降低焦比的措施及原理全解

摘要

目前的国际国内趋势下，如何降低焦比的措施及所采取相应的措施，从原料优化到系统设备以及工艺方法等的改进和优化，不断地提升冶炼水平，降低成本，保护环境，保障钢铁事业的稳定快速可持续发展。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：节焦，富氧鼓风，提高风温，喷煤，焦炭质量

1 前言

1.1 焦比

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 国内焦比情况

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；最高值的企业达到549 kg/t。

2 降低焦比的措施

2.1 提高矿石品位和还原性

铁矿石品位是指铁矿石的含铁量，以TFe%表示，是评价铁矿石质量的主要指标。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

还原的难易程度, 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H

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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0.2—0.3.

铁矿石品位提高的方法

提高铁矿石的铁含铁量，减少脉石成分，溶剂用量和渣量也相应减少，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。

2.2 采用高风温

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

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。

不同风温水平在提高风温后降低焦比的幅度也不尽相同。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。

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℃，且无论是在正常送风抑或是换炉时，风温均可以稳定在+/-5~10℃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℃。1955—1979年间日本高炉燃料比降低了253kg/t，其中提高风温因素占31%。据统计，风温950℃--1350℃之间，每提高100℃可降低焦比8—20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。

2.3 喷吹燃料

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。