关于高炉实现大喷煤低焦比技术措施的报告Word文件下载.docx

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因在回旋区内停留时间极短，高煤比操作时煤粉不可能在风口前完全燃尽，未燃煤粉产生量如超过高炉以各种途径消化利用的能力范围，引起高炉压差超限、炉况波动，炉尘含碳量大幅度升高和高炉燃料比上升，甚至炉缸不活，则此时风口前煤粉燃烧率是增加喷煤量的主要限制环节。

未燃煤粉对高炉的直接影响是使料柱、软熔带和死料柱的透气性变差，所以，高煤比操作必须保证风口前70%—80%的较高燃烧率。

提高喷煤量，首先要解决煤粉分解的热补偿和残炭燃烧问题，增加热补偿的手段同时也是强化煤粉燃烧、提高燃烧率的手段。

高风温可加快煤粉热分解和着火，这对促进燃烧非常重要，是提高燃烧率应优先采用的手段，这对供氧不足厂家的高炉更为有效和实际。

此外，提高煤粉燃烧率需要增加氧量和改善煤、氧混合扩散条件。

高煤比需要高富氧，喷煤180～200kg/t时，富氧率一般应维持在3.0%左右。

在直吹管、风口有限空间内，理论上，采用单独氧枪（在煤枪下游、更接近风口前）比使用氧煤枪对提高燃烧率有效，国内外实践看，这两种方法未证明对提高喷煤量有显著作用（可能该高炉提高喷煤量的限制环节不是煤粉燃烧率），因为氧气温度低（常温久扩散快，故未能达到理想的氧煤高效燃烧效果。

实际上，在煤粉燃烧过程中，预热、升温、分解、着火阶段主要需要热量而不是氧气，所以除高风温外，加强煤粉与热风的混合也非常重要。

在直吹管使用双枪喷煤，可以强化煤粉的扩散和与热风的混合，加快煤粉热分解和着火，因此具有一定的效果，在宝钢集团梅钢高炉上使用较好，喷煤量达到180kg/t。

而且该方法比使用单独氧枪或氧煤枪安全、简便。

添加助燃剂是强化煤粉燃烧、提高燃烧率和增加喷煤量的另一途径，对风温低、富氧率低，特别是喷吹无烟煤或烟煤配比较低的高炉，此措施有一定的效果。

但添加剂应助燃作用强，配入量少，K/Na元素含量少，混配处理方便，其成分应对高炉造渣和长寿无不良影响。

克服煤粉燃烧率的限制，增加喷煤量，最主要的措施是采用1250℃高风温、2%—3.5%较高富氧率鼓风。

富氧对喷煤的有利作用是多方面的，可提高理论燃烧温度，提高煤粉燃烧率，减少炉腹煤气量（降低风压），提高热流比（降低顶温），增加产量，因此要创造条件实现富氧鼓风操作。

2、上下部调剂和气流分布控制

提高喷煤高炉的操作水平，使高炉具有接受更多喷煤量的能力和条件，喷煤冶炼操作技术是提高喷煤量的重要方面。

由于块状带矿焦比升高，炉料负荷增大，焦炭层变薄；

软熔带焦窗面积减小；

焦炭物理化学破坏程度加大，风口区和死料柱焦炭床透气性变差；

风口前煤粉燃烧使炉缸煤气量增大，风压升高，高炉各部位压差上升，随喷煤量提高，高炉整体透气性下降。

操作上如不能合理调整上下部控制参数，不能改善气流分布以降低风压和压差、K值，造成炉况不稳定甚至崩滑料不断，则继续增加喷煤量将受到限制，此时限制环节在操作上。

在原燃料质量基本稳定、炉况良好条件下，操作技术水平（特别是控制稳定、合理的煤气流分布）是关键。

高炉气流分布控制得好、K值稳定且低于上限，可显著提高高炉喷煤量的能力。

大部分煤粉靠近风口燃烧，煤气量增大，同时由于焦炭在风口前粉化和死料柱表面焦粉和未燃煤粉积聚量增加，死料柱透气性显著下降，加上死料柱更新减慢，体积扩大，使风口循环区缩短。

下部调剂应控制适当的风速（200m/s以上）和高的鼓风动能，以保持一定的循环区长度，发展中心气流，激活死料柱，活跃炉缸，这对于高煤比操作是至关重要的。

在一定的富氧率下，通过缩小风口面积或使用长风口，保证较高风速，以保持风口循环区长度，为上部布料调整改善气流分布创造基础条件。

通过上部布料调剂形成合理的煤气流再分布，以降低压差、改善透气性，稳定炉况，提高高炉接受大喷煤量的能力，这是提高煤比操作的重要内容。

在装料方面，高炉对于不同的喷煤比应选择合适的矿批、焦批。

在布料方面，通过料线、无料钟布料档位调整，确保边缘焦层有一定宽度和料面中心漏斗有一定深度，使边缘气流和中心气流具有合适的比率。

合理调整矿石和焦炭的布料档位和圈数，控制边缘气流既不较强也不太弱，同时中心气流必须较强且稳定，这是炉况顺行和气流控制的目标。

布料档位和料线调整对气流分布、煤气利用率和K值影响较大，且存在一定的滞后性，因此操作上应做好炉况和气流分布趋势判断，以少动、微调为宜。

国内外部分高炉采用中心加焦方式来解决中心气流变弱的问题，取得不同的效果，也存在一定的问题。

采用中心加焦时，中心气流有发展，但中心加焦量较大时，中心气流不稳，顶温升高，煤气利用率普遍较低。

武钢5号高炉的实际应用情况表明，长期中心加焦会抬高中心料面漏斗，改变中心煤气流分布，易形成中心堆积，反而使炉况顺行受到破坏，最终不断减少中心加焦量直至取消。

宝钢在提高喷煤量过程中，坚持通过缩小风口面积、提高鼓风动能、延长回旋区深度的措施来发展中心气流，放弃中心加焦，实践证明达到了目的。

所以，提高喷煤量，操作是关键，要上下部调剂相结合，不能偏颇。

3、保证良好的焦炭质量。

良好、稳定的原燃料质量，特别是焦炭质量，是高炉稳定、透气性良好和提高喷煤量的基础。

随着喷煤比的提高，因冶炼周期延长，焦炭在炉内经受溶损反应破坏、被碱金属腐蚀破坏、风口循环区高温撞击磨损等破坏的程度大，到达炉缸时其劣化加剧，粒度变小。

喷煤量越高、炉容越大，劣化越显著。

提高喷煤量对焦炭质量的要求也提高。

如提高喷煤量后，焦炭质量不能适应高炉下部及炉缸的透气、透液性要求，将使高炉初始煤气流不稳定，风压升高，下部不活，炉缸状态变差，渣铁排放不畅，甚至出现炉缸堆积、风口频繁烧损和灌渣等顺行不良，炉缸侧壁温度升高。

如风口前煤粉燃烧率低、未燃尽煤粉较多，将加重这一趋势。

所以，提高喷煤量的最主要限制环节在高炉下部，这一区域对煤粉燃烧、炉缸活跃、下部透气性、焦炭质量、初始气流分布等都有一定的要求，解决了这些综合限制因素的影响问题，就可有效提高喷煤量。

对大量使用外购焦炭的厂家，应选购优质一、二级冶金焦，稳定焦炭来源，监控焦炭质量，同时强化料场过筛和高炉槽下过筛，避免大量粉末入炉。

4、降低渣量与精料

因为炉缸和高炉下部有未燃煤粉积聚，而且大喷煤后炉缸内未燃煤粉的绝对量增加，会降低炉渣的流动性，同时降低死料柱的透气性和透液性，对风口气流向中心区的穿透和下部气流分布明显产生不良影响。

渣量越多，这种影响越大，对提高喷煤量限制越大。

宝钢高炉生产实践表明，渣量对高炉可接受的喷煤量有很大影响，以炉况稳定顺行，K值最高且能稳定在2.8左右为限，在宝钢良好的炉料质量下，渣比280—290kg/t时，高炉喷煤量最高195—197kg/t，当渣比降低到235—240kg/t时，煤比可提高到260kg/t。

所以，在操作条件一定情况下，渣量是提高喷煤量的主要限制因素，提高喷煤量必须降低渣量。

这主要靠精料来实现。

可将渣比+未燃煤粉量定义为概念渣量，风口前煤粉燃烧率68%左右时，高炉可接受的概念渣量水平约为325kg/t。

随着喷煤量提高，未燃煤粉量增加，高炉入炉渣量则必须减少。

如喷煤量达到200～250kg/t，入炉渣比需控制在250kg/t左右。

高炉最大喷煤量实际是在一定原燃料条件和渣比下可接受（透气性能够保证）的极限喷煤量。

实际上，高炉原燃料条件一定时，不同渣比下存在最大喷煤量和经济喷煤量。

最大喷煤量是高炉在可维持的压差下稳定操作、气流受控、顺行可以接受的喷煤量，超过此限量高炉将无法维持正常操作。

经调整优化操作后使焦比、燃料比和铁水成本最低的喷煤量，即为该条件下的经济喷煤量。

当然，提高煤粉燃烧率和改善焦炭质量（提高软熔带焦窗透气性和死料柱透气性），提高操作水平（提高煤气利用率和置换比），最大煤比和经济煤比可进一步提高。

高炉最大喷煤量取决于高炉接受能力，即透气性。

经济喷煤量的大小取决于喷煤量水平、煤焦置换比和煤粉有效利用状况，最终要由总燃料消耗、铁水成本来评价。

在一定生产条件下（产量、原燃料质量、炉料结构、喷吹煤和焦炭的市场差价等）达到最低铁水成本时的喷煤量就是最经济的喷煤量。

在焦炭和煤粉的价格一定的情况下，喷煤的经济效益主要取决于喷煤量和煤焦置换比。

生产操作中经济喷煤量不是一个固定的值，应是一个范围。

降低渣比所应采取的主要措施是使用“精料”的原燃料。

除保证好的烧结矿、球团强度及冶金性能，且成分稳定，保证好的焦炭强度、块度等指标外，主要是提高入炉矿的品位和降低焦炭、煤粉的灰分及硫磺等指标，这是决定渣量的重要因素。

对于高碱度烧结矿配酸性球团的炉料结构，烧结矿品位应达到58.5%以上，总入炉品位应达到60%以上。

焦炭灰分应控制在12%以下，煤粉灰分应控制在9%以下。

原燃料粒度均匀、粉末少是保证料柱空隙度的重要要求。

要求烧结矿＞50mm的比例应小于10%，＜5mm的比例应小于4%，5～10mm的含量最好维持在30%左右，不宜超过35%。

降低渣量的具体措施有：

1）高品位低硅烧结，烧结矿SiO2含量控制在5%以下。

2）多用进口球团或多生产自产球团矿，对提高喷煤量有利；

3）加强料场原燃料的筛分和管理，加强高炉槽下筛分，减少粉末人炉；

4）多配烟煤喷吹（烟煤灰分普遍比无烟煤低），降低煤粉灰分和全硫量。

提高烟煤配比还可提高煤粉燃烧率，增加喷煤量。

5、喷煤利用效果的检验和评价

喷煤的最终目的是最大限度降低焦比，但以炉况稳定顺行、总燃料比不增加、煤粉在炉内充分燃烧和利用为前提和评价标准。

除煤焦置换比外，喷煤效果的检验指标主要看燃料比和煤粉利用率。

未燃尽煤粉通过炉顶煤气吹出炉外，进入重力灰和瓦斯灰中。

采用化学分析相结合的方法，可分析出炉尘中未消耗煤粉的含量。

随喷煤量提高，炉尘含碳量及其中未消耗煤粉含量升高。

通过大量取样分析表明，炉尘含碳量与其中未消耗煤粉含碳量（即炉尘总碳成份中未利用煤粉所占的比重）基本呈正比关系。

随着喷煤量的增加，炉尘含碳量和未消耗煤粉量呈上升趋势，这将导致喷吹煤粉利用率和置换比下降。

因此，必须提高煤粉在风口前的燃烧率，并通过下部调剂和布料等手段提高煤粉在高炉内的利用率。

二、高喷煤比的关键技术

1、保持炉缸热量充沛

高炉炼铁正常生产需要炉缸有充沛的热量，以保证铁矿石还原，渣铁流动性好、易分离，炉渣脱硫率高和透气性好。

炉缸热量是用炉缸理论燃烧温度来表示。

炉缸热量充沛是要求炉缸的温度和热量要高。

理论燃烧温度在2200±

50℃视为合理值。

煤粉喷进风口后需要吸收热量。

首先是煤粉被加热，然后是挥发分燃烧和碳素燃烧。

这样，每喷吹l0kg/t无烟煤会使炉缸温度下降15～20℃，l0kg/t烟煤会使炉缸温度下降20～25℃。

喷煤量大于l00kg/t会使炉缸温度下降150～250℃以上。

高喷煤比会使炉缸温度下降幅度更大。

为使炉缸温度保持在2200±

50℃合理范围内，就需要采取保持炉缸温度的技术措施，具体办法是：

⑴提高热风温度：

热风温度升高l00℃，可使炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷30～40kg/t煤粉。

目前炼铁高炉平均风温已经达到近1150℃，为提高高炉喷煤比创造了良好的条件。

⑵进行富氧鼓风：

富氧率提高1%，炉缸理论燃烧温度升高40～50℃，允许多喷煤粉20～30kg/t。

目前炼铁平均富氧率已经达到3%左右，补充了因喷煤量增加而造成的热量损失。

2、提高煤粉燃烧率

煤粉在炉缸内的燃烧包括可燃气体（煤粉受热分解而来）的分解燃烧和固态碳（煤粉分解后残留碳）表面燃烧。

这些燃烧情况取决于温度、氧气含量和煤粉的比表面积和燃烧时间。

宝钢测定高炉喷煤比在170kg/t、205kg/t、203kg/t时，煤粉在风口回旋区的燃烧率分别为84.9%、72.0%和70.5%。

这说明还要有30%左右的煤粉要在风口回旋区以上的炉料中进行燃烧和气化。

高炉内未能燃烧的煤粉将会被高速的煤气流带出高炉，致使煤气除尘灰中的含碳量增多。

所以说，除尘灰中含碳量多少，是煤粉燃烧率高低的重要标志。

提高煤粉燃烧率的技术措施是：

喷煤比在180～200kg/t需要有1200℃以上的热风温度。

既可提高炉缸温度，又提供了氧气助燃剂，喷煤比在180～200kg/t时需要富氧3%以上；

在燃烧学理论上，要求要有1.15以上的空气过剩系数。

⑶提高煤粉的比表面积：

要求煤粉粒度-200网目要大于85%。

采用烟煤和无烟煤混合喷煤（烟煤中的挥发分遇高温时要分解，致使煤粉爆裂，增加煤粉比表面积）。

⑷提高炉顶煤气压力，减小煤气流速，延长煤粉在炉内燃烧的时间，降低煤气压力差。

据测算，煤粉在炉缸的燃烧时间在0.01～004s内，其加热速度达到103～106k/s。

3、提高料柱透气性

高炉正常操作要维持一个合理的煤气压差值，即热风压力减去炉顶压力的数值。

一些高炉工作者采用炉料透气性指数来操作高炉。

料柱透气性高低是由多方面因素所决定的，只有采取综合措施才能提高料柱的透气性。

⑴提高高炉入炉矿含铁品位，减少渣量。

高炉内煤气阻力最大的地方是软熔带。

特别是铁矿石刚开始熔化，还原成FeO和形成初渣，渣铁尚未分离，尚未滴落至炉缸。

如果高炉入炉品位在60%以上，吨铁渣量小于300kg，煤气的阻力会大大缩小，也会减少炉渣液泛现象。

⑵提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能，会大大提高炉料柱透气性。

焦炭在高炉内是起骨架作用。

特别是在高喷煤比条件下，焦比低，焦炭的骨架的作用就更加重要了。

可以说，焦炭的质量好坏决定了高炉的容积大小和喷煤比水平的高低。

高喷煤比对焦炭质量的要求是：

M40在80%以上，M10小于7%，灰分小于12.5%，硫分小于0.65%，热强度CSR＞60%，热反应性CRI<

30%。

对于2000m3，以上容积的大高炉，喷煤比在160kg/t以上时，要求焦炭质量要更好一些：

M40≥85%，M10≤6.5%，灰份≤12.0%，硫份≤0.6%，CSR≥65%，CRI≤26%。

同时要求焦炭中K2O+Na2O的含量要＜3.0kg/t。

⑶炉料成分、性能稳定、均匀

炉料成分稳定是指炼铁原料含铁及杂质和碱度波动范围小。

工业发国家要求烧结矿含铁波动范围是±

0.05%，碱度波动0.03（倍）。

我国炼铁企业要求是铁份波动±

0.5%，碱度波动±

0.05（倍）。

因为含铁品位和碱度的波动会造成软熔带透气性的巨大变化（高铁和高碱度渣熔化温度高，流动性差）。

铁矿石的软化温度、软化温度区间、熔滴温度和熔滴温度区是铁矿石冶金性能的重要指针，对于炼铁技经指标和炉料透气性有重大影响。

所以要求炉料的冶金性能要稳定。

要求炉料粒度要均匀，就是减少炉料在炉内的填充作用。

如果炉料粒度大小不均且混装，就会使炉料空间减少。

要求炉料中5～10mm粒度的含量要小于30%，一定不要超过35%，否则会对炉料的透气性产生重大影响。

炼铁原料（烧结、球团、块矿）的转鼓强度高、热稳定性好、还原性能好、性能稳定等为高炉顺行创造良好条件，提高烧结矿（碱度在1.8～2.0倍）的碱变，会使转鼓强度高、冶金性能好的优点。

连篦机-回转窑生产的球团矿质量和工序能耗均比竖炉所生产的球团好。

入炉的块矿要求是含水分低、热爆裂性差、还原性能好、粒度偏小。

⑷优化高炉操作技术会有效地提高炉料透气性。

大高炉采用大矿批，使焦炭料层厚度在0.5～0.6m，在变动焦炭负荷时，也不要轻易变动焦炭的料层厚度。

使高炉内的焦炭起到透气窗的作用，对于保持和提高高炉炉料的透气性十分重要。

优化布料技术（料批、料线、布料方向等）和适宜的鼓风动能（调整风口径和风口长度），可以实现高炉内煤气流均匀分布，同时有增加炉料透气性的作用。

合理的鼓风动能使炉缸活跃，布料合理可以实现煤粉在炉料中充分燃烧，减少未燃煤产生量。

稳定高炉的热制度、送风制度、装料制度、造渣制度会给高炉的高产、优质、低耗、长寿、高喷煤比带来有利条件。

高炉生产需要稳定。

稳定操作会创造出炼铁的高效益。

减少人为因素，提高对高炉生产的现代化管理水平，会促进炼铁生产技术的发展。

4、提高煤焦置换比

上述3个小节中所讲述的技术也均是提高煤焦置换比的技术。

本节从喷煤管理角度来分析提高煤焦置换比的因素。

⑴提高喷吹煤的质量。

因为喷吹煤粉的品种广泛，所以要求煤的质量应是好磨、含碳链高（要求煤粉的灰份一定要低于焦炭的灰分含量）、含硫低、流动性好等。

煤粉中含有K2O+Na2O总量要小于3.0kg/t。

因为K、Na在高炉内会造成结瘤和焦炭易产生裂纹，致使焦炭强度下降。

⑵煤粉喷吹要均匀，高炉所有风口均要喷煤，流量要实现均匀、稳定。

高炉均匀喷吹煤粉，会使高炉每个风口的鼓风动能一致，并会使炉缸热量分配均匀，促使高炉生产顺行和喷煤量的提高，进而煤焦置换比得到提高。

为保证各风口喷煤量均匀，建议将煤粉分配器高位安置，使各单只管路尽量长短相近，不让煤粉走快捷方式个别风口多喷的现象出现。

⑶采用烟煤和无烟煤混喷有利于提高喷煤比和煤焦置换比。

烟煤挥发高，且含有一定水分，进入风口后会爆裂，促进分解燃烧和残碳燃烧，燃烧效率高。

建议烟煤配比在30%左右。

配比太高后管路的安全措施要加强，并且煤粉含碳量下降会造成煤焦置换比降低的现象。

⑷关于高炉喷煤比高低的衡量标准。

因各炼铁企业生产条件的不同，高炉极限的高喷煤比数值是不同的，但是，行业对于喷煤极限值的认识是一致的：

在增加喷煤量的同时，高炉燃料比没有升高，这是个最佳喷煤值。

验证的第二个方法就是：

高炉煤气除尘会中的含碳量没有升高，洗涤水中没有浮上一层如油一样的碳粉。

三、实现大喷煤、低焦比的技术措施

1、降低冶强、提高负荷，增加顶压、降低压差。

降低冶强后，可降低煤气流速，使炉料与煤气接触时间延长，同时也可提高煤粉的燃烧率，增加炉内间接还原度。

进一步摸索多环布料，使煤气流更趋于合理稳定，有效降低炉顶温度，提高煤气的利用率。

2、保持大富氧、大喷煤。

在保证通过采取有效的防止煤粉着火爆炸的技术措施,提高烟煤比例,实现长期安全喷吹。

3、在大富氧的条件下缩小矿批、增快料速，降低顶温、提高煤气利用率。

4、实施低Si冶炼。

5、实施以“精料”为原则的操作方针，优化烧结矿粒度组成，减少5-10mm粒级烧结矿的比例。

6、加强与烧结厂的沟通，以便第一时间了解烧结成分的变化，做到及时调剂。

7、应根据原燃料质量和操作水平，以炉况稳定顺行为基础和前提条件，进行经济喷煤操作。

以提高喷煤量后燃料比不升高、煤粉良好炉内利用为最终检验标准。

8、为了保证大喷煤比，烧结硫酸渣配比应控制在10%以下，从而提高综合入炉品位，减少渣量，提高料柱透气性，为实现高炉精料方针创造条件。

9、在冬季生产过程中，应加强外部生产管理，通过各种措施，减少煤粉冻块数量，从而满足喷煤生产要求。

生产技术部

2012年11月8日