降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)工藝研究

張繼沛++尹奎升++高路路++韓濤

摘 要：燃料比是高爐煉鐵生產(chǎn)中的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。降低高爐煉鐵的燃料比，不僅符合我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)工藝的發(fā)展與強(qiáng)化方向，而且也是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代化高爐的必由之路。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就如何降低高爐煉鐵燃料比的相關(guān)技術(shù)工藝進(jìn)行了探索與研究。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；燃料比；降低；技術(shù)工藝

1 我國(guó)高爐煉鐵燃料比的現(xiàn)狀及降低途徑

1.1 我國(guó)高爐煉鐵燃料比現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)資料表明，目前國(guó)際先進(jìn)水平的煉鐵燃料比在450～500kg/t左右。而在2013年，我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐煉鐵燃料比已降低到547.36kg/t。這也說(shuō)明了我國(guó)已掌握了先進(jìn)的高爐煉鐵技術(shù)，并且正在與國(guó)外領(lǐng)先技術(shù)水平不斷靠近，在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期都有較大的節(jié)能潛力可以挖掘。

1.2 降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)工藝途徑

降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)工藝途徑，主要可歸結(jié)為兩個(gè)方面：一方面是增加熱量的輸入，例如提高風(fēng)溫、風(fēng)壓，提高原燃料供應(yīng)，改善燃燒效果，降低鼓風(fēng)濕度等等；另一方面則是減少熱量的輸出，例如減少硅的還原，減少熱量損失，提高還原效率等等。

2 降低高爐煉鐵燃料比的具體技術(shù)工藝分析

2.1 提高風(fēng)溫

高爐煉鐵生產(chǎn)中需要大量的熱量，其熱量主要來(lái)源于燃料在爐缸內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的熱量，以及鼓風(fēng)所帶入的熱量。當(dāng)鼓風(fēng)帶入的熱量越多，所需的燃料燃燒熱就越少。因此，提高風(fēng)溫，能夠有效降低燃料比和生產(chǎn)的成本。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以得出，每提高100℃風(fēng)溫，可以降低燃料比15kg/t左右。因此，在保證生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上，可盡量提高風(fēng)溫以降低燃料比。

2.2 提高頂壓

提高爐頂壓力，能明顯降低爐內(nèi)的壓差，從而有利于加風(fēng)而增加產(chǎn)量。根據(jù)相關(guān)資料表明，當(dāng)爐頂高溫煤氣壓力每提高10kPa時(shí)，燃料比會(huì)下降0.3%～0.5%左右，高爐也可增產(chǎn)1.9%。

這是由于通過(guò)爐頂壓力的提高，一方面可以延長(zhǎng)高溫煤氣在爐內(nèi)的滯留時(shí)間，使煤氣與鐵礦石之間的接觸時(shí)間增長(zhǎng)，有利于高溫煤氣熱量向礦料進(jìn)行傳遞，促進(jìn)礦料間接還原反應(yīng)的發(fā)展；另一方面，頂壓的提高還有利于降低高溫煤氣流的流動(dòng)速度，增強(qiáng)煤氣流在爐內(nèi)的溫度性，從而使生產(chǎn)過(guò)程中爐塵的吹出量大幅度降低，并使得單位生鐵在生產(chǎn)時(shí)所需燃料量的降低。

2.3 提高富氧率

提高鼓風(fēng)中的氧含量，也有利于煉鐵燃料比的將比。理論上可認(rèn)為，當(dāng)鼓風(fēng)中富氧率每提高1%時(shí)，就可以使高爐煉鐵增產(chǎn)4.76%，燃料比也能下降0.5%左右。這是由于一方面當(dāng)鼓風(fēng)中富氧率提高時(shí)，高爐因產(chǎn)量的增長(zhǎng)，每噸鐵所造成的熱損失也降低，燃料比相應(yīng)下降；另一方面則是由于富氧可以減少每噸鐵生產(chǎn)時(shí)煤氣的產(chǎn)生量，從而減少了高溫煤氣所帶走的熱損失。

因此，在高爐煉鐵生產(chǎn)中，還應(yīng)盡量提高鼓風(fēng)中的富氧率。然而，富氧率的上限值會(huì)受到爐腹煤氣量上限值的影響，當(dāng)爐腹量達(dá)到上限值時(shí)，再增加富氧率，將不能繼續(xù)起到增產(chǎn)的效果。為此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，將富氧率控制在4%～5%左右為最佳。

2.4 降低鼓風(fēng)濕度

當(dāng)高爐鼓風(fēng)中的水分吹入爐內(nèi)以后，會(huì)在風(fēng)口循環(huán)區(qū)高達(dá)2200℃左右的高溫環(huán)境中，被熱解為氫氣和氧氣，而這一熱解過(guò)程是一個(gè)吸熱反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)口前的燃燒溫度相應(yīng)降低。而且由于鼓風(fēng)中水分往往會(huì)隨著晝夜和季節(jié)的變化而變化，將使得高爐爐溫也相應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)，而影響到生產(chǎn)的質(zhì)量。

通過(guò)降低鼓風(fēng)濕度的措施，不僅能提高爐溫，節(jié)省能耗和降低煉鐵燃料比，而且還可起到穩(wěn)定爐況和提高生鐵質(zhì)量的效果。根據(jù)相關(guān)資料顯示，每降低鼓風(fēng)濕度1g/m3時(shí)，可以降低煉鐵燃料比0.8～1kg/t左右，尤其是對(duì)于空氣濕度較大的地區(qū)效果將更為明顯。

2.5 改善燃燒效果

改善燃燒效果，以提高熱量的輸入，也是目前高爐煉鐵燃料比降低的主要途徑之一。首先，應(yīng)充分利用高溫煤氣帶來(lái)的物理熱能與化學(xué)能，以最大程度的提高高溫煤氣的利用效率，并有效降低爐頂?shù)臏囟?；其次，還應(yīng)保證煤粉得到充足的燃燒，可采用高風(fēng)溫、高富氧率、高頂壓，以及均勻噴吹等方式，以充分保證煤粉的燃燒，提高煤粉利用效率，降低煉鐵燃料比；第三，采取適宜的利用系數(shù)和冶煉強(qiáng)度，過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，我國(guó)部分鋼鐵企業(yè)中往往只重視提高利用系數(shù)和冶煉強(qiáng)度，而忽視了高利用系數(shù)所帶來(lái)的燃料比升高、安全事故增多的問(wèn)題，因此在實(shí)際生產(chǎn)中必須應(yīng)以降低燃料比為重點(diǎn)，以合理選擇冶煉的強(qiáng)度和利用系數(shù)。

2.6 推行低硅冶煉

低硅冶煉是當(dāng)前高爐冶煉煉鐵生產(chǎn)的重要技術(shù)性指標(biāo)之一。隨著近年來(lái)我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，低硅冶煉技術(shù)正日益受到鋼鐵企業(yè)的重視，并成為了高爐煉鐵生產(chǎn)中的重要技術(shù)性課題。當(dāng)高爐鐵水含硅量低時(shí)，不僅可以降低燃料比與生產(chǎn)成本，而且還能有效滿足少渣冶煉的需要。同時(shí)，在轉(zhuǎn)爐冶煉或是鐵水的“三脫”過(guò)程中，降低含硅量也是脫磷工藝的必要技術(shù)條件。

目前，對(duì)鐵水硅含量有效控制的方法，主要有以下幾方面：一是控制硅的來(lái)源，通過(guò)盡量減少爐料中的二氧化硅含量，減少煤和焦炭中的灰分，以實(shí)現(xiàn)鐵水中硅來(lái)源的有效控制；二是控制鐵水的吸硅量，由于鐵水吸硅主要發(fā)生在爐內(nèi)的滴落帶，可通過(guò)控制爐內(nèi)軟熔帶高度、爐料結(jié)構(gòu)以及煤氣流分布等方面，以降低鐵水的吸硅量；三是提高爐缸的脫硅反應(yīng)，由于爐缸的脫硅數(shù)量，主要受爐渣中二氧化硅活性度的影響，因此可通過(guò)對(duì)爐渣中堿性度和MgO含量的調(diào)整以影響二氧化硅活性度，進(jìn)而提高爐缸的脫硅反應(yīng)。

3 總結(jié)

降低燃料比是高爐煉鐵生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和低成本生產(chǎn)的迫切需要，也是實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)可持續(xù)化和健康化發(fā)展的客觀要求。本文從我國(guó)高爐煉鐵燃料比的現(xiàn)狀出發(fā)，并著重就降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)工藝措施進(jìn)行了分析與探討，以此希望能促進(jìn)我國(guó)鋼鐵企業(yè)中高爐煉鐵燃料比進(jìn)一步降低，從而為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益上的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]時(shí)彥林，包燕平等.煉鐵設(shè)備維護(hù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[2]項(xiàng)鐘庸，王筱留.高爐設(shè)計(jì)煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2014.

[3]劉全興.高爐開(kāi)爐與停爐操作知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.endprint