降低焦比的途径

降低焦比的途径
【摘要】总结了高炉降低焦比的实际经验：高炉由于采取了改善原料条件、优化高炉操作提高风温、富氧喷煤等措施，同时加强设备管理使得煤比大幅度提升、焦比显著下降。

【关键词】高炉操作焦比
【引言】随着钢铁事业的发展，钢铁行业的竞争日趋激烈。

无论大、中、小型炼铁企业，都把产品成本降低到低于市场价格做为企业的生存点。

而降低焦比则是降低成本的重要环节。

本文就降低焦比的途径展开论述。

一强化原燃料质量的管理
1.1 焦炭的利用
（1）稳定焦炭质量
焦炭质量的好坏对高炉的顺行起着决定性的作用，尤其是在喷煤比提高、焦比降低的情况下，焦炭的性能对高炉的影响更加突出。

要求焦炭质量的改善，并在提高中求稳定。

但是，近年来，随着全国性的新增高炉产能的大量释放，使焦化对煤的需求急剧膨胀，一方面造成煤炭市场资源紧张，价格大幅度攀升；另一方面煤的质量变差。

为此，要求质量第一的原则，不过分追求产量，而且当产量和质量发生冲突时，宁可牺牲产量，也要保证焦炭的质量。

同时，针对进厂煤波
动较大的实际情况，充分利用小焦炉试验，开展配煤结构优化，加强炼焦工艺操作管理等一系列工作，使焦炭质量保持了相对稳定。

（2）焦炭的反应机理及其作用
众所周知，高炉炼铁本质是铁的还原过程，高炉炼铁从还原反应上基本分为两类：一类是间接还原；一类是直接还原。

以CO或H2做还原剂，最终气体产物为c02或O的还原反应为间接还原。

用碳做还原剂，最终气体产物为CO的还原反应为直接还原，其热效应是吸热的，需要消耗大量的热量。

如何根据具体条件，使两者达到一个适宜的比例，在这个比例下，焦比
最低，这是深入研究的理论课题。

理论研究指出，当铁的直接还原度( )为70％时，用C直接还原FeO产生的CO恰能满足间接还原需要。

此时还原剂最节省，即用作还原剂的碳量消耗最低(约0 tSkgC／k )，当rd高于或低于此值时，都将引起还原剂碳量消耗的增加。

实际高炉生产中的值要比0．7小得多(一般rd=0．45—0 55)。

因此，理论上的最低焦比最终应由三方面来决定：保证生铁在确定数量的各元素还原；保证高炉冶炼过程的需热量；确保高炉料柱透气性良好。

正是由于焦炭的这些特殊性能，使焦炭成为高炉炼铁生产的宝贵原料，因为它的节约是受料柱透气性约束，因而是有限度的。

1.2 提高烧结矿强度
精料不仅表现在炉料的“高、稳、熟、小、净、匀” 等常温指标，还要求具有良好的高温性能，如还原性、低温还原粉化率及高温强度等。

通过狠抓料场管理，强化烧结过程的操作，保证了烧结矿的质量满足冶炼需要。

烧结矿主要指标见表1：
表1 烧结矿主要指标[1]
1.3 加强原燃料筛分
人炉的原燃料粉末过多会影响高炉料柱的透气性，不利于高炉顺行，经过分析高炉上料的实际工艺状况，制定了相应的筛分管理办法，确保筛净粉末。

采用控制料层厚度，优化振动给料机的位置和角度，控制合理的料流速度，提高筛分效率。

通过上述措施使入炉料粉末降到2．5％以下，提高了料柱的透气性。

1.4 优化炉料结构
高炉炉料结构的优化，保证了高煤比操作的物质条件，同时也为降低焦比提供了基础保证。

按此操作图：
优化炉料结构操作图[2]
二高炉操作
2.1选择合理的操作制度
（1）送风制度的选择：随焦炭负荷的不断加重和煤粉喷吹量的不断加大，高炉制定了以提高入炉风量、提高风速、提高鼓风动能、吹透中心、活跃炉缸、控制煤气圆周均匀分布为主的操作方针。

就具体炉况来说，即适当加大风口面积，全部采用下倾斜风口，灵活调整小风口的位置，实际风速由260 m／s提高至275 m／s，鼓风动能保持在128～140 kJ／s。

在日常工作中还特别强调风口要干净、保证进风均匀顺畅和稳定进风面积。

1号高炉合理稳定的送风制度使回旋区深度合适、原始煤气分布合理、炉缸圆周工作均匀活跃、热量充足，保证了高炉的稳定顺行，为降低焦比创造了重要条件。

（2）装料制度的选择: 高炉结合自身特点和现有条件，在保证炉况顺行的前提下，摸索出了大矿批、多环位、往复式布料的基本装料制度。

在原燃料、风量、风温、富氧、喷吹量等各方面条件得到改善后，果断将矿批由50 t左右扩大到60 t。

但高炉的大矿批并不是一成不变的大矿批，而是视各项具体参数的变化不断调整的相对大矿批。

在扩大矿批的同时，适当增加矿石布料环位，加宽了矿石布料面积。

矿角最外环由以往的32。

，29。

档位扩展到34。

，32。

，29。

，28。

档位，矿石布料环位由9环增加到1O环；并进一步发展了往复式多环布料，各环位布料圈数视炉况情况灵活调整；但考虑对布料平台形成的影响，焦炭布料角度及各环布料圈数一般不做调整。

实践证明，这种装料制度可适当增大焦窗面积、减少矿焦界面效应，利于形成稳定的边缘、中心两道煤气流，降低煤气阻损，改善料柱透气性，减少
炉墙热损失，增加炉缸热储备，稳定炉况，提高煤气利用率，降低焦比。

(3) 热制度和造渣制度的选择: 高炉在坚持合适稳定的热制度前
提下，适当硅降低生铁
硅的质量分数，进行低硅冶炼。

高炉低冶炼最成功的经验是保证足够的炉缸温度，以铁水温度来衡量炉温的高低，指导高炉操作。

根据长期的生产实践并结合一定的理论计算，高炉以理论燃烧温度t。

≥2 050℃，铁水温度t ≥ 1 490℃为原则，通过规定炉温底线0．2 5 (t ≥1 450。

C)和目标(Si)一0．45 ～0．50 (t 。

一1 490～1 510℃)，使之在逐步降低生铁硅的同时，依然能保证炉缸工作的稳定活跃；并严格控制硅的偏差，杜绝炉况大的波动，以降低硅偏差作为对作业长操作考核的主要内容之一。

同时，重视渣型的变化，以保证热制度的稳定性；在参照实际化验数据的同时，要求作业长勤看渣铁实样，实时掌握渣型变化，及时调整配料，保持合适稳定的碱度。

造渣制度兼顾了铁水质量和渣铁流动性，结合原燃料数据分析，把炉渣碱度控制在1．050左右。

合理的热制度和造渣制度不仅使铁水温度充足和生铁的1级品率提高，且确保了高炉渣铁有良好的流动性，有利于炉外操作，为高炉长期稳定顺行和降低焦比创造了条件。

2.2以炉况稳定为核心
高炉稳定顺行是降低焦比的基本条件，高炉在操作中始终把炉况的稳定放在首位来抓，不过分追求高产量。

高炉喷煤量增加，炉缸煤
气量增多，鼓风动能增大，燃烧带扩大。

高炉适当扩大风口直径，采用斜风口，使高炉初始煤气流分布较为合理。

探索合理的布料矩阵，适当扩大矿批，使煤气既吹透中心又保持边缘适当发展，提高煤气利用率。

通过寻求高煤比条件下的最佳冶炼参数，高炉“上稳下活”，实现了长期稳定运行的状态。

2.3高压操作
高压操作有利于降低焦比。

高压操作对不同条件的高炉降低焦比的数值也不同。

降低焦比的的原因如下：（1）改善高炉间接还原。

高压操作时，降低了煤气流速，延长了煤气在炉内与矿石的接触时间，改善了间接还原，促使间接还原得以充分进行，煤气利用改善，使焦比降低。

（2）抑制了高炉内的直接还原。

高压操作能使反应CO2 +C = 2CO向左进行，从而抑制了碳的气化反应，使高温区下移，或者说把直接还原推向更搞的温度区域进行，因此直接还原度和降低，焦比降低。

（3）高压操作后，生铁产量提高。

高压操作后，炉尘量减少，实际的焦炭负荷增加；冶炼强度提高，使生铁产量增加，单位生铁的热损失减少，降低焦比。

（4）高压操作课抑制硅的还原。

高压操作后，可使反应SiO2 +2C =Si +2CO左移有利于降低生铁的含硅量，促进焦比降低。

2.4高风温
提高风温是高炉降低焦比和强化冶炼的有效措施。

据统计，风温没提高100°可降低焦比8~20Kg，在实际操作中利用鼓风参数调节炉况
时，更多地注重了风量，通过大风量、高冶炼强度获得产量的意图比较明显，而风温水平能退则退，进退过于频繁，入炉平均风温并不高，降焦意识淡薄；利用装料制度调节炉况时，更多地注重了发展边缘．通过倒装料维持顺行的意图比较明显，而增加负荷和提高煤气能量利用水平方面却注意不够。

其结果是虽然冶炼强度高，但焦比也不低。

为纠正这一缺陷，采用了如下做法：减少风量．限制料速；增加正装，控制边缘；大力提高风温，在进一步活跃炉缸的同时，伺机提高焦炭负荷。

这样就可以保持高水平的炉况顺行。

2.5富氧喷煤
高炉喷煤不仅能够节约价格昂贵的冶金焦炭，进一步降低生铁成本，而且还为高炉操作增加一个重要的下部调节手段，对于接受高风温、活跃炉缸工作、富化高炉煤气、加强间接还原、促进炉况顺行和进一步节焦增铁都是十分有利的。

据测算，本高炉条件下如果喷煤量达到8O kg／t，则当置换比为0．8左右时，可降低焦比64kg／t；在利用系数为3．0 t／(m ·d)的情况下，每年可节约冶金焦炭7 975 t。

因此，尽量采用喷煤操作，以期达到完善工艺操作系统和提高经济效益的目的。

2.6降低生铁中硅的质量分数
冶炼低硅生铁是增产节焦的一项重要措施，生铁中硅的质量分数降低0．1％，可降低焦比4kg／t。

随着炉况顺行程度的改善，逐步实行低硅铁冶炼。

通过合理的上下部调剂、提高顶压、控制适宜的炉渣
碱度(适当提高炉渣碱度)等措施，并加大值班工长考核力度，对于连续[Si]超过规定而调剂措施不力的，进行考核。

现根据水冶钢铁公司的冶炼条件和得到的数据，用偏导求解方法计算生中硅含量对焦比的影响。

计算时先列出各因素与比的函数关系，将欲求的参数作为未知数，然后用偏微分方法求解生铁中硅含量的变化对焦比的影响。

有如下关系式[3] ；
式中k ---焦比
Ck---焦炭中固定碳含量，Ck=83.933%
[C]---生铁中碳含量，[C]=4.08%
Cd---直接还原消耗的碳量；
Cf---风口前燃烧的碳量；
X ---影响焦比的各未知的因素。

三加强企业制度管理
加强岗位技术管理加强岗位技术管理包括：① 实行作业长岗位责任制。

在要求各班作业长统一操作思想的基础上，适当放宽当班作业长的调剂幅度和手段。

日常调剂注意避免连续低炉温、高碱度作业，强调低炉温的处理须一步到位，炉温向低温过渡则要逐步到位。

对炉况维护要无病防治、小病早治、发现问题及时根治。

将安全操作、产
品质量、现场管理等定性考核，将料速、顺行、产量、生铁硅等定量评价，使各作业长更加关心自己的操作效果，在总结中提高操作水平，增强对高炉的控制能力，保证炉况长期稳定顺行。

②改进炉前作业。

l号高炉通过完善炉前操作制度，加大对炉前指标完成情况的奖惩力度，充分调动了员工的生产积极性。

随喷煤量的增加、焦比的降低和冶炼强度的提高，尽量缩短喷补大沟和倒场用时，加强铁口维护，堵口泥全部改用无水炮泥，日出铁次数由l5次减少到13．5次，出铁时间由65 min左右延长到88 min，间隔时间由35 min左右缩短到20 min，缓解了炉内的压力，保证了渣铁及时出净，解决了炉内憋风的问题，降低了风口的损坏数量，大幅度降低了慢、休风率。

效果见表2 某钢铁厂某年1~11月份主要指标完成情况表2 [4]：
此指标反映了降低焦比途径的可行性
结语
装备水平的提高和持续改善的原燃料质量，为高炉焦比的降低奠定了坚实的物质基础合理灵活的操作制度，确保了高炉的长期稳定顺行。

结合高炉自身情况，采用高风温、富氧喷煤等操作及更合理的冶炼方针，在提高高炉产量的同时，大幅度降低了焦比。

不断地进行技术革新和加强科学管理，为高炉焦比的降低提供了强大的原动力和有力保障。