高炉喷煤

提高喷煤量的技术措施

1.前言

喷吹煤粉是高炉节能降焦,降低成本的核心技术,也是炉况调节的重要手段。一方面,喷吹以资源丰富、价格低廉的煤粉代替昂贵且日渐匮乏的冶金焦,可有效降低焦比及生铁成本；另一方面,高炉喷煤降低了炉缸理论燃烧温度,为高炉富氧鼓风和高风温冶炼创造了条件,可实现高炉的进一步强化；不仅如此,高炉喷煤还可作为灵活的热制度调剂手段。

近年来随着主焦煤资源的日益匮乏和钢铁企业炼焦能力的不足,高炉喷吹煤粉技术得到了较快的发展,主要钢铁企业喷煤比已达到150kg/t左右,但与先进水平300kg/t还存在差距。随着技术的不断进步,进一步提高和稳定喷煤比成为我国高炉炼铁技术发展的主流。因此,提高高炉喷煤量的研究具有重要的现实意义。

2.提高喷煤量的限制因素和技术措施

高炉提高喷煤量，特别是在150～170kg／t煤比基础上提高喷煤量,由于喷煤对炉况和高炉冶炼过程的影响较大,高炉是否稳定接受更高的喷煤量，存在许多限制因素。分析认为主要有以下四个方面：炉缸热补偿和煤粉燃烧率、上下部调剂和气流分布控制、焦炭质量、渣比。

2.1炉缸热补偿与煤粉燃烧率

如图1所示，随喷煤比增加，风口前理论燃烧温度Tf值明显下降。为保证炉缸热状态需要，欧洲、日本一般要求Tf在2000-2100℃以上。采用高风温、低湿分、富氧鼓风是增加热补偿的有效措施。图2所示，1998—2004年，宝钢高炉采用1240—1250℃的高风温、最低7—9g／m3的鼓风湿分、2％—3％的富氧率鼓风操作，使喷煤比200-230kg／t时Tf值(按改进的新日铁经验式计算)仍维持20000C以上。生产实际表明，Tf值控制在20000C以上，能够保证炉温充沛、炉缸热状态正常。

高风温是增加喷煤热补偿的重要手段，每提高1000C风温可补偿Tf值600C 以上。风温低于11000C的高炉，应大力采用高风温热风炉先进技术和控制技术，使风温达到1200℃以上。富氧既是提高产量的手段，也是增加喷煤热补偿的

重要措施。每富氧1％，可补偿Tf40～500C。宝钢高炉近几年为保持高利用系数、200kg／t煤比操作，将富氧率提高到3％—5％。制氧能力富裕的厂家应尽可能通过富氧鼓风手段提高利用系数和增加喷煤量。喷吹烟煤或喷吹烟煤配比较高的煤粉，因烟煤分解吸热量大，炉腹煤气量大，比喷吹单一无烟煤使Tf下降更多，相应需要增加更多的热补偿量。

图1 宝钢高炉Tf值与喷煤比的关系

图2 喷煤比与风温、富氧率的关系

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。宝钢高炉风口取样分析计算表明]1[，喷煤量175kg／t和210—230kg／t时，回旋区内煤粉燃烧率分别为84.9％和70.5％～72％，这表明增加喷煤量使风口前煤粉燃烧率显著下降。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12500C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。

2.2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。国外一些原燃料条件好的高炉采用过多种措施以增加喷煤量，但实现200kg／t以上高煤比操作仍较困难，可能与其操作技术不匹配有关。

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。如图3所示，宝钢高炉煤比超过180—200kg／t后，高炉的K值(透气性指数， p2-Tp2)／BG)呈显著升高趋势。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陶氐风压和压差、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(宝钢高炉喷煤量由170kg／t增加到200kg／t以上时，回旋区深度由2．2m缩短到1．7m)。2000m3以上的高炉，其煤气流分布表现为边缘气流发展，中心气流不足，炉墙热负荷增加。

图3 提高喷煤量对透气指数K值的影响

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，宝钢通过缩小风口面积或使用长风口，保证喷煤200kg／t以上时250m／s左右的较高风速，以保持风口循环区1．7～1．8m长度，为上部布料调整改善气流分布创造了基础条件。

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，宝钢高炉对于不同的喷煤比选择合适的矿批、焦批，使焦炭在炉喉的层厚达到700mm左右、炉腰区焦炭层厚达到250mm以上。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。宝钢在喷煤200kg／t以上时，要求炉顶十字测温边缘四点温度保持200—300℃，中心点温度保持600~C左右。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。由于炉内矿焦比径向分布和整体气流分布合理，透气性良好，宝钢1高炉和4高炉能长期在210—230kg／t煤比下保持顺行稳定。目前，宝钢各高炉在原燃料质量下降情况下，通过上部布料调整和高顶压操作，控制煤气流分布合理，改善了透气性，稳定了炉况，从而稳定了喷煤量。

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]2[，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。

2.3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不被碱金属腐蚀破坏、风口循环区高温撞击磨损等破坏的程助口大，到达炉缸时其劣他口剧，粒度变小。喷煤量越高、炉容越大，劣化越显著。宝钢多年来进行的大量的风口取样研究证实了这一点。如表1所示，喷煤比由175kg／t提高到210kg／t时，风口焦平均粒度减小3—6mm，风口前

2．5m处<2．5mm粉末比例增加10％]3[，这必然造成高炉下部透气性变差和压差升高。因此，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，炉铡犬态变差，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。如风口前煤粉燃晓率低、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、炉缸活陛、下部透气r生、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，就能提高喷煤量。

宝钢喷煤生产实践表明，焦炭热性能指标(CRI、CSR)和平均粒度对K值和喷煤比的影响比冷强度(DI150

、M40、M10)显著。宝钢要求煤比超过200kg／t

15

时，焦炭CRI不大于25％、CSR大于66％、平均粒度不小于52mm。冷强度是焦炭骨架的基础，是基本要求。宝钢长期稳定和高质量的焦炭为实现200～250kg ／t高煤比操作创造了重要的原料条件。

2004—2005年，炼焦煤资源开始紧张，煤质变差，给炼焦配煤和焦炭质量带来不利影响，宝钢焦炭质量指标下降，如表2所示。焦炭质量确保DI>87．5％，灰份<12．0％，同时热强度按CRI<26％、CSR>66％控制。2006年开始，为适应高炉高产能、高煤比生产的需要和对热性能的要求，严格控制CRI<24％、 CSR>69％。2007年至2008年3 月，炼焦煤质更加劣化，焦炭

冷热强度及灰、硫指标显著下滑，使高炉风压、压差升高，炉况不稳比被迫下调。

在煤种多而杂、品质较差条件下，要保持较高的焦炭质量指标，主要靠用煤管理、精料管理、优化配煤和加强炼焦过程控制]4[。宝钢应用配煤专家系统优化配煤260kg／t。方案，同时结合煤质指标和煤岩情况下分析进行合理配煤。在用煤管理、煤处理、装煤和炼焦操作上，(1)充分利用大煤场有利条件，炼焦用煤的开卸和封堆均严格按批量管理，杜绝混堆；(2)采用二次粉碎流程，炼焦煤在送往配煤槽前，先将块度大、可磨性差的煤进行一次粉碎，人槽后分两组进行二次粉碎，保证配煤粉碎细度合理；(3)提高配煤精确度，配煤误差<0.5％，确保了焦炭质量的稳定；(4)采用成型煤工艺，提高装煤堆密度，配入成型煤后使装入煤堆比重提高了0.02t／m3’，从而有利于提高焦炭冷热强度；(5)进行100％干法熄焦，稳定焦炭质量；(6)采用“火落管理”，对每一炉焦经过“火落”判定后，再控制合理的“焖炉时间”，避免焦炭过生或过熟。

此外，加强高炉槽下筛分，减少<15mm焦炭入炉量。尽可能使用直送焦，少用或不用落地焦。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。目前，焦炭市场供求稳定甚至过剩，为稳定焦炭供应和控制质量、增加喷煤比创造了一定的条件。

通过外部改质处理(如外喷钝化剂等)改善焦炭强度的研究和工业实践在昆钢、武钢等厂家也进行过，实际效果需要进一步生产验证。

2．4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。

国外喷煤200kg／t的高炉，其渣量一般控制在280kg／t以下甚至更低(利用系数约2.0t/d3

)。宝钢通过高品位低Si02烧结、降低焦炭和喷吹煤灰分、

m

降低高炉副原料用量、保持80％～84％熟料率等措施，将渣量由280kg／t逐步降低到240～250kg／t，喷煤量随之由150kg／t提高到250kg／t的较高水平，炉况、透气性和炉缸工作正常。显然，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。宝钢高炉实际操作K值控制在2.8左右，因此将K值达到2.8时的操作煤比定义为最大喷煤量。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(提高煤气利用率和罱换比)，最大煤比和经济煤比可进一步提高。对宝钢各高炉喷煤160kg／t以上时的生产操作数据，分不同渣量水平作煤比与K值的统计回归，K值取2．8，经求解可算出对应的最大喷煤比，得图4。

图4 不同渣比下的最大煤比

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。喷煤产生的铁水成本降低值可按下式计算：

J=PCR(Pk?R—Pm)／1000

式中：I一铁水成本降低值，元／t；PCR一喷煤量，kg／t；R一煤焦置换比；Pk一焦炭价格，元／t；Pm一煤粉价格，元／t.

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PCRj。

η、焦炭灰分、熟料率、烧结矿假定当煤比调整时，BT、BH、[Si]小、co

FeO含量等影响置换比的折算系数基本不变，通过计算铁水成本和求解，可得到最低成本I与理论经济煤比PCRj的关系。不同渣比时理论经济煤比的范围见图5所示 (图中阴影部分)

当渣比处在230～273kg／t时，经济喷煤量为223—233kg／t；当渣比大于273kg／t时，经济喷煤量为最大喷煤量，其与渣比(SR)的关系为：

PCRj＝—1248.5539+13.5968SR-0.0301SR2

图5 不同渣比下的经济煤比范围

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，主要是提高人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％，<5nmi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％]5[。

：含量控制在5％降低渣量的具体措施有：1)高品位低硅烧结，烧结矿SiO

2

以下，这是宝钢降低渣量的主要措施，宝钢烧结矿的质量指标如表3所示；2>多用进口球团或多生产自产球团矿，近几年国内氧化球团产线相继投产，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)通过选煤、配煤降低焦炭灰分和全硫量；5)通过选煤、配煤，特别是多配烟煤喷吹(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。

3.进一步提高喷煤量技术问题

3.1保持炉缸热量充沛技术

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。炉缸热量用理论燃烧温度来表示，合理值为2200±50 ℃。

煤粉喷进风口后需要吸收热量，首先煤粉被加热，然后挥发分和碳素燃烧。每喷吹l0kg/t 无烟煤，炉缸温度下降 15～20 ℃；喷吹 l0kg/t 烟煤，炉缸温度下降 20 ～25 ℃；喷煤量大于 1OOkg/t，炉缸温度下降150～250℃以上，喷煤比的提高促使炉缸温度下降更大]6[。为使炉缸温度保持在2200±50℃合理范围内，需要采取以下技术措施:

(1)提高热风温度: 热风温度每升高100℃，炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷煤粉 30～40kg/t 。

(2)进行富氧鼓风: 富氧率每提高1%，炉缸理论燃烧温度升高40～50 ℃，允许多喷煤粉 20～30kg/t 。

(3)进行脱湿鼓风: 鼓风湿度每降低1g/m3 ，炉缸理论燃烧温度升高6 ～7℃，允许多喷煤粉 3 ～4kg/to

3.2提高煤粉燃烧率技术

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)的表面燃烧，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% ，这说明还有 30% 左右的煤粉在风口回旋区以上的炉料中进行燃烧和气化。而

炉内未能燃烧的煤粉将被高速的煤气流带出高炉，致使煤气除尘灰中的碳含量增多，因此，除尘灰中的含碳量是衡量煤粉燃烧率高低的重要标志。

提高煤粉燃烧率的技术措施有:

(1)提高热风温度: 喷煤比在180～200kg/t时需要 1200℃以上的热风温度。

(2)进行富氧鼓风: 富氧率每提高1%，煤粉燃烧率提高1.51% ，风口前理论燃烧温度升高，喷煤比提高12～20kg/t ，产量提高 4.79% ，煤气热值提高3.4%，煤气量减少，风口直径缩小 1%～1.4%，既提高了炉缸温度，又提供了氧气助燃剂。喷煤比在 180 ～200kg/t时需要富氧 3%以上；燃烧学理论要求空气过剩系数1.15 以上。

(3)提高煤粉的比表面积: 一般要求200 网目的煤粉粒-度大于50% ；采用烟煤和无烟煤混合喷煤时，200 网目的煤粉粒度大于60%(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)；喷吹无烟煤时，200 网目的煤粉粒度大于 70% ～80% 。煤粉水分控制在 1.5%±0.5%，最高不超过2.5%。

(4)进行脱湿鼓风: 可提高炉缸温度和鼓风中氧气含量。湿度每降低1%，理论燃烧温度升高45℃，焦比降低 0.9%，产量增高 3.2%。鼓风湿度控制在6%左右。

(5)提高炉顶煤气压力，减小煤气流速，延长煤粉在炉内燃烧时间，降低煤气压力差。据测算，煤粉在炉缸的燃烧时间为0.01 ～0 04s，加热速度103～106k/s 。

3.3提高料柱透气性技术

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。一些高炉工作者采用指数操作高炉。料柱透气性高低是由多方面因素决定的，只有采取综合措施才能提高料柱的透气性。在高喷煤比条件下，焦炭质量的好坏对炉料透气性影响很大，应引起高度重视。

(1)提高入炉矿含铁品位，减少渣量。高炉内煤气阻力最大的区域是软熔带，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、滴落至炉缸时。如果入炉矿铁品位在60% 以上，吨铁渣量小于300kg，煤气阻力会大大减小，炉渣液泛现象也会减少。

(2)提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能。焦炭在高炉内有五个作用: 骨架作用、还原剂、提供热量、生铁渗碳、填充炉缸，特别是在高喷煤比条件下，焦比低，则焦炭的骨架作用就更加突出。可以说，焦炭质量的好坏决定了高炉容积的大小和喷煤比的高低。高喷煤比对焦炭质量的要求是M40>80%、M10<7%、灰分<12.5%、硫分<0.65%、热强度 CSR>60%、热反应性 CRI<30%；2000m3 以上大高炉，喷煤比在 160kg/t以上时，要求焦炭质量更高:M40≥85% ，M10≤6.5%，灰分≤12.0% ，硫分≤0.6%，CSR ≥65% ，CRI≤26% ，同时要求焦炭中 K2O+Na2O 的含量<3.0kg/t。

(3)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。工业发达国家要求烧结矿铁品位波动范围±0.05% ，碱度波动±0.03(倍)；我国炼铁企业要求铁品位波动±0.5%，碱度波动±0.05(倍) 。这是由于含铁品位和碱度的波动会造成软熔带透气性的巨大变化(如高硅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间是其冶金性能的重要指标，对炼铁技术经济指标和料柱透气性有重大影响，因此要求炉料的冶金性能要稳定。

炉料粒度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会使炉料空间减少，如同 4 个苹果之间夹着乒乓球，造成空间减小。炉料空间为0.44 有利于煤气流的畅通。5 ～10mm 粒度的炉料要小于30% ，不能超过 35% ，否则对炉料透气性会产生重大影响。

炼铁原料( 烧结、球团、块矿) 的转鼓强度高、热稳定性好、还原性强、性能稳定等为高炉顺行创造良好条件，提高烧结矿的碱度(1.8 ～2.0 倍)会使转鼓强度高、冶金性能好。链篦机一回转窑生产的球团矿质量和工序能耗均比竖炉好。入炉块矿要求所含水分低、热爆裂性差、还原性好、粒度偏小。

(4)优化高炉操作技术。大高炉采用大矿批，焦炭料层厚度在0.5～0.6m。变动焦炭负荷时不要轻易变动焦炭料层厚度，使高炉内的焦炭起到透气窗的作用，对于保持和提高炉料透气性十分重要。优化布料技术(料批、料线、布料方式等)和适宜的鼓风动能(调整风口直径和风口长度)可以实现高炉内煤气流均匀分布，同时提高炉料透气性。合理的鼓风动能使炉缸活跃，合理布料可使煤粉在炉料中充分燃烧，减少未燃煤粉量。

稳定高炉的热制度、送风制度、装料制度、造渣制度及活跃的炉缸会给高炉的高产、优质、低耗、长寿、高喷煤比带来有利条件，稳定的操作能创造出高效益。减少人为影响因素，提高现代化管理水平，会促进炼铁生产技术的发展。

3.4提高煤焦置换比技术

上述3个小节讲述的技术均是提高煤焦置换比的技术。本节仅从喷煤管理角度来分析如何提高煤焦置换比。

(1)提高喷吹煤粉的质量。由于喷吹煤粉的品种广泛，所以要求喷吹煤粉有害杂质含量少，耐磨性好、含碳量高，发热值高，灰分低( 要求煤粉的灰分一定要低于焦炭的灰分) 、含硫低、燃烧性好，流动性好等]8[。煤粉K2O+Na2O 总量要小于3.0kg/t ，原因是 K、Na在高炉内会造成结瘤，并使焦炭易产生裂纹导致焦炭强度下降。

(2)煤粉喷吹要均匀，高炉所有风口均要喷煤，流量要均匀、稳定。高炉均匀喷吹煤粉会使高炉各风口的鼓风动能一致、炉缸热量分配均匀、高炉生产顺行和喷煤量提高，进而提高煤焦置换比。为保证各风口喷煤量均匀,建议高位安置煤粉分配器，使各单只管路长短相近，避免出现煤粉走捷径,个别风口多喷的现象。

(3)采用烟煤和无烟煤混喷有利于提高喷煤比和煤焦置换比。烟煤挥发分高且含有一定水分，进入风口后会爆裂，促进分解燃烧和残碳燃烧，煤粉燃烧效率高。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。无烟煤发热值高，煤焦置换比高，但燃烧性差，特别是高喷煤比时会影响炉料透气性和高炉顺行。煤种优化是提高置换比的重要措施。

(4)衡量高炉喷煤比高低的标准。因各炼铁企业生产条件不同，高炉喷煤比的极限值也不同，但是行业对喷煤是否达到极限值的衡量标准认识是一致的，即增加喷煤量的同时，高炉燃料比没有升高，此时的喷煤量是最佳喷煤值。第二个方法是高炉煤气除尘灰中含碳量没有升高，洗涤水中没有浮上一层如油一样的碳粉，则说明高炉喷煤达到最佳。

4.结语

提高和稳定高炉喷煤量是一项复杂的系统工程, 也是钢铁企业降低成本

的重要途径,总结主要措施如下:

(1) 精料政策、强化和提高原燃料的质量是高炉提高和稳定喷煤量的基础。

(2) 高风温、富氧鼓风操作是煤粉在风口区域快速、完全燃烧的保证。

(3) 优化高炉操作, 维持合理的煤气流分布, 确定合理的上下部调剂制度, 保持高炉/上稳下活是提高喷煤量的关键。

(4) 喷吹系统、设备的改进以及喷吹新技术的开发和应用是今后提高喷煤量的方向。

参考文献：

[1]徐万仁、朱仁良、张龙来、朱锦明，高炉高煤比操作的实践，炼铁，2005，

No.9,9~12

[2]陈春平、朱青峰、邬晓伟，武钢5号高炉喷煤攻关实践，炼铁，2005，No.8

[3]项钟庸、王儊留等编著，高炉设计---炼铁工艺设计理论与实践，冶金工业出

版社，2007，,11

[4]程乐意、曹银平，宝钢炼焦配煤技术和焦炭质量控制，第三届宝钢学术年会

论文集，2008,9

[5]王儊留，提高高炉喷煤量的措施，鞍钢技术，2007，No.1

[6]王涛，首钢高炉提高煤比降低焦比实践[J]. 炼铁,2003,( 1) :6

[7]裴西平，我国高炉喷煤现状及供求趋势分析[J]. 炼铁,2003, (5) :33- 34

[8]王筱留，钢铁冶金学[M] .北京: 冶金工业出版社,2000:230- 232.

[9]杨天钧,左海滨.中国高炉炼铁技术科学发展的途径〔J〕.钢铁,2008,43(1):1~5

[10]王国雄,王铁,沈满峰,杨佳龙.现代高炉煤粉喷吹[M].北京.冶金工业出版

社,1997.