高爐煉鐵降本，重在降燃料比，選用合理的煤粉噴槍很重要
　　低碳煉鐵、節(jié)能降耗和降低成本都要求降低燃料比。低燃料比是當前高爐煉鐵發(fā)展的必然趨勢，也是長遠的目標。實踐證明，高產(chǎn)與降低燃料比之間存在矛盾。在當前鋼鐵產(chǎn)能過剩和利潤微薄甚至虧損的情況下，不管是管理、生產(chǎn)、操作還是設計，都應該用新的尺度來衡量所有技術措施的合理性。
　　低燃料比是高爐煉鐵的必然趨勢
　　當前產(chǎn)能過剩，資源短缺，污染嚴重，降低燃料比是降低消耗的基礎，是降低成本的根本。國內(nèi)的實踐證明，在不同條件下存在對應合適的強化程度。冶煉強度過高會導致燃料比的升高，已經(jīng)成為共識。

　　《高爐煉鐵工藝設計規(guī)范》曾經(jīng)提出“以精料為基礎，高效、優(yōu)質、低耗、長壽、環(huán)保的煉鐵技術方針”（“十字”方針）。現(xiàn)在看來，這也是符合當前節(jié)約燃料、節(jié)能、降低排放要求的。關于“高效”的解釋，不應只是高產(chǎn)，更重要的是高效利用資源、高效利用能源，當然也包括高效利用設備等。在“高效”利用設備中，應該包括高利用系數(shù)、高作業(yè)率、長壽、高爐長期高效穩(wěn)定運行的持續(xù)時間等。

圖為正在探討煤粉噴槍改造的操作現(xiàn)場

　　低燃料比要求管理者轉變思想

　　鋼鐵企業(yè)的管理層應該轉變管理思想，明確降低燃料比是降低成本的首選措施，把降低燃料比放在公司經(jīng)營和節(jié)能減排的重要位置。

　　建議在中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的領導下，成立共同研究降低燃料比的措施的專門組織。協(xié)會應該對2003年頒布的《中國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計指標體系》中煉鐵生產(chǎn)統(tǒng)計指標進行梳理。廢除那些鼓勵過分強化冶煉，阻礙節(jié)約資源、能源和降低燃料比的指標，如綜合焦比、折算焦比、折算綜合焦比、冶煉強度、綜合冶煉強度、焦炭冶煉強度等，特別要廢除那些給虛假信息創(chuàng)造口實的指標和折算系數(shù)（僅折合干焦系數(shù)就達11個之多）；補充那些對節(jié)能降耗有利的評價指標，如爐腹煤氣量指數(shù)等。

　　煉鐵廠的管理層要了解高爐高產(chǎn)與降低燃料比存在矛盾，不能為追求高產(chǎn)、追求高指標，而置燃料比于不顧。

　　低燃料比對高爐生產(chǎn)提出更高要求

　　精料是基礎。近20年來，我國高爐提高利用系數(shù)和降低燃料比方面有巨大成績，這與我國精料技術的提高、鐵礦石入爐品位的提高、加強原燃料的處理、減少原燃料質量波動、提高原燃料的強度等密不可分。

　　冶煉強度與燃料比的規(guī)律。煉鐵工作者要清楚冶煉強度與燃料比的關系，進行科學煉鐵。

　　隨著我國對鋼鐵需求的變化，高爐煉鐵技術方針也隨之改變。雖然如此，有許多煉鐵工作者針對不同高爐統(tǒng)計得到，冶煉強度與焦比的“U”字形曲線，即冶煉強度存在一個合適的范圍；當冶煉強度提高到一定程度以后，焦比將升高�？墒怯捎谶^去鋼鐵的匱乏，高爐往往在焦比的高區(qū)間內(nèi)操作；而當今產(chǎn)能過剩，高爐應該轉變到低燃料比的區(qū)間操作，見右圖所示。

　　隨著原燃料質量、高爐裝備水平和冶煉技術的提高，如采用高壓操作和富氧鼓風等技術以后，利用系數(shù)大幅度提高。可是煤氣在爐內(nèi)的實際流速和噸鐵煤氣的容積受到更多因素的影響，更不可能確定合適的冶煉強度的數(shù)值。實踐證明，冶煉強度這個指標無法評價高爐強化程度的合理性。

　　研究者們搜集了近10座高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)冶煉強度具有以下新特征：一是冶煉強度與燃料比，總體上存在“U”字形的關系；二是大多數(shù)高爐處于“U”字形的過度強化段，找不到谷底；三是有的數(shù)據(jù)分散找不出規(guī)律；四是一貫采用國外的操作理念，重視降低燃料比的高爐，如寶鋼高爐采取控制最大爐腹煤氣量，即使強化冶煉燃料比也沒有變化。

　　研究者們雖然進行了大量研究，但始終沒有找到規(guī)范冶煉強度的尺度。這就導致近年來盲目強化冶煉強度，單純拼設備，不求實效，屢有以高利用系數(shù)圖虛名的現(xiàn)象。

　　新方法的高爐強化限度。為了解決幾十年來在合理強化問題上的爭論，研究者提出使用爐腹煤氣量指數(shù)來控制強度，避免冶煉強度過高導致燃料比升高的弊病。現(xiàn)在已經(jīng)有一批高爐的實踐證明，爐腹煤氣量指數(shù)也可以理解為煤氣流速存在一定的上限值和合理區(qū)間。在生產(chǎn)條件和操作優(yōu)良高爐的爐腹煤氣量指數(shù)在58m/min～66m/min，以不超過66m/min為宜，并非越高越好。國內(nèi)外指標優(yōu)秀的大中型高爐的爐腹煤氣量指數(shù)幾乎都控制在58m/min～66m/min。

　　落實低燃料比操作必須創(chuàng)造條件

　　長期以來，高冶煉強度的理念已經(jīng)滲透到高爐管理、生產(chǎn)和設計的方方面面。為了具體落實“十字”方針和低燃料比操作的要求，必須克服阻力才能為降低燃料比創(chuàng)造條件。

　　尋求適宜的爐腹煤氣量范圍。降低燃料比對爐腹煤氣量的影響表現(xiàn)為以下情形：由于燃料比的下降，礦石負荷提高，料柱透氣性下降、阻力系數(shù)提高，影響爐腹煤氣量。為了提高爐頂煤氣的利用率，改進裝料制度使爐料分布合理化，勢必增加煤氣流動阻力，降低爐腹煤氣量。延長煤氣在爐內(nèi)的停留時間，增加煤氣與礦石的接觸機率，特別是增加在間接還原區(qū)域的停留時間，必須降低爐腹煤氣量。提高噴煤比和強化冶煉都需要焦炭的質量作支撐，適當降低強化程度對提高煤比有利。在原燃料質量下降、高爐失常和事故增多的情況下，更要創(chuàng)造條件把高爐順行和降低燃料比放在首位，應當適當調低年平均容積利用系數(shù)。

　　在當前產(chǎn)能過剩的情況下，高爐高強度冶煉、高產(chǎn)不符合調控的需要，正是適當調整高爐的利用系數(shù)和探索降低燃料比操作的時機，其中也包括研究低燃料比時的合適爐腹煤氣量指數(shù)范圍。為了定量、細化落實以降低燃料比和焦比為中心，保證爐頂煤氣的利用率達到48%～52%，估計與之配合的爐腹煤氣量指數(shù)在54m/min～62m/min、爐缸面積利用系數(shù)在54t/(m2·d)～68t/(m2·d)范圍內(nèi)較合適，大型高爐趨于高值。

　　堅持以精料為基礎的方針。鋼鐵產(chǎn)能的擴大，對資源的需求增加，原料質量下降是全球的普遍現(xiàn)象，在這種情況下更要堅持精料方針。渣量對高爐產(chǎn)量和燃料比有重大的影響，簡言之，多煉渣就少煉鐵。應提高鐵礦石的選礦技術，推行“粗糧細作”，為高爐提供冶金性能優(yōu)良的原料。

　　以降低燃料比為中心來鑒別裝料制度的合理性。我國高爐布料大都用于解決高冶煉強度的順行問題。在新形勢下應該研究提高煤氣利用率、降低燃料比的裝料制度。

　　降低燃料比、減少噸鐵爐腹煤氣量必須采取提高煤氣利用率的措施。應該改變以降低透氣阻力系數(shù)、增加煤氣通過量為目的的布料方式。采用合理的裝料制度，改變發(fā)展邊緣或中心過吹的裝料制度。

圖為煤粉噴槍可以選用高溫合金310S材質制作槍頭

　　關于是否應用中心加焦，各高爐應根據(jù)各自的需要確定。不過目前有兩種中心加焦方式，即正常的中心加焦和“中心過吹”型的所謂中心加焦，應加以區(qū)分。

　　正常的中心加焦的特點是：在高爐中心加入少量焦炭（焦批重量的0.5%～5%）來減少高爐中心狹小范圍內(nèi)的礦焦比；形成穩(wěn)定的倒V形軟熔帶；僅僅是在中心狹小區(qū)域內(nèi)流過較多的CO煤氣不影響煤氣的利用率；抑制了溶損反應，減輕焦炭高溫劣化，以改善死料堆的透氣性和透液性。

　　為了提高冶煉強度，部分高爐濫用了中心加焦，是“中心過吹”型的所謂中心加焦。其特點是：中心加入大量的焦炭，在高爐中心形成大面積的低礦焦比；形成穹頂開了大天窗的倒U形的軟熔帶，壓縮了間接還原區(qū)域；大量富集CO的煤氣沒有通過礦石層就從爐頂逸出，導致煤氣利用率的惡化。

　　其后果是：壓縮了煤氣在間接還原區(qū)域的停留時間，煤氣與爐料不能接觸，煤氣利用率下降；燃料比升高；軟熔帶根部肥大、過低，直接還原度升高；由于中心高溫區(qū)碳素溶損反應區(qū)域的擴大，以及中心失去了礦石熔化使料柱活躍和爐料運動的動力，高爐中心焦炭柱在高溫作用下長期呆滯、劣化，勢必造成死料堆擴大、爐缸堆積；壓縮了下部軟熔帶與死料堆之間的距離，限制了通過的煤氣量，因此并不一定能夠保證爐況順行；高爐邊緣的O/C很高，而煤氣通過量不足，高爐下部有大量未充分還原的爐料可能直接進入爐缸，會影響高爐爐缸的壽命。

　　在區(qū)分兩種中心加焦方式以后，應進行必要的試驗、研究，才能正確使用中心加焦并達到預期的目的。

　　適宜的操作爐型。我國一般都認為矮胖的高爐內(nèi)型有利于高爐的強化。

　　對于高爐矮胖內(nèi)型也要分為兩種情況：一種是改變早期瘦長內(nèi)型對順行的影響，以及形成操作內(nèi)型時，爐腰直徑擴大使高爐的高徑比下降；另一種則認為高爐爐身熱交換存在空區(qū)而砍掉3m的超矮胖高爐。

　　解放幾十年來，我國高爐逐漸矮胖，已經(jīng)滿足煤氣分布、順行的需要�？墒怯质艿讲粩嗵岣呷莘e利用系數(shù)的影響，寧愿擴大爐缸，而不愿擴大爐容。中小型高爐已經(jīng)有過分擴大爐缸直徑的趨勢。

　　合理矮胖爐型。近年來采用薄壁高爐，其內(nèi)型逐漸趨向于厚壁高爐的合理操作內(nèi)型。由于厚壁高爐在形成操作內(nèi)型時高爐高度、爐缸直徑和爐喉直徑不變，爐腹上部、爐腰和爐身下部的內(nèi)襯被侵蝕，高爐Hu/D縮小，相應地Vu/A會增大。而Vu/A的增大往往被忽視。

　　超矮胖高爐。經(jīng)實踐證明，為了提高利用系數(shù)和冶煉強度，將爐身砍掉3m的超矮胖高爐，使燃料比約升高30kg/t~50kg/t。這是由于在高爐爐內(nèi)，間接還原是在小于1200℃的爐身區(qū)域進行的，盲目地把爐身去掉一截，壓縮了間接還原的區(qū)域，影響了煤氣的利用率，阻礙爐身效率的提高，使得燃料比上升。

　　超矮胖高爐使冶煉強度與燃料比的矛盾更為突出。隨著冶煉強度的升高，燃料比迅速上升。過去高爐內(nèi)型服務于高強度冶煉，應轉變到為降低燃料比出力。從低燃料比的角度考量，超矮胖高爐是不適合的。

　　以降低燃料比為中心，應適當提高有效容積與爐缸面積Vu/A之值、增加間接還原區(qū)域的容積，以及控制高爐的矮胖程度，這些方面也是值得研究的課題。

圖為高爐煤粉噴槍

　　總之，降低燃料比和其他能源消耗能夠實實在在地降低成本。這是當前高爐生產(chǎn)應該提倡的
北京耐默公司專業(yè)生產(chǎn)各種煤粉噴槍，愿為廣大鋼鐵企業(yè)提高燃燒比，降低生產(chǎn)成本