淺談降低高爐冶煉燃料比的技術(shù)工藝

周海，段麗飛

（江蘇長(zhǎng)強(qiáng)鋼鐵有限公司，江蘇 靖江 214500）

近年來，我國(guó)各行各業(yè)越來越重視節(jié)能減排的生產(chǎn)理念，而降低高爐冶煉燃料比，可有效降低熱量消耗，節(jié)約燃料，這與我國(guó)所提出的綠色、環(huán)保生產(chǎn)理念相一致。因此，在進(jìn)行高爐生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同高爐的容量與實(shí)際生產(chǎn)情況，制定出相應(yīng)的生產(chǎn)措施，以確保生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。

1 降低高爐冶煉燃料比的意義

基于高爐的利用系數(shù)而言，若想提升其利用系數(shù)，應(yīng)做好以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一，提升冶煉強(qiáng)度；第二，適當(dāng)降低高爐的燃料比。我國(guó)有很多小型高爐生產(chǎn)，基本是都是借助提高冶煉強(qiáng)度來提升高爐的利用系數(shù)，其具體操作為通過配置發(fā)風(fēng)機(jī)來提升高爐的生產(chǎn)強(qiáng)度。該種方法雖在一定程度上可提升高爐的利用系數(shù)，但也會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，相關(guān)人員在提升高爐利用系數(shù)的同時(shí)，還應(yīng)注重生產(chǎn)的節(jié)能性與保護(hù)性。對(duì)此，可主要從降低高爐的燃料比方面出發(fā)，以提升高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

2 降低高爐冶煉燃料比的技術(shù)工藝

2.1 注重冶煉強(qiáng)度的控制

通過筆者多年對(duì)高爐實(shí)際冶煉情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高爐冶煉的強(qiáng)度低于1.05t/m3·d時(shí)，提升高爐冶煉強(qiáng)度，燃料比則會(huì)降低；而當(dāng)高爐的冶煉強(qiáng)度超過1.05t/m3·d時(shí)，提升高爐冶煉強(qiáng)度，燃料比則會(huì)提升。因此，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，可將高爐冶煉強(qiáng)度控制在1.06t/m3·d～1.15t/m3·d，以降低高爐冶煉燃料比。而若是高爐冶煉強(qiáng)度高于1.05t/m3·d時(shí)，要想提升產(chǎn)量、高爐冶煉強(qiáng)度，可借助提升富氧率來達(dá)到這一目的，此時(shí)應(yīng)不宜使用提升鼓風(fēng)風(fēng)量的方法。此種做法的利處在于高爐冶煉強(qiáng)度提升后，燃料比不會(huì)升高，并能保持高爐內(nèi)煤氣量的穩(wěn)定性，從而提升高爐生產(chǎn)的可靠性[1]。

2.2 保證燃料質(zhì)量的穩(wěn)定性

冶煉精料水平對(duì)高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響，是整個(gè)工作開展的基礎(chǔ)與保障，因此，應(yīng)注重控制冶煉精料質(zhì)量，不斷提升冶煉精料水平，以提升高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。在冶煉精料時(shí)，應(yīng)燃料的強(qiáng)度較大，燒結(jié)礦的堿度含量要高，入爐材料的含鐵質(zhì)量較高。高品質(zhì)作為高爐冶煉精料技術(shù)的核心內(nèi)容，生鐵產(chǎn)量應(yīng)提高2.5%，高爐燃料比需下降1.5%，入爐的品位應(yīng)提升1%。但由于高品質(zhì)的礦石價(jià)格在不斷地上升，造成冶煉時(shí)不能過高地追求品質(zhì)。目前，我國(guó)高爐生產(chǎn)還存在著燃料質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，這不利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行。而冶煉精料技術(shù)對(duì)燃料質(zhì)量穩(wěn)定性的要求較高，因此，在生產(chǎn)時(shí)，除要確保材料品質(zhì)之外，還應(yīng)保障燃料質(zhì)量的穩(wěn)定性。在進(jìn)行高爐生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將礦石的品位的波動(dòng)范圍控制在標(biāo)準(zhǔn)值的±0.5%，使燃料比降低1%，堿度保持在標(biāo)準(zhǔn)值的±0.05。目前，我國(guó)燃料比對(duì)高爐生產(chǎn)的影響較為突出，特別是高噴煤燃料比。大型高爐對(duì)冶煉強(qiáng)度、燃料比的要求更高，其燃燒材料的反應(yīng)性CRI＜27%，反應(yīng)后冶煉強(qiáng)度CSR＞67%[2]。近年來，高爐燃燒材料質(zhì)量得到了有效的提升，高爐所使用的燃燒材料，像是焦炭，反應(yīng)性CRI為30%～32%，反應(yīng)后的強(qiáng)度CSR為57%～62%。在運(yùn)用精料冶煉時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)提高熟料比，選擇使用顆粒較小的燃料，并且保證燃料的顆粒大小要均勻，無有害雜質(zhì)，以進(jìn)一步提升精料冶煉水平。

2.3 規(guī)范高爐操作流程

（1）減少熱量損失。在高爐生產(chǎn)過程中，爐腹與爐腰的熱負(fù)荷量最大，占整體高爐熱負(fù)荷量的20%與25%。因此，若想減少高爐的熱量損失，應(yīng)主要從這兩個(gè)位置點(diǎn)進(jìn)行出發(fā)。對(duì)此，應(yīng)保證高爐一直處于生產(chǎn)狀態(tài)，以避免高爐生產(chǎn)中斷而造成一定的熱量損失。在具體生產(chǎn)過程中，應(yīng)選擇具有較好隔熱性及導(dǎo)熱性的耐火磚，以有效控制爐內(nèi)溫度。

（2）提高煤氣中的二氧化碳量。在增添煤氣中的二氧化碳含量時(shí)，應(yīng)處理好布料，即在改善煤氣流分布結(jié)構(gòu)的前提條件下，通過利用熱風(fēng)中的熱能來傳遞爐料，以提升爐內(nèi)礦料的還原反應(yīng)速率。在高爐生產(chǎn)過程中，可運(yùn)用裝料制度與科學(xué)送風(fēng)來解決煤氣流之間的矛盾，降低燃料比。此外，還可借助現(xiàn)代化的裝料設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多種方式的布料傳遞[3]。根據(jù)高爐的實(shí)際生產(chǎn)情況而言，大量上料的方式可有效提升煤氣流的穩(wěn)定性與透氣性，拉遠(yuǎn)燃料與爐中心位置間的距離。簡(jiǎn)單而言，高爐生產(chǎn)中適當(dāng)?shù)卦黾用簹庵卸趸剂?，有助于生產(chǎn)效率與產(chǎn)量的提升。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需求及高爐性能，通入適量的二氧化碳，以促進(jìn)礦石的反應(yīng)速率。以2000m3的高爐而言，二氧化碳含量應(yīng)占到爐內(nèi)總空氣含量的22%～25%。高爐煤氣流的主要分布情況為：在高爐送風(fēng)位置，進(jìn)行一次分布，主要通過調(diào)節(jié)風(fēng)口長(zhǎng)度與風(fēng)口直徑來實(shí)現(xiàn)的，爐內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)保持在190m/s～220m/s，以保障高爐的通風(fēng)性。在軟熔帶位置，實(shí)施二次分布。軟熔帶的性質(zhì)、寬度主要由礦石冶金效能與風(fēng)溫而定。與此同時(shí)還應(yīng)確保軟熔帶氣溫具有較好的流動(dòng)性。在軟熔帶上面的位置，便可對(duì)煤氣流進(jìn)行第三次分布。其主要借助合理的布料來實(shí)現(xiàn)的。為提升煤氣流的透風(fēng)性，可采用中心加料方法來進(jìn)行布料。為提升燒結(jié)礦的還原性與透氣性，可對(duì)燒結(jié)礦與焦塊進(jìn)行混合處理，以節(jié)約燃燒材料。高爐布料的角度表詳見下表1。

表1 高爐布料角度表格

（3）科學(xué)運(yùn)用高壓操作技術(shù)。有關(guān)高爐生產(chǎn)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，若是爐頂?shù)拿簹鈮毫γ刻岣?0kPa，高爐的生產(chǎn)量將會(huì)增加1.8%左右，燃料比將會(huì)下降3%，有助于冶煉工作的順利、高效開展。在爐頂壓力持續(xù)上升的情況下，高爐的生產(chǎn)效能會(huì)隨之降低。因此，在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將爐頂壓力控制在一定范圍內(nèi)，以保障高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效能[4]。爐頂壓力提高后，會(huì)加快高爐內(nèi)部反應(yīng)的進(jìn)行，減少波動(dòng)情況的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)鐵礦石的還原反應(yīng)。與此同時(shí)，還可在中熱風(fēng)與熱風(fēng)傳遞的過程中，減少爐塵吹出量，以提升TRT發(fā)電量。基于不同高爐的爐頂煤氣壓力分布情況如下表2。

2.4 確保高風(fēng)溫

爐內(nèi)良好的高風(fēng)溫可有效提升爐內(nèi)的風(fēng)速與活躍性，在一定程度上可減少熱量流失。高溫條件下的煤粉分解，可有效提升煤粉的燃燒效能。在進(jìn)行大噴煤處理時(shí)，應(yīng)控制好煤粉的燃燒率，以確保生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

由于噴煤比的不斷提升，所以，高爐的風(fēng)溫應(yīng)隨之提高，保持在1150℃～1200℃，并實(shí)施全風(fēng)口噴吹，以加快煤粉的燃燒效率，促進(jìn)生產(chǎn)的高效、快速進(jìn)行。當(dāng)熱風(fēng)溫度上升到100℃時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低燃料比，控制在15kg/t～20kg/t，并將風(fēng)口的燃燒溫度提高到70℃，以提升高爐生產(chǎn)效率[5]。

表2 不同高爐的頂壓分布情況

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在運(yùn)用降低高爐冶煉燃料比技術(shù)工藝時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)控制冶煉強(qiáng)度，不斷提高礦石品位，維持好燃料質(zhì)量的穩(wěn)定性，并保持高風(fēng)溫，以確保生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性與高效性。與此同時(shí)，還應(yīng)合理運(yùn)用高壓操作技術(shù)，根據(jù)不同的高爐容積，制定相應(yīng)的爐頂壓力，并適當(dāng)提升爐內(nèi)二氧化碳的含量，提升煤炭的燃燒率，以提升高爐生產(chǎn)的環(huán)保性與節(jié)能性，促進(jìn)我國(guó)高爐冶煉工藝水平的進(jìn)一步提升。

（4）提高煤粉的燃燒率。當(dāng)對(duì)高爐進(jìn)行大噴吹處理時(shí)，爐內(nèi)的煤氣量將會(huì)增加，焦炭量將會(huì)減少，爐內(nèi)燃料的下降空間將會(huì)減小，下部的壓差隨之變大，同時(shí)，未進(jìn)行燃燒的煤粉將會(huì)增多，此時(shí)，容易出現(xiàn)料柱堵塞，煤氣流的分布較為紊亂，不利于高爐生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此，可使用富氧鼓風(fēng)與高風(fēng)溫噴吹方式，提升煤粉的燃燒率，使燃料充分發(fā)揮出自身價(jià)值。在進(jìn)行噴吹處理時(shí)，應(yīng)將氧氣量調(diào)整為總量的2%～4%。