高炉经济技术指标概念及控制措施

1、毛焦比和（入炉）焦比的关系：毛焦比就是进入铁厂的焦碳量和铁产量的比值；（入炉）焦比就是进入高炉的焦碳量和铁产量的比值。这之间的差距在于焦碳在入炉前会有水份损失和破碎筛分损失。煤比是生产一吨铁所用的喷煤量,焦比就是所用的焦炭.燃料比就是他俩加起来.负荷是指矿石和焦炭的比值 高炉高煤比的研究和措施周  勇（日照钢铁股份有限公司技术中心） 【摘  要】较高的煤比可以大幅度的降低高炉的入炉焦比，是降低炼铁成本的有效途径。目前广大钢铁企业都在追求高煤比。然而，在一定的条件下，并非煤比越高越好，过高的煤比不仅不会降低入炉焦比，还会在增加燃料消耗的同时恶化炉

2、况。所以，在不影响炉况顺行的条件下、在不增加燃料消耗，如何使喷吹煤粉最大限度的替代焦炭，实现自身条件下的高煤比，将会是日后关注的方向。 【关键词】高煤比 1.概述 高炉喷吹煤粉技术已经在全国得到广泛的应用，煤比的高低也成为衡量各厂炼铁技术水平的诸多指标中的一个。喷吹的煤粉代替焦炭发热和充当还原剂，从而降低焦炭的消耗。然而，当原燃料条件一定的时，高炉接受煤粉的量是一定的，在这个界限内，煤比升高，焦比下降，燃料比不变或略微升高；超过这个界限，随着煤比的升高，燃料比也随之升高，高炉透气性下降，风量萎缩，严重影响高炉顺行，造成炉况失常。在一定条件下，如何使煤比接近并达到这

3、个极限值，最大限度的减少入炉焦炭的消耗，将会成为技术突破、降本增效的焦点。 2.煤粉在高炉内的行为 喷吹的煤粉进入高炉后，在风口前燃烧，由于风口前燃烧带的空间有限，在较短的时间内，煤粉不能完全燃烧。在燃烧带未燃烧的煤粉进入高炉后，很少的一部分参加碳的气化反应和渗碳反应，被有效的利用了；另外的没有被有效利用的未燃煤粉则分为三部分：一部分进入炉渣呈悬浮状态，增加炉渣的黏度、降低炉渣的流动性，严重时造成炉缸堆积；一部分沉积在软熔带和料柱中恶化料柱的透气性和透液性，严重时造成下部难行或悬料；剩下的部分则随着煤气吹出炉外。 在其它条件不变的情况下，随着煤比的逐步提高，在高炉

4、内的未燃煤粉的数量逐渐增加，大量的未燃煤粉吸附在炉料表面和在炉料间空隙的沉积，特别是在料柱的中心部位，会严重的恶化料柱的透气性和透液性，导致压差升高，中心气流不畅，边缘发展，炉壁热负荷升高，最终造成炉缸中心的死料柱堆积，影响正常生产的顺利进行。 3.影响高煤比的因素 影响高煤比的因素很多，主要有：原燃料的质量因素、煤粉的制备和运输能力、理论燃烧温度、煤粉的化学成分。 3.1 原燃料质量因素 随着煤比的提高，高炉中的焦炭被喷吹煤粉所代替，矿焦比上升，负荷加重，高炉内焦炭数量减少，透气性降低，为了保证高炉顺行，需要提高原料的强度和筛分效果，减少入炉

5、的粉末。在改善原料质量的同时提高焦炭质量，特别是焦炭的热态强度尤为重要。具有良好热态强度的焦炭，可以提高炉缸内的透液性和透气性，是高炉接受高煤比的先决条件。 3.2 煤粉的制备和运输能力 煤粉的制备能力和运输能力是进行高煤比的外围保障条件，也是高煤比的限制性因素，没有足够的制粉能力和运输能力，是不可能满足连续、均匀的高煤比喷吹的要求。 3.3 理论燃烧温度 随着高炉喷吹煤比的增加，炉缸产生的煤气量增加，用于加热所产生的煤气的热量也在增加，加上煤粉的加热、结晶水的分解、碳氢化合物裂化耗热，使得理论燃烧温度降低。当然，用来弥补因煤比的增加

6、而使理论燃烧温度降低的方法有很多，比如，提高热风温度和增加富氧。但是，当外界条件不能够提高风温或是增加富氧时，就得考虑维持适当的理论燃烧温度。 3.4 煤粉的化学成分 喷吹煤粉的主要成分有：灰分、挥发分、硫分、固定炭。灰分主要是由SiO2和Al2O3组成，本身不燃烧，进入高炉后成渣。挥发分的主要成分是碳氢化合物，碳氢化合物在风口前分解后产生氢，氢在高温下燃烧生成水，水与焦炭发生气化反应分解成CO和H2，所以煤粉挥发分中的氢元素对喷吹煤粉在炉缸放热没有影响。固定炭是在风口前燃烧的煤粉中用来发热的主要成分，煤粉固定炭的高低决定着煤焦置换比的大小。 由于影响高

7、炉接受煤比的条件很多，所以在不同的生产条件下，高炉所能接受的煤比也不尽相同，但是不管条件如何变化，在一定的生产条件下，高炉所接受煤比总是存在着一个与其生产条件相对应的最大煤比值，也就是煤比的界限值。 4.如何使煤比达到界限值 4.1 基础条件 在条件允许的情况下，提高煤粉的制备和运输能力，同时继续以精料为原则，提高烧结矿的冷态强度和焦炭的热态强度，优化入炉原料粒度，减少入炉粉末，保证高炉透气性和透液性，为高炉接受高煤比做好基础。 4.2 合理的强化条件 随着煤比的提高，煤粉在高炉内的燃烧率也随着下降，同时理论燃烧温度也相应的

8、降低，为了弥补高煤比带来的负面作用，通常的做法使提高鼓风富氧的比率和提高鼓风温度。富氧率的提高，增加了煤粉在风口前燃烧的量，通常增加1.5g的纯氧，相应的就增加了1g碳的燃烧，如果喷吹煤粉的含碳量为78%，则喷吹煤粉的燃烧量相应的增加了1.28g。所以，富氧量的增加使得喷吹煤粉在炉缸内的有效利用率提高。关于提高煤粉的燃烧率的方法，也有人在实验室做过通过在喷吹煤粉中配入少量的钙质和镁质的粉状助燃熔剂，碱土金属与碱金属在化学性质上有些类似，可以增加物质活性，降低熔化或是燃烧温度，借此来提高煤粉的燃烧率，但是，碱土金属在增加煤粉的燃烧率的同时也对焦炭的热态稳定性起到了一定的破坏作用，导致炉缸焦炭粉化

9、。所以在使用以碱土金属为主要成分的煤粉助燃剂的时候，要控制合理的使用量，以免使其负面作用大于其正面作用，破坏炉缸的正常工作状态。鼓风温度提高，其带入的显热也增加，增加的显热可有效加热由煤比增加导致炉缸增加的煤气。 4.3 合理的煤粉成分 煤粉的化学成分决定着煤粉的燃烧特性。高炉喷吹煤粉的主要作用是在风口前燃烧，达到代替焦炭发热的作用。因此，高固定炭低挥发分的喷吹煤粉比低固定炭高挥发分的喷吹煤粉更有益于降低炉缸内的焦炭消耗。但是，从燃烧性能的角度考虑，低固定炭高挥发性的喷吹煤粉在风口前端的燃烧性能较好，反应较快。所以，喷吹煤粉的成分要从热值和燃烧反应性这两方面来考虑

10、。很多企业采用无烟煤与烟煤的混和喷吹工艺，除出于安全方面考虑外，也有这两方面综合考虑的因素。要求煤粉由良好的燃烧性的时候，可适当增加烟煤的配比，要求煤粉由良好的置换比的时候，可适当的增加无烟煤的配比。 4.4 完善的监控手段 任何一种手段都有正反两面效应。随着煤粉逐步提高，高炉内未被利用的煤粉的量也在增加，当这些未被利用的煤粉（被煤气吹出高炉的部分除外）积累到一定程度的时候，会造成一定程度上的炉缸堆积，影响高炉顺行。避免因煤比的提高而造成炉缸堆积，除在原燃料质量上做工作外，还要在增加一些必要的监测。比如，对瓦斯灰和炉渣中C元素的定期监测，当外界条件不变时，瓦斯灰和

11、炉渣中C元素骤然升高，就应该考虑适当的控制煤比，在炉缸堆积之前就将其遏制。 5.结语 提高煤比，降低入炉焦炭消耗，降低燃料比，降低生产成本，是所有钢铁企业追求的目标。追求合理的高煤比并非一味的追求高煤比，追求煤粉的高置换比也不要一味的追求煤粉的高热值。高煤比是诸多因素共同作用的结果。良好的外围保障、合理的强化条件、完善的监控手段，才能实现自身生产条件下的高煤比。 论述降低高炉焦比的途径与措施2009-12-25 10:47摘要：降低高炉焦比是国内外钢铁企业一直追求的目标。采用强化冶炼的新技术是降低焦比的有效途径。本文从焦炭利用，热量有效利用，高炉内还原反应情况等角度出发综合

12、分析并论述了降低高炉焦比的六项具体的途径与措施，即提高铁矿石的品位；采取高风温；喷吹燃料；综合鼓风喷吹；炉顶高压操作；改善焦炭质量，减少灰分。关键词：焦比，高炉利用系数，矿石品位，高风温，喷吹燃料，热量利用，综合鼓风，焦炭质量                      1 引 言1.1焦比（coke ratio，coke expense&

13、#160;ratio）焦比是高炉每冶炼一吨生铁所耗用焦炭的公斤数。它是高炉炼铁的主要技术经济指标。综合反映了高炉炼铁原料、燃料、设备和技术操作的水平。 1.2 国内外焦比的状况 焦炭是高炉冶炼的主要燃料和能源基础，它是不可再生的。目前钢铁冶炼中，焦炭供给高炉70%-80%热能，焦比和 燃料比占高炉总能耗的 75%左右。20世纪六七十年代我国钢铁企业焦比约550kg/t，高炉利用系数在1.5t/(m3.d)左右。上世纪末焦比降低到520kg/t左右,平均利用系数为1.8t/(m3.d)左右。近几年焦比平均为300kg/t-420kg/t炉子利用系

14、数上升到2.2t/(m3.d)-2.5t/(m3.d)。据中国钢铁企业网上的资料显示，2009年前5个月全国重点钢铁企业高炉入炉焦比为374 kg/t，比上年度下降25 kg/t，是近年来下降幅度最大的一年，创造出历史最好水平。焦比较低的企业有：宝钢294 kg/t，太钢301 kg/t，武钢311 kg/t，首钢314 kg/t，鄂钢330 kg/t，鞍钢331 kg/t，长冶332 kg/t，马钢340 kg/t，湘钢345 kg/t，莱钢348 kg/t；最高值的企业达

15、到549 kg/t。而国外的 先进水平平均焦比是250kg/t-330kg/t，高炉利用系数在2.5 t/(m3.d)以上。通过比较可知，焦比差距约为100-150kg/t。因此，降低高炉焦比，节能增效，势在必行。              2 降低焦比的 主要方向和 途径从研究焦炭在冶炼中起到的作用到铁氧化物还原反应过程所需的 还原剂和 发热剂最低碳素消耗及其达到的 

16、;条件来看，理论上可能的 最低焦比最终应由三方面来决定：保证生铁中确定数量的各元素的 还原；高炉冶炼过程的需热量；高炉料柱的 透气性。基于以上理论分析，降低焦比的主要方向和 途径是：第一， 发展间接还原，减少直接还原，降低铁的 直接还原度。一般Rd每降低0.1，焦比降低约50kg/t.采用高还原性，低FeO,高品位，低渣量，以及良好高温冶金性能的 烧结矿和球团矿；改善高炉操作和煤气流分布；采用高风温和 富氧鼓风等措施，可扩大间接还原区，缩小直接还原区，降低焦比。第二， 降低单位生铁的 热量消耗。凡能改善冶炼条件，改

17、善高炉煤气能量利用减少单位生铁热量消耗的措施都可降低焦比（燃料比）。例如使用熔剂性烧结矿；提高矿石品位，降低焦炭灰分可大大减少渣量，从而减少炉渣带走的热量；降低炉顶煤气温度，施行合理的冷却制度，可减少大量的热损失等。第三， 采用喷吹燃料，富氧和 高风温，综合鼓吹等新技术，改善喷吹效果，可直接代替部分焦炭，大幅度降低焦比。同时提高煤气中的 氢气含量，改善氢气还原，促进燃料消耗的 降低。风口处富氧鼓风并喷吹煤粉等途径，高风温预热了部分铁矿石和焦炭，在富氧条件下，更加速了矿石与焦炭的还原反应，使焦炭的利用更充分有效，而且喷吹的煤粉与氧气充分的接触，无论在热量利用方面，还

18、是还原反应方面，都有效地发挥了焦炭的作用。自然地，焦炭的用量就明显降低。第四， 改善焦炭质量，降低灰分，提高其高温强度，充分发挥其料柱骨架作用，改善料柱透气性，改善 煤气分布及 能量利用，亦可降低焦比和 燃烧比。3降低高炉焦比的具体措施由以上降低焦比的主要方向和途径可以看出，总的来说降低焦比的重要措施有提高矿石品位和还原性，采用高风温，喷吹燃料，综合鼓风，炉顶高压操作，提高入炉焦炭质量。降低焦比的 主要措施详述如下：3.1提高矿石品位和还原性矿石品位和还原性与焦比降低的关系 铁矿石品位是指铁矿石的 含铁量，以TFe%表示，是评价铁矿石

19、质量的 的 主要指标。铁矿石含铁量高有利于降低焦比和 提高产量。根据生产经验证实，矿石品位提高1%，焦比降低2%，产量提高3%。铁矿石还原性是指铁矿石被还原性气体CO或H2还原的 难易程度, 也是其质量的 主要指标。铁矿石的 还原性好，有利于焦比降低 ，但只有直接还原与间接还原在适宜的 比例范围内，维持适宜的 直接还原度Yd,才能降低焦比。实践证明适宜的 直接还原度为0.20.3.铁矿石品位提高的 方法 提高铁矿石的 含铁量，减少脉石成分，溶剂用量和渣量也相应减少，

20、对于富矿，可直接入炉。而对于贫矿，要进行选矿和 造块加工处理，即人造富矿。常用重力，磁力或浮游选矿法，在选矿时，根据各矿物物理化学性能的 不同，借助各种选矿设备和 药剂，将矿石中有用矿物和 脉石分离，以使有用矿物富集，矿石品位提高，回收铁有用成分，去除有害杂质。再将各种含铁矿粉配加一定数量的 燃料和 熔剂，加热到1150-1500，使其粘结成块矿或者把细磨铁精矿粉或其他铁矿粉料添加剂混合后再加水润湿的 条件下，通过造球机滚动成球。再经过干燥焙烧固结成具有一定强度和 冶金性能要求的 球型含铁原料，已获得烧结

21、矿块或球团矿块，这样就粒度均匀，微气孔多，强度高，品位高，还原性好，有利于其强化冶炼。3.2采用高风温采用高风温的 原因    提高风温根本原因在于鼓风带入的 物理热能够代替部分焦炭的 燃烧热，节约了焦炭的用量，这样焦比就降低了。热风温度提高100可使高炉燃料比降低15kg/t，可使炉缸理论燃烧温度升高60，可以多喷吹煤粉约30公斤，有较好的经济效应。热风温度是依靠燃料约45的低热值高炉煤气获得的。所以说，热风温度是廉价的能源。高炉炼铁所需热量中是有19左右是由热风带入的。提高风温降低高炉焦比的原理及分析 

22、0;   1）高炉内热量来源于两方面：一是风口前碳素燃烧放出的化学热，二是热风带入的物理热。后者增加，前者减少，焦比即可降低。但是碳素燃烧放出的 不能在炉内全部利用，高炉内热量有效利用率Kt随冶炼操作水平不同而变化，一般情况下80%左右。提高风温后，焦比降低，炉顶温度降低，煤气带走的 热量减少，单位生铁热损失亦减少，热量利用系数Kt提高生铁质量稳定，喷吹燃料效率提高了，有利于间接还原，改善煤气利用效果。可以说，热风带入的热量比碳素燃烧放出的热量要有用得多。     2）从热风炉中带到高炉内的热风

23、热量比碳素燃烧放出的热量要有用得多，并且是全部被高炉所吸收。例如，高炉有效容积利用率Kt=0.8时，如果风温提高多带入100KJ的 热量，其他条件不变，从而节省风口前燃烧的焦炭，相当于100/0.8=125KJ热量的碳.这些热量要预热炉料，燃料，维持炉内化学反应正常进行。     3）提高风温还可以加快风口碳素燃烧，热量要集中于炉缸，使高温区下移，中温区扩大，有利于间接还原发展，直接还原度降低。焦炭燃烧反应生成的CO气体直接作用在矿石，完成还原反应。高风温与降低焦比的 关系不同风温水平在提高风温后降低焦比的幅度也不尽相同。如

24、下表，下图所示。焦比                              风温当然，当风温提高到某一水平时，超过这一水平后，提高风温就不经济，此风温称为经济风温。它与吨铁的 耗风量和 热风炉热效率有关，若风耗小于2000m3/t时或热风炉热效率结构不合理，高风温是不合理的&

25、#160;。  提高热风炉风温的方法：热风炉交叉并联送风交错并联送风方式不是通过混风调节阀混入冷风来控制送入高炉的风温，而是通过先行炉较低的风温混合后行炉较高的风温，通过不同风量的配比最终得到稳定的需要温度，由于采用交错并联方式时的先行炉风温远远高于现有送风方式通过混风阀送入冷风的风温，因此交错并联送风总热值高于现有送风方式的总热值，送风量相同时，送风温度自然就要高于现有的送风温度。 通过武汉钢铁公司5号高炉交错并联送风自动控制系统使用情况看，在原有年平均风温1150、不改变热风炉烧炉总热值情况下，通过采用交错并联送风自动控制，可有效稳定提高送风温度50，且无论是

26、在正常送风抑或是换炉时，风温均可以稳定在+/-510范围内。无论是节能降耗还是稳定高炉生产，热风炉交错并联送风自动控制系统都表现优异。采用高风温后焦比降低的效果    当前我国大高炉平均风温在1050-1100。2009年前5个月全国重点钢铁企业高炉热风温度为1158，比上年升高25。热风温度较高的企业有：太钢1218，宝钢1195，三明1192，攀钢1189，首钢1186，鞍钢1182，长治1164，新兴铸管1164，津西1164，邯钢1157。国外风温水平达到1300-1350。19551979年间日本高炉燃料比降低了253kg/t，其中提高风温因素

27、占31%。据统计，风温在950-1350之间，每提高100可降低焦比820公斤，增加产量2%-3%；风温由1000提高到1250，焦比可降低22.5公斤，增产12.5%。由此可见，提高风温是降低焦比的重要途径。3.3喷吹燃料喷吹燃料的目的喷吹燃料的主要目的是以其他形式的廉价燃料代替冶金焦炭，从而降低焦比。喷吹燃料能大幅度降低焦比的主要原因（原理分析如下）   （1）燃料中的碳代替了焦炭中的碳，生成了还原性的气体CO，参加化学反应，代替了焦炭中的碳作为发热剂和还原剂的作用。（2）燃料中的 氢气代替焦炭中的 碳，尤其是气液体燃料，含H2量都远高于焦

28、炭，在高温区，有效地代替碳参加还原反应，同时本身氧化放出热量，也置换了 一部分碳，因而使入炉焦比降低。(3)喷吹燃料可促进高炉顺行，中小型高炉尤为明显，炉况顺行可提高焦炭负荷操作，因而促进焦比降低。下表是各种燃料中碳，氢气含量，从表中可以看出喷吹燃料是一种很有效的降低焦比的 措施。 成分 无烟煤 烟煤 重油 天然气 焦炉煤气C 71.9 73.26 86.75 71.6 82.1H2 3.98 4.24 11.54 72.95 37.11影响喷吹效果的因素     喷吹效果大小决定于喷吹量和置换比 

29、60;  由下图的燃料喷吹量与焦比的关系可得，焦比随喷吹量的增加而逐渐减少，控制要合适的喷吹量，使燃料在经济节省的条件下最大化的充分利用。                       燃料喷吹量与焦比的关系在喷吹量一定时，则主要决定于置换比R。置换比就是喷吹单位重量或体积的燃料所替代的 焦炭量（kg焦/kg(m3)燃料） 

30、60;   置换比可用下式计算  R=(K0-K)/Q置换比高意味着等量的燃料所取代的焦炭量多，焦比降低幅度大，喷吹效果好。置换比同喷吹燃料的 种类，数量，质量，煤粉粒度，重油雾化，天然气裂化程度及风温水平，富氧鼓风等有关，以随着冶炼条件和喷吹制度的变化而不同。    实践证明，喷吹量增大，焦比降低幅度减小。在一定冶炼条件下，确定最佳置换比就能在置换比不 降低，喷吹效果不减弱的 情况下，可加大喷吹量。      &#

31、160; 因此改善操作，高炉原料质量，提高燃烧率才能获得最佳置换比。在最佳置换比的 前提下，达到最大的喷吹量。喷吹效果根据苏联经验，在风温1000-1100条件下，每吨生铁的 适量喷吹量和相应置换比：   天然气：7080m3/t铁，0.99kg焦/m3气   重油：6570kg/t铁，1.23kg焦/kg油 煤粉： 120140kg/t铁，0.68kg焦/kg煤    3.4综合鼓风    在高炉鼓风中，

32、实行喷吹燃料同富氧和高风温相结合的 方法，统称为综合鼓风喷吹。综合鼓风喷吹的 意义    应用综合鼓风技术可以有效地强化高炉冶炼，明显地改善喷吹效果，大幅度地降低焦比，促进炉缸风温升高，促进硅还原和硅升高，但由于焦比降低和软熔带下移，煤气中CO分压升高，在一定程度上也起到了抑制硅还原的作用。综合鼓风也有利于冶炼高温生铁低硅生铁。 综合鼓风喷吹的优越性论述：     （1）有效地提高冶炼强度，增加产量。鼓风中每增加1%的氧，相当于高炉增加风量（干）0.01/0.21=4.76%

33、。理论上相应增产4.76%实际上3%-5%，富氧燃烧强化，下料加速；同时使煤气体积相应减少，煤气流速降低，阻力损失减少，P降低，有利于快料顺行，因而焦炭的滞留时间缩短焦炭热量有效利用和还原反应充分进行，热损失减少，焦比自然降低。（2）提高炉缸温度，降低炉顶温度，改善煤气能量利用，同时利于喷吹燃料。计算表明，鼓风含量每提高1%，煤气量减少3%-4%理论燃烧温度可提高40，使热量集中于炉缸，但若炉缸温度过高，将会引起高炉不顺，而综合鼓风即富氧加喷吹正好解决了这一问题。（3）富氧有富化还原性煤气的作用，由于氧增加，氮减少，使煤气中的co含量相应提高，因而可促进还原，降低焦比。综合鼓风的效果 

34、;    日本采用富氧与重油综合喷吹技术，鼓风中含氧达到22%-24%，喷油量为6080kg/t铁，风温1250左右，获得系数2.0 t/(m3.d)以上，焦比400kg/t的 良好效果。目前我国高炉富氧还不普遍，富氧程度一般不超过25%，由此大力提倡综合鼓风将会收到大生产经济效益。    3.5  炉顶高压操作分析高压操作降低焦比的原因（1）提高炉顶压力，则煤气体积缩小，在风量大致不变的情况下，煤气在炉顶停留时间延长，增加了矿石与煤气的接触时间，有利于矿石还原。（2）高压加

35、快了气体在球团矿和烧结矿微小孔隙内的扩散速度。（3）加速了CO分解反应，分解出的碳存在于矿石中，也能加快矿石还原。（4）瓦斯灰吹出量减少，吹出的碳也相应减少。高压操作降低焦比的效果      一般认为炉顶压力在0.03MPa以上叫高压操作。现代高炉炉顶压力在0.150.25MPa。每提高顶压0.01MPa，降低焦比57kg，幅度不到1%，增产率为2%-3%，且随顶压提高，增产率递减，因此降低焦比效果不明显，但要控制炉顶压力在适宜范围，保证炉况顺行。适当提高压差水平和炉顶压力对高炉冶炼有什么作用？运动中的炉料是透气性最好的。风量增加了对

36、高炉冶炼的作用是巨大的：(1)提高了风速和鼓风动能，有利于活跃炉缸，促进高炉稳定顺行；(2)风量大，煤气流增加可以防止炉墙粘结。同时风量增加，炉料下降速度加快，也可以起到防止炉墙粘结的作用。因此提高压差和炉顶压力，可从几方面有利维护高炉炉型；(3)风量增加，可以吹出较多的原燃料带入的粉末，改善料柱的透气性。反过来又可促进风量的进一步增加；(4)顶压的提高也相应增加了风量，延长了煤气在炉内停留的时间，改善了煤气利用，促进了间接还原，有利于高炉的稳定顺行和降低焦比。风量的增加和炉型的稳定又为高炉减少波动等创造了条件，从而形成了高炉操作中的良性循环。在高炉的控制参数中，炉顶压力是非常重要的参数之一。

37、炉顶压力的控制精度直接影响高炉的顺行、产量。唐钢2560m3高炉不仅要实现高炉顶压的稳定控制，还要实现唐钢北区动力厂与之配套的余压发电(TRT)的高效运行，在顶压稳定的同时使发电功率最大化。唐钢2560m3高炉的顶压控制由减压阀组及唐钢北区动力厂与之配套的余压发电(TRT)设备组成。工艺上要求在顶压稳定的同时TRT的发电功率最大化，这样就要求高炉产生的煤气全部流经TRT，充分利用高炉顶压与管网煤气的压力差进行发电。也就是说在TRT控制顶压时，正常时要求减压阀组的所有阀门均处于关闭状态。为了方便控制与切换采取双方共用一个顶压PID调节器，高炉操作人员随时可以根据炉况调整顶压的设定值，通过减压阀组

38、或TRT的静叶进行调节顶压，切换后TRT人员也可以直接控制减压阀组的自动阀、快开阀。高炉切换到TRT控制时，高炉顶压调节器的输出值输出到TRT，这时TRT系统逐渐减少对自动阀的输出，加大对透平机静叶的输出，直到自动阀全关，量程阀依据与自动阀的连锁全关，这时减压阀组的阀全部处于关闭状态，高炉顶压调节器从控制自动阀完全控制静叶。但自动阀与静叶毕竟是两个不同的执行机构，传递函数不同。如果高炉顶压调节器的PID参数还沿用自动阀的值会造成顶压波动增大。所以当切换后自动阀全关时，TRT系统将适应静叶的PID参数传到高炉的顶压调节器。TRT切换到高炉控制时，TRT系统逐渐减少对透平机静叶的输出，加大对自动阀

39、的输出，直到静叶全关。正式切换高炉控制，高炉顶压调节器的输出值直接输出到自动阀，高炉控制系统将适应自动阀的PID参数再传到高炉顶压调节器，切换完成。当TRT紧急故障时，静叶全关，高炉顶压调节器的输出值输出到自动阀，快开阀紧急打开，保证顶压不超限。缓慢关闭快开阀，自动阀在高炉顶压调节器的作用下开始调节顶压。快开阀全关后，正式切换高炉控制，高炉控制系统将适应自动阀的PID参数再传到高炉顶压调节器，切换完成。无论切换与否，高炉自动阀、量程阀、快开阀、遥控阀的阀位信号，高炉顶压高选后的压力信号，顶压设定值信号都实时传送到TRT，以便TRT对高炉顶压进行监视。唐钢2560m3高炉控制系统已于2000年正

40、式投运，由于实现了减压阀组、透平机静叶双PID参数控制，正常情况下顶压设定值为200kPa，减压阀组、透平机静叶控制时顶压波动范围均在+1.5-2.5kPa之间，为高炉的稳产、高产提供了有利保证。3.6改善焦炭质量，降低灰分焦炭质量分析焦炭化学成分包括固定碳，灰分，硫分，挥发分，和水分。固定碳按此式计算：W(C固)=100-(灰分+挥发分+硫分)%。目前焦炭固定碳含量为85%左右，除固定碳外，灰分主要成分是SiO2,Al2O3,杂质，灰分高使焦炭的耐磨强度降低，溶剂消耗量增加，渣量亦增加，焦比升高。我国冶金焦炭灰分一般为11%-14%,因此对焦炭加工处理的空间很大，获得优质的焦炭。对焦炭质量的

41、 要求     （1）固定碳含量要高，灰分要低。（2）磷硫杂质要低。     （3）挥发分要合适，水分适中。（4）强度高，块度均匀焦粉少目前我国焦炭质量    下图是我国重点钢铁企业09年上半年与08年上半年焦炭质量变化表（来自中国钢铁企业网公布的信息）重点企业焦炭质量变化   %M 40% M 10% 灰分% 硫分%2009年上半年 84.12 6.73 12.52 0.702008年上半年 8

42、3.45 6.80 12.80 0.74增减量 0.67 -0.07 -0.28 -0.04提高焦炭质量的工艺途径:  加强洗煤，合理配煤改善焦炭质量降低焦比的 效果     要降低焦比，首选考虑从焦炭本身着手，提高其固定碳含量及碳的燃烧反应性。这样冶炼单位生铁耗焦量就大幅度减少。生产实践证明：固定碳含量每升高1%，可降低焦比2%，产量增加4%。M40升高1%，焦比可下降5 kg/t，M10下降0.2%，焦比可下降7 kg/t，灰分下降1%焦比可下降1%2%，硫分下降0.1%，焦比下降1.5%2

43、.0%。4 结 语入炉前对矿石及焦炭进行筛分，再进行铁矿石选矿造块或球团，逐级加强洗煤，炉料的品位较高，粒度块度合适，理化性能符合技术指标，合理的配料装料，矿石燃料到达炉缸处遇到风口鼓来的1100的含煤粉，重油的热风。焦炭燃烧反应活跃，在铁矿石周围剧烈还原:C+Fe2O3=Fe+CO2;CO+Fe2O3=Fe+CO2;CO2+C=2CO.焦炭全部燃烧，参加反应，利用率很高。由于富氧的高风温的喷入，风温热量也被100%利用在炉内。另外，再加上煤粉，重油又对焦炭做了相应补充，更加速了矿石熔化，矿焦反应，焦炭用量大幅减少。炉顶上的高压操作，使得炉料的透气性大大增加，煤气分布合理，

44、在炉内停留时间延长。这些上下部的强化措施综合的运用，高炉内的反应，能量的利用是一些复杂的过程，分析以上措施可知，要想大幅度地降低焦比，就必须综合应用各种焦比降低的途径和措施。首先应该提高铁矿石品位，焦炭固定碳含量，尽量精料，其次在冶炼过程中采用高风温，再者要富氧鼓风并用高热值高含量的燃料喷吹代替部分焦炭发挥作用结合高压冶炼操作，系统全面地降低焦比，强化冶炼，使焦比处在一个合理的且较低的水平。 首钢京唐钢铁公司降低燃料比的研究和措施降低高炉燃料比是节能减排、低成本生产，实现传统钢铁企业可持续发展的客观要求。特别是在原燃料价格高位运行、钢材价格低迷、减排压力巨大的今天，降低高炉燃料比对提升钢铁企业

45、竞争力具有重要的现实意义。大型高炉具有热交换充分、煤气利用率高、热量损失少、系统能效高的特点，装备上具备实现高富氧、高风温、大喷煤的能力，因此只要采取适当的措施，发挥好其优势，就可实现低燃料消耗生产。首钢京唐钢铁联合有限责任公司高炉在稳定顺行的基础上，通过采取多种措施，实现了低燃料比生产。两年多来，高炉的燃料比保持在490kg/t左右，达到了国内先进水平。 首钢京唐公司现有2座有效容积为5500m3的高炉，年产生铁近900万吨。1号高炉于2009年5月21日投产，2号高炉于2010年6月26日投产。单座高炉设42个风口、4个铁口，采用炭砖陶瓷垫综合炉底、炉缸结构，配有4座BSK顶燃式

46、热风炉、2座BSK顶燃式预热炉、皮带上料、无料钟并罐炉顶，全软水密闭循环冷却。煤气系统为旋风除尘器加干法布袋煤气除尘，明特法渣处理。近年来，在原燃料质量不断恶化和加钛护炉的情况下，首钢京唐通过充分发挥设备和技术优势，强化原燃料管理，不断优化高炉操作，实现了高炉长期稳定顺行，并配合采取高风温、高富氧、高顶压，充分利用煤气的化学能和物理热，最大限度提高煤粉置换比，选择适宜冶炼强度和利用系数等措施，高炉实现了低燃料比生产。图l为首钢京唐高炉燃料比变化情况。高炉稳定和原燃料管控是前提确保高炉稳定顺行。高炉高产、稳定、顺行，是降低燃料比的前提保证。首钢京唐高炉通过推行全员设备管理和点检定修制，强化高炉设

47、备管理，提高了设备运行质量和效率，因设备问题引起的非计划休、慢风率显著降低；优化高炉冶炼操作，加强对高炉炉况的动态管理，严格执行“攻守退”措施，如焦化检修期间焦炭质量波动较大，及时缩矿批退负荷，疏导煤气流，以改善料柱透气、透液性，保证了炉缸活跃，炉况顺稳；依靠技术进步，助推炉况顺稳。1号高炉通过扩容料罐，2号高炉通过矿矿焦操作法，分别实现了大矿批操作，高炉矿批由最大140t提高到了180t左右。采用大矿批后，矿层厚度增加，偏析减少，整个料柱层数减少，矿与焦界面效应减小，“焦窗”的厚度增加，有利于料柱透气性改善，煤气流均匀分布，炉况的稳定性增强。炉况稳定顺行，休风率降低（见图2），产量增加，强有

48、力地促进了高炉燃料比降低。强化原燃料管理。首钢京唐加强对原燃料质量变化的监控，实行原燃料质量正常检测与不定时抽检制度，动态把握原燃料质量状况，超前调剂，减少原燃料质量波动对高炉炉况的影响。入炉原燃料含粉多，不仅会影响炉况稳定顺行，而且焦粉会随煤气被吹出，直接造成高炉燃料比升高。为减少粉末入炉，他们要求焦炭和烧结料仓的装料量大于7米，降低原燃料下落高度，减少二次粉化；采用秒流量筛分控制法，保证原燃料良好的筛分效果，尽量避免粉末入炉。强化原燃料质量管理，为首钢京唐高炉降低燃料比创造了物质条件。高风温、高富氧、高顶压创造有利条件使用尽可能高的风温。一般来说，风温提高100，可以降低燃料比15kg/t

49、。首钢京唐高炉的风温最高曾到1300以上，但由于在生产实践过程中发现热风系统存在一些薄弱环节，为了整体生产的安全、稳定，在近年适度控制了风温的使用。不过，首钢京唐仍通过加强热风系统设备点检维护，加装无线测温装置，利用例修灌浆、补焊等措施，尽可能地使风温保持在相对的高水平。近年来，首钢京唐高炉风温使用情况如图3所示。高富氧。富氧率提高，高炉产量增加，吨铁热损失降低；富氧可提高风口前理论燃烧温度，促进风口区域煤粉的充分燃烧，提高煤粉置换比；富氧可以减小吨铁煤气发生量，减少煤气带走热损失。一般认为，高炉富氧每提高1%，燃料比将下降0.5%。首钢京唐高炉的富氧调剂采用设定富氧率、富氧量自动调整的方式。

50、近年来，2座高炉的富氧率大幅提升到5%左右，对降低燃料比起到了积极作用。首钢京唐高炉的富氧情况如图4所示。提高顶压。炉顶煤气压力每提高10kPa，高炉可增产1.9%，燃料比约下降0.3%0.5%。提高高炉顶压，煤气流速降低，在炉内滞留时间延长，增加了煤气与矿石的接触时间，有利于热量向炉料传递，并且加快了煤气在烧结矿和球团矿微小空隙的扩散，扩大了炉内间接还原区，有利于铁矿石间接还原反应的发展。提高顶压，煤气流稳定性得到加强，降低炉尘的吹出量，大幅度减少除尘灰带走的碳素损失，可以有效降低生产单位生铁所需要的燃料。提高顶压为降低高炉燃料比创造了有利条件，首钢京唐高炉顶压变化情况如图5所示。改善燃烧效

51、果降低燃料比充分利用煤气的化学能和物理热。最大限度提高煤气利用率和降低高炉顶温是降低高炉燃料比的重要手段。煤气中的CO2含量提高0.5%，炼铁燃料比下降10kg/t。首钢京唐高炉由于原燃料的恶化，渣量上升，压差较高，通过装料调整，适当开放了煤气的通路，使煤气利用率略有下降。但大矿批、高顶压等措施的采取，以及上下部制度的良好匹配，仍实现了较高煤气利用率、较低炉顶温度。高炉煤气化学能和物理热的充分利用，大幅度降低了高炉燃料比。首钢京唐高炉煤气利用率和顶温变化情况见图6、图7。保证煤粉充分燃烧，提高煤粉置换比。在对喷吹工艺进行改造的基础上，首钢京唐在生产操作中通过稳定炉况、加强对喷枪的检查、减少喷枪

52、堵枪，使喷煤比稳定提高。图8为首钢京唐高炉煤比情况。在提高煤比时，他们注重防止提高煤比造成的燃料比升高。提高风温能加快煤粉挥发分的挥发速度和燃烧速度，改善煤粉燃烧和气化的动力学条件。高炉富氧可以提高氧浓度，并加快氧向碳表面传递的速度，有实验表明富氧率增加1%，可提高煤粉燃烧率1.51%。提高顶压也有利于消除部分未燃碳。首钢京唐高炉通过高风温、高富氧、高顶压、稳定均匀喷吹、氧煤枪、摸索最佳调枪法、喷吹高挥发分烟煤等有利于煤粉燃烧的措施，保证了煤粉充分燃烧，最大限度提高了煤粉置换比，为降低燃料比作出了贡献。适宜的冶炼强度、利用系数。高炉冶炼强度和燃料比关系的U形图表明，控制冶炼强度在1.05t/m

53、3·d1.15t/m3·d区间时，高炉燃料比是最低的。首钢京唐高炉通过提高冶炼强度、利用系数，来进一步降低燃料比。目前，首钢京唐高炉综合冶炼强度控制在1.10t/m3·d左右，利用系数为2.3t/m3·d左右。尽管首钢京唐高炉实现了490kg/t左右的低燃料消耗生产，但要保持或进一步降低燃料比，应注意平衡好经济炉料与改善原燃料质量间的关系；进一步提升设备运行的可靠性；提高操控参数的稳定性，提升高炉的顺稳度；控制适宜的炉体热负荷，有效减少高炉的热损失。2014年前4个月3200m3高炉技术经济指标分析 发布时间：2014/7/11  来

54、源：中国钢铁企业网   王维兴 1.高炉炼铁是以精料为基础，特别是大高炉，对原燃料质量的要求应更高。      精料技术水平的炼铁指标的影响率在70%，工长操作水平的影响在10%，企业管理水平影响在10%，设备运行状态在5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）影响在5%。从下列指标分析可看出，使用优质炉料的高炉指标普遍好于质量差的高炉。精料技术的内容包括：高（铁品位高，炉料转鼓强度高，烧结矿碱度高）；熟（熟料比高）；稳（原燃料质量要稳定，供应量稳定）；匀（炉料粒度要均匀）；小（炉料粒度偏小）；少（炉料有害杂质含量要少）；好（

55、炉料冶金性能要好）。精料技术与经济炉料是不矛盾的，要科学评价铁矿石，分析炉料的价格和价值对标关系。要研究透，不同矿物性能的铁矿石成球性能，造块（烧结、球团）性能，对高炉生产的影响。建立企业科学配矿机构，根据本企业特点，去进行优化采购，经济冶炼，求得效益的最大化。要用生产条件论的观点去进行科学对标。一切先进的指标的实现，均需要一定技术条件的支撑。在分析某个先进指标时，要知道影响这个指标变化，有那些其它指标会有重大影响。如：高炉炼铁的热量有78%是由碳素（焦比、煤比）燃烧获得的，有19%是热风炉提供的；炼铁工序能耗的先进，一定要有低燃料比，高风温的支持。2.  2014年4月3200m&

56、#179;高炉指标分析：我国有3200m³高炉18座，高炉之间技术经济指标差距较大，主要是生产条件上不同，特别是炉料质量差异较大，操作水平，企业管理水平也有差距；对标时要进行具体分析。下列表中红色表示排序第一，绿色表示排序第二，蓝色表示排序第三、2.1.利用系数分析炼铁工作者要追求高炉的最低燃料比，低生产成本，而不追求高利用系数。3200m³容积的高炉利用系数在2.2t/m³d左右为宜，可获得最佳炼铁最佳指标。适宜的冶炼强度，高炉好操作，煤气利用率高。韩国高炉就是如此。见表1浦项、光阳2013年高炉指标：高炉利用系数燃料比焦比小焦比喷煤比热风温度我们提倡用降低燃料

57、比，来实现高利用系数，而不是采用大风量、高冶炼强度，来实现高系数。希望冶炼强度控制在1.2t/m³d左右为宜。炼铁学理论：利用系数冶炼强度÷燃料比2.2.燃料比、焦比、小块焦、煤比：努力降低燃料比是炼铁的重要工作。也是降低生产成本，实现环境友好工作的主要方面。降低燃料比的主要工作内容：高品位、高风温、高炉稳定顺行，炉料质量稳定，优化高炉操作等。燃料比焦比小块焦煤比。焦炭和小块焦炭均是干焦。煤比是不能算置换比的。我们希望煤对焦炭的置换比为1:1。就需要进行经济喷煤（提高喷煤后，置换比不升高）。表3   2014年前4个月 各3200m³各企业高炉

58、燃料比、焦比、小块焦比和煤比情况项目兴澄北营1武钢5号武钢6号武钢7号梅钢4号涟源7号唐钢3号唐钢 4号莱钢3号济钢4号鞍钢1号鞍钢2号鞍钢3号天钢2号邯钢1号邯钢2号韶钢1号世界先进水平的燃料比是低于500kg/t,我国大于3200m³高炉有3座是燃料比低于500kg/t,1座高炉焦比低于300kg/t。充分说明大高炉比中小高炉的优势。高炉多使用小块焦，有利于充分利用企业的焦炭资源，有利于降低成本；小块焦加入到烧结矿中，促进矿石的间接还原，有利于降低焦比，提高煤气利用率。努力提高喷煤比是炼铁技术发展方向，有利于节焦，缓解主焦煤的紧张，有效地降低成本，有较好的节能减排效应。企业根据炉

59、料质量不同条件，还是要努力提高喷煤比，大高炉的煤比不应低于150kg/t,争取效益最大化。莱钢进行了粒煤喷吹3.入炉铁品位与吨铁渣比：高炉入炉铁品位提高1%，使吨铁渣比降低50kg/t，促进炉料透气性提高，有利于软熔带的渣铁滴落，高炉好操作，还有利于提高喷煤比。吨铁渣量增加100kg，高炉燃料比升高40kg/t。控制炼铁成本，要控制渣量。大渣量是生产低效率、高消耗的表现之一。表4     各企业高炉入炉铁品位、渣铁比和炉渣MgO含量情况项目兴澄北营1武钢5号武钢6号武钢7号梅钢4号涟源7号唐钢3号唐钢 4号莱钢3号济钢4号鞍钢1号鞍钢2号鞍钢3号天钢2号

60、邯钢1号邯钢2号韶钢1号有些高炉出现渣量与入炉铁品位数据不对应，这与炉渣碱度、配加MgO量有关。我们希望低配MgO，促进渣量的降低，燃料比降低。韩国浦项（烧结中Al2O3含量1.75%、MgO含量0.68%）高炉燃料比496kg/t。使用含Al2O3含量高的铁矿，要配加一定量的MgO，以提高炉渣的流动性和脱硫效率，造成渣量升高，燃料比升高。宝钢、京唐和安阳烧结矿低MgO，保证了低渣量。济钢炉料Al2O3含量高，可少加MgO含量。4.炼铁工序能耗一般高炉能耗中燃料（焦炭、煤粉）消耗占75%，热风炉烧炉用煤气能量占12%，高炉鼓风能耗占4.5%左右。所以，降低炼铁工序能耗的重点是努力降低燃料比。一

61、些企业计算工序能耗没按钢铁企业节能设计规范要求去做，规范中有炼铁工序能耗的计算公式；还要按国家规定的各能源介质折标准煤系数进行计算。出现了高炉燃料比与工序能耗的不对应现象。表5中的数据对比有些疑问？2013年国家新公布了GB21256-2013粗钢生产主要工序单位产品能源消耗限额,2013年10月执行。现有企业的高炉炼铁工序能耗准入值标准为435kgce/t，新建和改扩建企业的高炉炼铁工序能耗准入值标准为370kgce/t）。涟源高炉燃料比比北营、唐钢、莱钢和济钢高，但工序能耗低，但涟源工序能耗比其它企业低许多，有质疑？我们应严格执行钢铁企业节能规范去进行计算，同时要各能源介质要按国家规定的标

62、准去折标准煤系数计算。炼铁工序能耗的计算要扣除压差发电，一般吨铁4.9kgce/t的能耗，高炉煤气回收约1400m³/t铁，相当于180 kgce/t的能耗。目前，高炉之间的TRT发电量和高炉煤气量差异较大，要科学分析。5.煤气利用率与CO2含量优化高炉操作的重要体现是要实现高煤气利用率与高CO2含量。煤气利用率提高1%，燃料比下降58kg/t。优化高炉操作的手段是通过科学的上（科学布料）下（鼓风动能、风速）部调剂，使煤气流合理分布，高炉生产稳定顺行，可出现高煤气利用率与高CO2含量。6.焦炭质量与高炉燃料比在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉指标的影响在35%；高炉扩容和提高喷煤比都要取决于焦炭质量的提高程度。焦炭指标中最重要的是M10,是抗碎指标，它直接影响炉料的透气性；它变化02%，燃料比要变化7kg/t。建议一般高炉M10要小于7%，大高炉要小于6%。焦炭质量变化对高炉的影响见表7表8中一些企业的焦炭质量没有达到规范的要求，高炉是要付出代价的。当前，煤炭市场宽松，价格适