降低高炉炼铁燃料比的技术工艺研究

张继沛++尹奎升++高路路++韩涛

摘 要：燃料比是高炉炼铁生产中的重要技术经济性指标。降低高炉炼铁的燃料比，不仅符合我国高炉炼铁技术工艺的发展与强化方向，而且也是建设资源节约型、环境友好型现代化高炉的必由之路。本文结合实际工作经验，就如何降低高炉炼铁燃料比的相关技术工艺进行了探索与研究。

关键词：高炉炼铁；燃料比；降低；技术工艺

1 我国高炉炼铁燃料比的现状及降低途径

1.1 我国高炉炼铁燃料比现状

据相关资料表明，目前国际先进水平的炼铁燃料比在450～500kg/t左右。而在2013年，我国重点钢铁企业高炉炼铁燃料比已降低到547.36kg/t。这也说明了我国已掌握了先进的高炉炼铁技术，并且正在与国外领先技术水平不断靠近，在未来较长一段时期都有较大的节能潜力可以挖掘。

1.2 降低高炉炼铁燃料比的技术工艺途径

降低高炉炼铁燃料比的技术工艺途径，主要可归结为两个方面：一方面是增加热量的输入，例如提高风温、风压，提高原燃料供应，改善燃烧效果，降低鼓风湿度等等；另一方面则是减少热量的输出，例如减少硅的还原，减少热量损失，提高还原效率等等。

2 降低高炉炼铁燃料比的具体技术工艺分析

2.1 提高风温

高炉炼铁生产中需要大量的热量，其热量主要来源于燃料在炉缸内的燃烧产生的热量，以及鼓风所带入的热量。当鼓风带入的热量越多，所需的燃料燃烧热就越少。因此，提高风温，能够有效降低燃料比和生产的成本。

根据经验公式可以得出，每提高100℃风温，可以降低燃料比15kg/t左右。因此，在保证生产安全的基础上，可尽量提高风温以降低燃料比。

2.2 提高顶压

提高炉顶压力，能明显降低炉内的压差，从而有利于加风而增加产量。根据相关资料表明，当炉顶高温煤气压力每提高10kPa时，燃料比会下降0.3%～0.5%左右，高炉也可增产1.9%。

这是由于通过炉顶压力的提高，一方面可以延长高温煤气在炉内的滞留时间，使煤气与铁矿石之间的接触时间增长，有利于高温煤气热量向矿料进行传递，促进矿料间接还原反应的发展；另一方面，顶压的提高还有利于降低高温煤气流的流动速度，增强煤气流在炉内的温度性，从而使生产过程中炉尘的吹出量大幅度降低，并使得单位生铁在生产时所需燃料量的降低。

2.3 提高富氧率

提高鼓风中的氧含量，也有利于炼铁燃料比的将比。理论上可认为，当鼓风中富氧率每提高1%时，就可以使高炉炼铁增产4.76%，燃料比也能下降0.5%左右。这是由于一方面当鼓风中富氧率提高时，高炉因产量的增长，每吨铁所造成的热损失也降低，燃料比相应下降；另一方面则是由于富氧可以减少每吨铁生产时煤气的产生量，从而减少了高温煤气所带走的热损失。

因此，在高炉炼铁生产中，还应尽量提高鼓风中的富氧率。然而，富氧率的上限值会受到炉腹煤气量上限值的影响，当炉腹量达到上限值时，再增加富氧率，将不能继续起到增产的效果。为此，应根据实际生产情况，将富氧率控制在4%～5%左右为最佳。

2.4 降低鼓风湿度

当高炉鼓风中的水分吹入炉内以后，会在风口循环区高达2200℃左右的高温环境中，被热解为氢气和氧气，而这一热解过程是一个吸热反应，会导致风口前的燃烧温度相应降低。而且由于鼓风中水分往往会随着昼夜和季节的变化而变化，将使得高炉炉温也相应出现波动，而影响到生产的质量。

通过降低鼓风湿度的措施，不仅能提高炉温，节省能耗和降低炼铁燃料比，而且还可起到稳定炉况和提高生铁质量的效果。根据相关资料显示，每降低鼓风湿度1g/m3时，可以降低炼铁燃料比0.8～1kg/t左右，尤其是对于空气湿度较大的地区效果将更为明显。

2.5 改善燃烧效果

改善燃烧效果，以提高热量的输入，也是目前高炉炼铁燃料比降低的主要途径之一。首先，应充分利用高温煤气带来的物理热能与化学能，以最大程度的提高高温煤气的利用效率，并有效降低炉顶的温度；其次，还应保证煤粉得到充足的燃烧，可采用高风温、高富氧率、高顶压，以及均匀喷吹等方式，以充分保证煤粉的燃烧，提高煤粉利用效率，降低炼铁燃料比；第三，采取适宜的利用系数和冶炼强度，过去很长一段时间，我国部分钢铁企业中往往只重视提高利用系数和冶炼强度，而忽视了高利用系数所带来的燃料比升高、安全事故增多的问题，因此在实际生产中必须应以降低燃料比为重点，以合理选择冶炼的强度和利用系数。

2.6 推行低硅冶炼

低硅冶炼是当前高炉冶炼炼铁生产的重要技术性指标之一。随着近年来我国高炉炼铁技术的不断发展与进步，低硅冶炼技术正日益受到钢铁企业的重视，并成为了高炉炼铁生产中的重要技术性课题。当高炉铁水含硅量低时，不仅可以降低燃料比与生产成本，而且还能有效满足少渣冶炼的需要。同时，在转炉冶炼或是铁水的“三脱”过程中，降低含硅量也是脱磷工艺的必要技术条件。

目前，对铁水硅含量有效控制的方法，主要有以下几方面：一是控制硅的来源，通过尽量减少炉料中的二氧化硅含量，减少煤和焦炭中的灰分，以实现铁水中硅来源的有效控制；二是控制铁水的吸硅量，由于铁水吸硅主要发生在炉内的滴落带，可通过控制炉内软熔带高度、炉料结构以及煤气流分布等方面，以降低铁水的吸硅量；三是提高炉缸的脱硅反应，由于炉缸的脱硅数量，主要受炉渣中二氧化硅活性度的影响，因此可通过对炉渣中碱性度和MgO含量的调整以影响二氧化硅活性度，进而提高炉缸的脱硅反应。

3 总结

降低燃料比是高炉炼铁生产中，实现节能减排和低成本生产的迫切需要，也是实现钢铁企业可持续化和健康化发展的客观要求。本文从我国高炉炼铁燃料比的现状出发，并着重就降低高炉炼铁燃料比的技术工艺措施进行了分析与探讨，以此希望能促进我国钢铁企业中高炉炼铁燃料比进一步降低，从而为企业带来经济效益上的提升。

参考文献：

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[2]项钟庸，王筱留.高炉设计炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2014.

[3]刘全兴.高炉开炉与停炉操作知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2013.endprint