浅析富氧对高炉炼铁的影响

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0引言

富氧喷煤技术在我国高炉生产中应用较为普

遍[1-2]。高炉操作中，提高鼓风富氧量能够富化鼓风

的氧含量，进而提高风口前煤粉的燃烧率，提高煤

粉的置换比，降低焦比及铁前成本。同时，还可以解

产量点。根据理论燃烧温度计算方法可知，富氧和

喷煤对高炉冶炼过程的影响是相反的，两者之间可

以优势互补，所以在调整富氧率时也要相应调整喷

煤才能保证高炉稳定顺行；富氧率增加后，煤气量

减少，上部热交换区域扩大，炉顶温度降低，当温度

降到结露温度将会影响高炉除尘系统的正常运行。

1.1富氧率与吨铁氧量

根据已有的研究结果可知，一般来说富氧率在

一定范围内的时候鼓风中富氧率每提高1%，铁水

产量可以提高2.5%耀3%[3-4]。但是富氧率和高炉铁水

产量存在一个相关的关系，可以实现产量和富氧利

用的最佳比例，因此有必要寻找到最佳的富氧和产

量对比关系，用来指导高炉的日常生产，从而优化

高炉生产的经济指标。

吨铁氧量的计算：

q=Q t（1）

式中，Q为每天高炉的富氧流量，m3；t为铁水日产

浅析富氧对高炉炼铁的影响

郭晓鹏

（德龙钢铁有限公司，河北邢台054009）

[摘要]根据高炉物料平衡和热平衡，计算出高炉冶炼过程中，富氧率对高炉产量、顶温的影响，富氧、煤比与理论燃烧温度的关系，得出随着富氧率的增加，顶温逐渐降低，煤比逐渐升高；富氧率和铁水产量关系存在缓变区域，最高值对应的最佳富氧率值为4.2%。

[关键词]高炉；富氧；顶温；理论燃烧温度；煤比

Brief Analysis on the Effect of Oxygen Enrichment on Ironmaking

GUO Xiao-peng

（Delong Iron and Steel Co.,Ltd.,HEBEI054009）

Abstract According to the relationship of material balance and heat balance of blast furnace,the effect of oxygen enrichment rate on blast furnace output and the temperature at the furnace throat and the the relationship of oxygen enrichment,coal ratio and theoretical combustion temperature in ironmaking are calculated.The results show that the temperature at the furnace throat gradually decreases and the coal ratio gradually increases with the oxygen enrichment rate increase,The relationship between oxygen enrichment rate and molten iron output has a slow change region,and the best oxygen enrichment rate corresponding to the highest value is4.2%.

Key words blast furnace，oxygen enrichment，top temperature，theoretical combustion temperature，coal ratio

DOI:10.3969/j.issn.1006-110X.2019.01.003

从事财务方面的研究工作。

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量，t 。

根据统计结果，对数据进行分析，同时，对统计得到的数据进行吨铁氧量-产量统计进行了MINITAB 回归，分析出富氧-产量之间的关系，回归曲线见图1。

对图1回归曲线进行分析可知，吨铁富氧量为

0~55m 3时，

处于产量的激变区，此时产量随富氧量变化趋势显著；吨铁富氧量为55~65m 3时，产量随着富氧量增加明显变缓；吨铁富氧量为65m 3以上时，产量随富氧变化的微变区，此时产量几乎不再随富氧量的增加而增加。这样就可以获得最佳铁水产量和富氧成本之间的相应关系，并可根据氧气的

价格测算富氧成本，实现铁前富氧成本的优化。富氧的成本计算见公式（2）。

P O 2

=Q O 2

×C O

2

（2）式中，P O 2

为高炉吨铁的富氧成本，元/t ；Q O 2

为吨铁富氧量，m 3；C O 2

为氧气单价，元/m 3。

由此分析出最佳铁水产量和富氧成本之间的相应关系，并可以根据氧气的价格测算富氧成本，实现铁前富氧成本的优化。1.2

富氧率和喷煤比

由于高炉炉容和炉型，以及各自原燃料条件和操作理念的不同，导致各个工厂高炉的喷吹煤比也各不相同，每个高炉所控制的理论燃烧温度也不尽相同。一般来说，每提高1%富氧率可以增加煤比20kg ，通过行业内的长期摸索，目前我公司同类型

高炉风口前理论燃烧温度一般控制在2250~2300℃[5-6]，

既保证了炉况的稳定顺行，又能满足炉缸热制度，确保产品合格。根据理论燃烧温度经验公式，结合我公司实际生产，进行了如下修改：

T 理=1560+0.816t 风+50O 2-2.12M 煤

（3）

式中，t 风为高炉使用风温，℃；O 2为高炉富氧率，%；M 煤为高炉喷吹煤比，kg/t 。

通常操作中，为减少风温波动对炉况的影响，

高炉风温基本保持在一个稳定区间（这里取平均温度1150℃），因此当理论燃烧温度一定时，富氧和煤比就会呈现一种线性关系，公式（3）可列成一个一次方程，具体见公式（4）、公式（5）：

①当理论燃烧温度控制在2250℃时：

M 煤=23.585O 2+117.170

（4）②当理论燃烧温度控制在2350℃时：M 煤=23.585O 2+93.585

（5）

目前高炉冶炼过程中一般均采用提高煤比的

方式来节约焦比，所以二者之间的关系可以根据差价，利用公式（6）来计算提高煤比和降低焦比关系是否有利于成本的降低：

Q 变=A ×C 煤-B ×C 焦

（6）

式中，A 为高炉提高的煤比量，kg/t ；C 煤为高炉喷吹煤单价，元/t ；B 为高炉降低的焦比量，kg/t ；C 焦为高炉焦炭单价，元/t 。

通过对公式（4）和公式（5）的计算，根据统计结果，对数据进行了统计分析，可知：

①富氧率-煤比呈现线性关系，即随着富氧率的增加，煤比随富氧量呈现持续升高的变化趋势。②可以根据同一富氧率条件下，在高炉可以接

受的理论燃烧温度范围内选择合理的喷吹煤比。

③在保证风口理论燃烧温度的前提下，可以根

据煤粉和焦炭的差价来选择合适的煤比，降低铁前成本，即保证Q 变<0。1.3富氧率对顶温的影响

一般来说，富氧率越高，高炉的料速就越快，能够对冶炼强度起到推动作用。但是，随着富氧率的提高，往往伴随着炉顶温度的降低，达到结露条件时，会引起高炉除尘箱体放灰困难，除尘布袋糊死。另外，过湿的粉尘会沉降富集在煤气管道中，影响透平机正常运行，因此高炉富氧率并不是越高越好，而是针对不同高炉有着不同的合适区域。

高炉富氧-顶温的关系可以根据高炉物料平衡和热量平衡为计算基础，从而找出二者之间的相关性，通过对高炉上下部分热量收支情况进行研究，把高炉分为热量总收入和热量总支出两部分，在满足一定约束条件的前提下，分别求出热量总收入和热量的总支出，然后建立高炉总体的热量平衡数学模型，从而求出富氧-顶温的关系，见公式（7）。∑i Q intotal

i

=∑j Q outtotal

j

（7）

式中，Q i 包括鼓风、炉料、碳素燃烧热等；Q j 包括铁水、炉渣、高炉煤气、炉尘显热，鼓风水分解热，元素

图1炼铁厂吨铁氧量和产量关系

2800

260024002200200018001600140012001000

Ⅰ

ⅡⅢ40

45

50

55

60

65

70

吨铁氧量m 3/t

浅析富氧对高炉炼铁的影响

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