不让煤粉走捷径个别风口多喷的现象出现。

4 结语

1）生产的企业热风炉的设计结构已经确定，仅靠操作提高风温有限，而且外购液氧要考虑价格问题，因此决定喷煤比提高的重要因素是焦炭质量和精心的操作。

2）选择经济喷煤比，减少未燃煤粉对高炉的不利影响，保证较高0.8～1.0以上的置换比。

3）经济喷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