柳钢2650m3高炉提高煤比的措施

柳钢 2650 m3高炉提高煤比的措施
摘要柳钢2650 m3高炉结合自身的原燃料条件及设计炉型，通过采取大角
差宽平台适当的往复布料、定点中心加焦，下部大富氧，消化炉料贫化和入炉原
燃料粒度不好等因素，保持了较高的喷煤比，实现了高产低耗。

关键词高炉煤比操作
1.概述
柳钢2号炉（2650m3）设计了3个铁口和30个风口，配置了4座大型球式
热风炉等设备，柳钢2号高炉，有效容积为2650m3，由柳钢设计研究院自主设计
并于2010年7月22日开工建设，历时两年一个多月，2012年9月3日点火投产，设有3个铁口，30个风口，采用INBA法渣处理工艺，同时配备4座球式热风炉；具备年产生铁230~250万吨的生产能力。

2016年以来，通过改善入炉原燃料条件，升级、改造相关设备，优化操作制度，加强日常管理等一系列优化措施，确保在
高炉顺行稳定的基础上逐步提高煤比，目前煤比稳定在155kg/Tfe以上，各项经
济技术指标得到改善（见表1）。

表1.1 柳钢2号高炉近年以来主要技术经济指标一览
年份
利用
系数
(t/m3
·d)
煤
比
(k
g/t)
焦
比
(k
g/t)
风
温
（
℃）
平
均产量
(t
/d)
[
Si]
（
%）
休
风率
（
%）
22.185
1636115700
0132 2.87157.4.47.82
2 0142.146
16
38
2.0
11
74
56
58.3
.51
1
.52
2 0152.272
15
9
36
2.4
11
98
59
94.9
.44
1
.30
2 0162.240
15
5
37
0.3
11
88
59
15.7
.53
1
.06
2 0172.462
15
7
36
3.2
11
78
65
07.7
.51
.63
2 0182.555
16
1
36
0.4
11
94
67
47.7
.46
.91
2.提高煤比的操作思路
大喷吹后，炉腹煤气量大幅度增加，又由于焦炭量减少，焦炭自身消耗提供的炉料下降空间变小，下部压差升高，同时未燃煤粉的增加，易堵塞料柱，使煤气分布紊乱。

2号高炉在原料条件并不理想的条件下，坚持追求提高煤比，降低焦比，主要基于以下几方面的考虑：
(1)煤比的提高是高炉操作技术进步的重要体现，它降低燃料消耗的作用明显。

特别是焦炭价格越来越昂贵，因此，降低生铁成本显得尤为迫切，而降低燃料消耗是降成本的主要手段之一。

近年来，降成本压力越来越大，但随着生铁产
量大幅度增加，焦炭紧缺的矛盾日益突出，因此在稳产高产的同时，继续保持高
煤比十分必要。

(2)提高煤比是低硅冶炼的需要。

近年来，高炉生铁含硅逐步降低，目前基
本控制在0.45 左右，降低生铁含硅的必要条件是要保证有充足的渣铁物理热以
满足脱硫的需要。

如果长期欠热，平均含硅低于合理下限，渣铁物理热不足，会
造成炉缸状况恶化甚至煤气流失常。

一般来讲，在相同的风温条件下，虽然低焦比、高煤比和高焦比、低煤比都可获得低硅生铁，但前者能够在相同生铁含硅下
获得更充沛的炉缸热量和高的铁水温度，或在维持原有铁水温度条件下允许生铁
含硅进一步降低。

因此，从降硅节焦的角度出发，提高煤比的效果是双重的。

3.提高煤比的限制因素
提高煤比始终是与抑制边缘煤气流联系在一起的，因此往往与顺行存在矛盾。

在高炉开炉后相当长的一段时间内这一问题一直困扰着高炉，由于采取抑制边
缘的措施，高炉对外界条件的适应能力减弱，当原料条件变差时易破坏顺行，形
成边缘管道并导致炉况失常。

同时，由于边缘温度的大幅度波动，很容易造成风
口小套烧坏及炉墙粘结，通过不断摸索，采用高风速、高鼓风动能、高风温、高
富氧、高顶压、大矿批及“往复式”布料模式等措施，逐步解决了顺行问题并保
持了较高的煤气利用率。

在高煤比条件下，虽然焦炭负荷加重本身有利于提高煤
气利用率，但同时也带来一些新的问题。

3．1 高压差与煤比的关系
高压差与煤比是对立统一的。

一方面，没有压差就没有煤气利用率，煤气利
于率低喷煤置换比也就相对低。

2号高炉的压差水平一直在180 kPa以上，主要
是长期抑制边缘的结果。

一是上部采取抑制边缘的装料制度，类似于这种将边缘
矿石挡位置于焦炭挡位之外的装料制度在国内无料钟炉顶布料中是不多见的；
二是下部采取小风口、高风速，风口面积一般在0．33 m 左右，实际风速260～270 m／s，这在国内2650 m3级高炉中也是不多见的。

上下部调剂相配合达到了
抑制边缘的目的，同时也带来了高压差。

另一方面，随着焦炭负荷加重，压差的
进一步升高(180 kPa)以上将威胁到炉况的稳定顺行，如煤气流不稳，产生管道、
塌料等，这是我们以往曾遇到的问题，反而会造成煤气利用率的下降。

因此，如
何在高压差条件下，保持炉况的稳定顺行对维持高煤气利用率至关重要。

3．2 煤粉燃烧率对煤气利用率的限制
高煤比代表了当前炼铁技术进步的发展趋势。

在提高煤比的过程中，一个普
遍的问题是：因未燃煤粉增加和焦炭磨损加剧，中心煤气流受阻，造成边缘煤气
流发展。

由于目前柳钢2650 m3。

高炉的煤比水平已达160 kg／t左右，在制粉
能力和煤粉粒度之间存在很大矛盾，常常顾此失德，因此这一问题显得更加突出。

虽然，高炉在操作上一直保持高风温、高富氧，维持较高的理论燃烧温度，在一
定程度上缓解了煤粉粒度的影响，但在受到煤种限制而粒度无法保证时，常会因
煤粉燃烧率及置换比降低而导致煤气流失控，煤气利用率下降，燃料比升高，这
种情况往往伴随着炉尘量的大幅度增加。

因此，如何减少未燃煤粉是高煤比条件
下保持高煤气利用率的关键问题。

4.提高煤煤比的措施
近年来采取的一些强化手段，如高风温(1 200～1 230 ℃)、高富氧
(2．5% ～ 3．0% )、高顶压(大于230 kPa)、大矿批 (70 t/批)等，无疑对提高
煤气利用率起到了关键作用，但高煤比下，高压差、煤粉燃烧率等已成为主要矛盾，为此，采取了相应措施。

4．1 优化装料制度
通过装料制度的优化以保证炉内煤气流的合理分布，使得气流得到长期的稳定。

2号炉采用发展中心气流和兼顾边缘气流的装料制度，以使入炉原料均匀下降。

当原燃料成分稳定时，采用P412393373343321302321、K404383352322291261131
的布料制度，当焦炭布完26°料后，关回焦炭料流到13°时再开，确保中心焦
炭稳定均匀。

另外，重视精确布料，确保每圈都有料，每圈都够料。

在固定矿石、焦炭布料圈数分别为15圈、14圈以后，溜槽旋转1周时间为7.5 s，角度倾动1°时间为1.5 s，固定好料罐中矿石、焦炭的放空时间分别为117 s、114 s，再根
据批重以及原燃料粒度情况调整好料流开度，稳定矿批70 t，焦批14.2 t，料
速每个班控制在56～59批；当原燃料成分波动时，根据炉况对原燃料的适应情
况对布料制度进行微调。

通过使用上述制度，2号高炉各参数维持稳定，走料平稳，减少了炉料的偏斜、悬料和管道行程等事故的发生，采用中心加焦后，由于中心煤气流增强，边缘温度下降且趋于均匀(如图4.1所示)，压差升高但未对顺行造成威胁。

压差升高后，为确保高炉顺行，适当扩大矿批，保持焦窗稳定，尤其在中心煤气流增强，软熔带中心位置升高后，焦窗层数增加，对改善焦窗的透气性效果更好。

图4.1不同煤比的十字测温曲线
值得指出的是，中心加焦虽然对抑制边缘有一定作用，但其本身并不利于保持高煤气利
用率，其主要作用是提供必要的煤气通路保持高压差条件下的稳定顺行，因此更强调对边缘煤气流的抑制。

4．2提高煤粉燃烧率
(1)实现风口全开，均匀喷吹。

(2)混合煤喷吹。

通过配加挥发分为 20％的烟煤，将混合煤的挥发分提高，同时针对混合煤粘性大、流动性差、风口易结渣的特点，提高喷吹压力，保证喷吹能力，并应用可调喷枪消除风口附着物，确保均匀稳定喷吹。

4．3稳定焦炭质量
焦炭在高炉内起到发热剂、料柱骨架、还原剂以及增碳剂的作用，虽然采用
喷吹燃料的措施后能替代部分焦炭发热剂、还原剂以及增碳剂的作用，但焦炭所
起料柱骨架的作用是无法替代的。

因此，良好的焦炭质量对高炉顺行稳定起着关
键性的作用。

为了稳定2号高炉的入炉焦炭质量，在供料组织上要求2号炉不使
用外购焦及水熄焦，确保了入炉焦炭的稳定性。

，灰分保持在13%以内（均值为12.91%），基本保持稳定。

2号炉近年来入炉焦炭的强度情况如图1所示。

焦炭
的反应性（CRI）保持在25%~35%之间，反应后强度（CSR）稳定在60%~65%之间；M40稳定在86%~88%之间，M10稳定在7%以内（均值6.62%）。

入炉焦炭的稳定性
得到保障，但与优质冶金焦之间仍存在一定差距，这是进一步强化冶炼有待解决
的问题。

图4.3入炉焦炭的高温性能(a)及常温强度(b)
4.4 大富氧操作
富氧量从10 000 m³/min提高至18 000 m³/min，确保高炉煤粉的充分燃烧，喷煤量由44 t/h提高至48 t/h，降低了焦比。

富氧鼓风使风口理论燃烧温度升高，煤气量减少，高温区下移，炉顶温度降低，冶炼行程加快，炉料在炉内停留
时间缩短，加快高炉跑料，长期采用1150 ℃以上风温操作。

只有当炉况波动或
休风时，才对风温进行小幅度调节，控制理论燃烧温度在2 200℃～2 350 ℃，
保证了炉缸良好的工作状态，热量充足稳定，煤气流分布合理，维持高炉长期稳
定顺行，出铁顺利。

通过强化高炉冶炼，为提高高炉煤比奠定了基础。

4.5控制好炉内参数
（1）严格执行车间对上料用料的管理，每班料批稳定，控制每小时跑料7
批，不能连续2小时跑料＞8批，料批快时首先控氧，控氧不能控料速时及时减风。

（2）严格控制炉温，不得连续两炉ω铁水（Si）＜0.40%或物理热＜1
500 ℃，保证足够的热量。

（3）TRT正常情况下P热≤0.405 MPa,风压最高不能超过0.410 MPa，P顶
≤0.235 MPa，关注大气湿度对风量的影响。

（4）稳定富氧量，根据炉况条件，控制富氧13 000～18 000m³/h，不得大
幅度变动富氧量，正常情况下，风口理论燃烧温度≥2150 ℃。

4.6加强炉前管理
炉前管理与炉内操作是保证高炉炉况稳定顺行的前提，炉前维护好铁口，及
时出尽炉内渣铁，保证炉内原燃料的顺利进入，有利于稳定煤气流的合理分布，
活跃炉缸。

为进一步提高煤比创造有利条件。

（1）加强炉前设备的点检。

炉前出铁前加强开口机、液压炮等设备的检查，使用开口机对铁口预钻，液压炮试运行；保证开口旋转、冲击等性能和液压炮旋转。

减少因设备问题造成的铁口连开、打不进泥和炉内减风等现象。

（2）维护好铁口。

合理的铁口深度和良好铁口泥套是维护好出铁口的基本
任务，及时出尽渣铁，炉前出铁过程中及时撬尽泥套下部结渣，防止烧坏铁口泥套，定期对铁口泥套进行检查，对损坏的泥套及时修补，保证出尽渣铁堵口时不
跑泥，保持铁口深度。

（3）稳定打泥量。

合理的打泥量有利于稳定铁口深度，炉前及时检查液压
炮炮嘴，及时装好炮泥，严格按照车间规定稳定每炉打泥量在340 kg左右，保
证铁口深度长期稳定。

（4）根据炉温状况，选择合适的钻头，保证实际出铁量和理论出铁量平衡。

出铁时间在70 min以上，在一铁口堵口10 min之内必须顺利打开另一铁口。

特
殊时期实行不间断出铁，必须打开另一个铁口才能堵口，保证有一个铁口是开的，确保了渣铁的顺利排放。

5.结语
提高煤比以顺行为前提，以降焦为目的。

柳钢2650 m3高炉的实践表明：在
高煤比条件下，由于炉内煤气流分布规律发生较大变化，要继续维持较高煤比，
除应用常规的强化冶炼措施外，还应根据炉内压差变化、煤粉燃烧率降低、炉内
焦炭劣化加剧等具体问题，以精料为基础，采取针对性措施，着力保持煤气流的
稳定。

实践表明，中心加焦、大角度宽平台往复布料、混合喷吹、大富氧等技术
的应用，在柳钢2650 m3高炉取得了较好效果。

参考文献
[1]周传典. 高炉炼铁生产技术手册[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2002, 8: 215-219
[2]刘云彩. 现代高炉操作[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2016, 5: 31-39。