合理喷煤比的技术分析

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1、合理喷煤比的技术分析周渝生1，项钟庸2(1．宝山钢铁股份有限公司宝钢研究院，上海201900；2．中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆400013)摘要：讨论了影响高炉提高喷煤比的关键技术因素，从技术上总结分析了宝钢实现高喷煤比、高利用系数、低燃料比的生产实践和经验。强调了提高生产率要在高风温、优质原燃料条件下，在接近最大炉腹煤气量指数条件下操作高炉，而不是单纯依靠加大风量提高冶炼强度增产。提出了合理喷煤比的技术分析方法。关键词：高炉；喷煤比；生产率经过280年的演变，尤其最近40年的跨跃式发展，现代大型高炉是已成为一种效率极高的冶炼设备，技术完善的大型化高炉，热效率高达85

2、％以上，单座高炉年产铁最高可达430万t左右，一代炉役15年的产铁量可达7000万t，逐渐完善才形成了今天的日产1万多吨铁水的现代大型高效高炉。可以说，没有现代化的大型高炉就没有现代化的钢铁工业大生产。在今后相当长时期内，高炉流程在中国将仍然是主要产铁设备，继续占据统治地位。中国已经完全掌握单位建设投资和生产成本相对最低的现代先进高炉的建设和生产技术。1喷煤是高炉节能和降低成本的法宝2008年全世界95％以上生铁是高炉流程生产的。中国2008年生产4．71亿t铁，5．00亿t钢，3亿t焦炭。高炉流程已经成为现代钢铁生产流程的龙头。炼铁系统的能源消耗占整个钢铁厂总能耗的70％

3、左右，高炉炼铁工序能耗占炼铁系统总能耗的48％～58％，因此钢铁工业节能降低铁水生产成本必须以炼铁系统为重点。由于粉铁矿的市场价格最低，目前进口精块矿和球团矿的价格为0～10mm粉铁矿价格的1．3～1．4倍，而烧结矿成本仅为粉铁矿价格的1．1～1．2倍，烧结机是目前大多数高炉利用粉铁矿低成本炼铁的核心手段。由于炼焦煤供应紧张，焦炭越来越贵(图1)，人们对高炉必须用较多焦炭很不满，高炉工作者承受的节能降本的压力增大，因此高炉喷煤引起了极大重视。因为焦化的工序能耗为123kg／t，而喷吹煤粉的工序能耗约为27kg／t。按喷吹1t煤粉置换0．85t焦炭计算，可降低炼铁系统能耗95

4、kg／t。按市场价计算可降低炼铁成本约2000元。高炉喷煤通过提高喷煤比来降低入炉焦比[1]，见图2，已经成为现代大型高炉降低铁水生产成本的另一个重要法宝。喷煤的经济效益来自以下几个方面：1)每炼1t焦炭要耗用1．4t左右的干洗精煤。焦炭成本中，除了原料以外，还有燃料、动力、折旧、修理、人工等其他成本。炼焦工艺是一个高温化学干馏过程，能源消耗多，环保要求严，基建投资高。而喷煤车问只是物理加工和输送过程，能源消耗少，单位基建投资只有焦化厂的15％～25％，折旧修理费用低。因此炼焦工序成本比磨煤、输煤高得多。2)喷吹煤可以使用非炼焦煤，在相同质量(灰分、硫分等)条件下，价格比炼

5、焦煤便宜，与炼焦煤相比，煤粉产地分布广，可用品种多，便于就近用煤，节省运费。3)冶金焦加入高炉之前要筛除5％～10％碎焦，不能入炉的碎焦及焦粉降价他用，提高了入炉焦炭的成本，而喷吹煤粉几乎没有这些损耗。当高炉全焦冶炼时，高的理论燃烧温度和高焦比促进了SiO的生成，最终导致高炉铁水中硅含量偏高。研究与统计表明。铁水中硅的质量分数每增加0．1％，高炉吨铁将多耗能20．9MJ／t，相当于增加焦比4～6kg／t。高炉实施风口喷煤后，降低了理论燃烧温度，相应降低了铁水中硅含量，从而降低了吨铁能耗，有利于低硅冶炼。通过优化煤种匹配，喷吹挥发分较低的煤种，调节入炉煤的总挥发分含量，减少炉

6、腹煤气量，也有利于提高喷煤率，从而可进一步降低能耗，促进高炉节能减排，可持续发展炼铁。2精料和高风温是提高喷煤量的基础对于大多数企业，现有条件下高炉喷煤100kg／t是常规技术。但是高炉喷煤要达到100kg／t以上就必须采用精料技术。高炉喷煤是一项综合技术，精料是高炉生产高产、低耗、优质的重要物质基础。尤其是要达到180kg／t以上喷煤量，对焦炭和烧结矿的质量要求也要相应提高。1998年宝钢高炉喷煤比大幅度提高，其中一座高炉实现了长期稳定喷煤200kg／t的操作。从第2年开始，宝钢的3座高炉全部推广，实现了连续5年年均喷煤200kg／t。在此之前，包钢、鞍钢在原冶金部支持下

7、都开展过喷煤200kg／t攻关，但均未达到预期目标。根据国内高炉喷煤及宝钢股份公司的统计数据分析，其主要原因是宝钢的风温比包钢、鞍钢高，宝钢高炉的炉缸有充沛的热量补偿大量喷吹入炉冷煤粉升温及热分解的耗热，没有长期稳定的1240℃高风温，宝钢的特大型高炉就不可能实现连续多年年均喷煤200kg／t(图3)。宝钢股份公司特大型高炉日常生产的原燃料条件也比包钢、鞍钢喷煤攻关时的原燃料条件好[2-3]，见表1。焦炭反应后强度对炉腹煤气量和高炉阻力系数产生影响。高炉下部对高炉的强化起着关键的作用，提高高炉下部的透液性，加大焦炭