四 高炉高效低耗冶炼

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1、四高炉高效低耗冶炼本经主要讲述如何进行高炉的高效低耗冶炼，并对高炉节能问题进行简单的探讨如下：1.高炉合理的能源结构高炉节能，首先应确立高炉的合理能源结构，这样才有明确目标，不致迷失方向。所谓高炉合理能源结构，就是根据国家和地区的能源条件，以适当的燃料品种和方式，提供高炉冶炼所需之能源，达到能源的合理利用和节约最多能源的目的。高炉过去几乎全以焦炭为能源。随着焦煤资源的减少，节焦已成为高炉生产中的最重要问题。为了节焦，60年代以来普遍实行了从风口喷吹辅助燃料的技术，建立了由焦炭和燃油、煤粉、天然气等组成的综合能源结构。这时高炉的燃料消耗一般用高炉燃料比K燃来

2、表示，即：。显然，喷吹的燃料代替了部分焦炭，降低了入炉焦比，对节约焦煤资源无疑起着十分重要的作用。然而喷吹的燃料毕竟只能部分地而不能全部地取代焦炭。这是因为焦炭在高炉内的热能和化学能作用尽管可为喷吹燃料所代替，但是焦炭的另一个重要职能—作为高护料柱骨架的作用却不能为喷吹燃料所代替。正因为高护离不开焦炭，所以要千方百计节约它；尽管不能完全取替它，但应通过喷吹燃料等方式尽可能多地代替它。问题是喷吹何种燃料为宜？从我国资源实情出发，石油不算丰富，天然气也较少，而煤炭资源却相当丰富。因此，当前我国高炉的合理能源结构应该由焦炭和喷吹的煤粉相构成。诚然，喷吹煤种原则上

3、应是非焦煤，如无烟煤、褐煤等。如果大量喷吹炼焦用烟煤，则喷吹便失去了节约焦煤资源的意义。一些地区可喷吹非或弱粘结性次烟煤，如长焰煤等，或将其先炼成半焦(同时回收其煤气和化工产品)，实行半焦喷吹。从喷吹的综合效果上看，在我国目前风温水平和富氧程度较低的情况下，}吹低挥发份煤较为有利。这是因为挥发份中碳氢化合物的裂解耗热需要相应提高风温来补偿，否则将降低理论燃烧温度，影响喷吹效率。因此，应尽可能多喷吹无烟煤。2.降低焦比同时降低燃料比我国高炉炼铁能耗构成分析指出，燃料消耗占高炉炼铁总能耗的90%左右，动力消耗约占10%。而在消耗的燃料中，焦炭占75%以上，喷吹

4、的燃料约占10%，其余为高炉、焦炉煤气等。可见，降低焦比和燃料比同是高炉节能的首要任务。在全焦冶炼条件下，焦比也就是燃料比，如果实行喷煤，喷煤量为100kg/t铁，在最佳情况下可代替100kg焦炭(置换比为1)。此时，焦比为400kg/t铁，而燃料比仍为500kg/t铁。显然，欲进一步降低燃料比，单靠增加喷煤量已不能奏效，何况置换比还不一定是1(一般为0.7—0.8,甚至更低)。因此，进一步降低燃料比首先还得靠大力降低焦比，而决非单靠增大喷吹量所能达到。而要大力降低焦比，则涉及到采取精料、新的冶炼技术措施，以及改善高炉的操作和管理等广泛问题。如果不明确这一

5、点，则易造成盲目加大喷吹量的失误，即尽管焦比可能降低一些，但燃料比却大大升高了。因为这时喷吹的煤粉既不能有效地代替焦炭，其中必然有一部分浪费掉了。这是不应该的。因此，在高炉喷吹冶炼中，应该用燃料比来全面衡量节能效果，不能只看焦比，忽视燃料比。在处理两者的关系上，必须坚持在大力降低焦比的同时降低燃料比。3.提高喷吹效率在高炉喷吹冶炼中，不可避免地要碰到提高喷吹量与提高或保持喷吹效率的问题。尽可能地多喷吹一些煤粉以代替更多的焦炭，这是喷吹的根本目的。但是能否在增大喷吹量的同时，提高或保待喷吹效率，这自然是众所关心的问题。许多研究指出，随着喷吹煤量势增加，焦比降

6、低的幅度减小，喷吹效率降低。这是因为煤粉燃烧不完全，置换比降低。4.最低焦比与焦炭的冶炼强度以优质焦炭供给高护是降低焦比和燃料比的基本条件之一。提高焦炭的强度，特别是提高焦炭的高温强度，对高炉节能和强化冶炼具有十分重要的意义。前已指出，焦炭在高护内还起着料柱骨架的作用。特别是在高炉软熔带及其以下区域，矿石及其它原料已经熔化，变成了液态的渣铁，而唯有焦炭仍保持在固态状态。可见，焦炭骨架作用的实质是保证高护料柱具有足够的透气(液)性，从而保证炉内煤气、炉料和液态渣铁的正常流动。而这气、固、液三相在高炉内的逆向流动，正是高护冶焦一切物理化学过程的前提和基础。从这

7、个意义上说，焦炭的料柱骨架作用，可以理解为一种特殊的“机械能”，即允许高炉内气体和液体通过的能力。这个能力还与所通过的气体、液体的物理化学性质有关，因而又可称为化学流体力学性能。正是由于焦炭的这种作用和性能，使得高护冶炼必须依赖于焦炭(除非焦炭的全能代用品—型焦问世，但它注定也是要起料柱骨架的作用)。不仅如此，高炉的强化极限和最低燃料消耗，最终都同焦炭的这一职能密切相关。理论研完指出高护可能的最低焦比(燃料比)应由三方面来决定：保证生铁中确定数量的各元素的还原，高炉过程的热量需要，高炉料住的透气性。从化学流体力学的观点看，焦炎的料柱骨架作用很可能成为焦比的

8、限制性因素。因此，焦炭的节约或被喷吹燃料取代为数量是受料柱透气性约