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摘 要：高炉炼铁是一门成熟的生产技术，近年来得到不断补充和发展。降低高炉燃料比是钢铁企业节能减排工作的重点，也是减少污染物排放的主要手段。本文就降低高炉燃料比的技术进行了探讨。
关键词：高炉炼铁；燃料比；节能降耗
2007年我国炼铁工业仍处于高速增长阶段，年生铁产量达到4.6944亿t，比上年度增长15.19%，但增幅比2006年下降4.8%。据2006 年国际钢铁协会统计，全世界高炉炼铁平均燃料比为543kg/t，最先进的是德国（486kg/t），中国台湾省为488kg/t，欧盟15 国平均为494kg/t，南美洲为496kg/t，日本为498kg/t，韩国为503 kg/t。总体上讲，首钢、太钢、武钢、宝钢等已达到国际先进水平，高炉燃料比与国内、国际先进水平存在20～30 kg/t 的差距，尚有较大的节能潜力。高炉炼铁的燃料比=入炉焦比+喷煤比+焦丁比，喷煤比是不计算置换比的，这样对比才合理科学。但是，个别企业没有计入焦丁用量，失去可比性。
1 降低炼铁燃料比是提高高炉利用系数的正确途径
高炉利用系数=冶炼强度/燃料比。因此，提高利用系数有两个办法：一是提高冶炼强度，二是降低燃料比。很多中小高炉提高高炉利用系数主要采用提高冶炼强度的办法，通过采用配备大风机，大风量操作高炉，进行高冶炼强度生产，来实现高利用系数。这种做法缺点是高炉的能耗高，不符合钢铁工业要节能降耗的工作思路，应当予以纠正。目前，大型高爐吨铁所消耗的风量在1 200m3 以下。燃烧1kg 标准煤要2.5m3 的风， 鼓风机产生1m3 风要消耗0.85kg 标准煤。大风量，高冶炼强度操作的高炉，燃料比就要升高。钢铁工业要实现节能减排，主要工作方向就是要在降低炼铁燃料比上下功夫。
2 降低燃料比的技术措施
2.1 贯彻精料方针，努力实现原燃料质量的稳定
炼铁精料水平对高炉炼铁技术经济指标的影响率约为70%。所以说高炉炼铁要以精料为基础。炼铁精料的主要内容是：入炉矿含铁品位要高，原燃料转鼓强度要高，烧结矿碱度要高。高品位是精料技术的核心，入炉品位提高1%，燃料比下降1.5%，生铁产量升高2.5%。但是高品位铁矿石价位不断攀升，炼铁不可能完全追求高品位。当前，炼铁生产存在的最大问题还是原燃料质量不够稳定。精料技术还要求原燃料质量要“稳”。入炉矿含铁品位波动从±1.0%降到±0.5%，炼铁焦比下降1.0%；碱度波动由±0.1 降到±0.05，炼铁焦比会下降1.3%。
当前，焦炭质量变化对高炉炼铁生产的影响突出，特别对高喷煤比的高炉尤其突出。大高炉对焦炭热反应性和反应后强度提出了更高的要求，焦炭热反应性CRI≤26%，反应后强度CSR≥66%，这是总结多年来生产实践的结论，要予以重现。2010 年，焦炭质量得到较大程度的改善，焦炭热反应性CRI 为29%～32%，反应后强度CSR 为58%～61%。精料技术内容还包括：熟料比要高，原燃料粒度要偏小，粒度组成要均匀，含有害杂质要少，冶金性能要好等。
2.2 要实现高风温
高风温一方面提高了实际风速，活跃了炉缸；另一方面给炉内带来了大量直接热收入，为煤粉分解提供了热量补偿，保证了一定的理论燃烧温度，促进了煤粉的燃烧。大喷煤一定要维持合适的煤粉燃烧率，否则既不能降低成本，又破坏高炉顺行。伴随着喷煤比的提高，高炉风温逐步提高到1 150℃～1 200℃及以上，同时保证全风口喷吹，提高煤粉的燃烧率，使各风口的风口回旋区尺寸大致相等，使初始煤气流分布均匀。热风温度升高100℃，可降低炼铁燃料比15～25kg/t，提高风口理论燃烧温度70℃，所以高风温会给高炉炼铁带来多方面效应(包括风温高软融带下降，软熔区间变窄，提高炉料透气性等)，应当努力提高风温。
2.3 控制合适的冶炼强度
生产实践表明，高炉冶炼强度在低于1.05t/ m3·d 时，提高冶炼强度是可以降低燃料比。但是在冶炼强度大于1.05t/ m3·d 时，提高冶炼强度是会使燃烧比升高，而且在冶炼强度大于1.15t/ m3·d 时以上，提高冶炼强度，会使燃烧比大幅度升高。所以说，控制冶炼强度在1.05～1.15t/ m3·d 区间操作高炉会取得较低的燃料比。高炉冶炼强度达到1.15t/ m3·d 时要想提高冶炼强度、增加产量，应通过提高富氧率来实现，而不是采用提高鼓风风量的方法。这样做的好处是，提高冶炼强度后，不会使炼铁燃料比升高。另一方面使炉腹煤气量保持在一定值，这是高炉生产稳定的基础。
2.4 提高高炉操作水平，降低燃料比
对降低炼铁燃料比有较大作用的高炉操作技术主要是：提高煤气中CO2 含量、冶炼低硅铁、提高炉顶煤气压力、降低高炉热量损失、提高煤粉燃烧率等方面。
2.4.1 提高煤气中CO2 含量
操作手段主要是进行合理布料，优化煤气流分布，使热风所带有的热量能够充分传递给炉料，增加高炉内铁矿石的间接还原度。煤气中的CO2含量提高0.5%，炼铁燃料比下降10kg/ t。铁矿石间接还原是个放热反应，而直接还原是个吸热反应。所以，我们要努力提高矿石的间接还原反应。
采用合理的装料制度和送风制度，能够解决煤气流和炉料逆向运动之间的矛盾，煤气流分布均匀合理，会促进高炉生产顺行，有降低燃料比的效果。采用无料钟炉顶装料设备，可以实现多种形式的布料。采用大批重上料，可以稳定上部煤气流，使小焦块远离中心，球团矿和块矿尽量布在中间环带，最大限度减少小焦块对煤气流分布和中心死焦柱透气、透液性的影响，减少球团矿和块矿冶金性能差、熔融滴落区间大给边缘煤气分布和高炉顺行带来的影响。2 000m3 高炉CO2 含量要达到22%～24%。高炉煤气流是经过三次分布：从风口送风是对煤气流的第一次分布，采用调整风口径和风口长度来实现。我们希望风速要高，大高炉180～220m/s，以保证风能够吹透炉缸中心。高炉内煤气流二次分布是在软熔带。软熔带宽窄、形状是受风温和矿石的冶金性能等方面所决定的。
2.4.2 低硅铁冶炼
高炉冶炼低硅铁有较好的经济效益。生铁含Si 降低0.1%，可降低炼铁焦比4～5kg/t，生铁产量提高。高炉冶炼低硅铁的条件是原燃料质量要稳定，选择适宜的炉渣碱度（减少在炉温波动时出现短渣现象），波动范围要窄，生产设备运行状态良好，高炉处于稳定顺行状态。如果外界条件不稳定，易造成低硅铁冶炼高炉的炉缸冻结，后果严重。高炉操作采取降低风口前理论燃烧温度，铁水的物理热要充沛（温度在1 500℃左右），而化学热低，含Si 在0.3%～0.4%。
2.4.3 高压操作技术
炉顶煤气压力提高10kPa， 高炉可增产1.9%，焦比约下降3%，有利于冶炼低硅铁。随着顶压的提高，增产的效果会递减。提高顶压之后，高炉的明显反应是促进高炉顺行，波
动减少，使铁矿石进行间接还原向有利方向发展。高压操作是有利于CO 向CO2 方向反应，进而有节焦效果。高压后炉内煤气流的流速会降低，有利于热风中的热量向炉料传递，炉尘的吹出量也降低，有效地提高TRT 的发电量。近年来，高炉炉顶煤气压力得到不断提高，产生了较好的经济效益。
2.4.4 降低高炉热量损失
高炉内热负荷最大的部位是炉腹和炉腰，分别占高炉总热负荷的20%～30%和15%～25%。减少这部分热量损失的办法是要保持高炉生产顺行，避免炉内耐火砖或冷却壁的渣皮脱落；选择好隔热和导热性能优化的耐火砖，以及冷却系统的冷却温度进行优化控制。高炉操作抑制边缘气流过分发展，可以有效地减少高炉的热损失。
2.4.5 提高煤粉燃烧率
大喷吹后，炉腹煤气量大幅增加，又由于焦炭量减少，焦炭自身消耗提供的炉料下降空
间变小，下部压差升高，同时未燃煤粉的增加，易堵塞料柱，使煤气分布紊乱。采用高风温、富氧鼓风与喷吹混合煤粉的综合喷吹，可以改善喷吹煤粉的燃烧条件，提高煤粉燃烧率，增
加其替代焦炭的比例，使燃料得到充分利用。同时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度，弥补增加喷吹煤粉所需的热补偿。高炉根据喷煤量的大小，调整氧气用量在2%～3%，在风温、煤粉极限操作情况下，有效改善了煤粉的燃烧，保持炉内顺行。
3 结束语
综上所述，降低炼铁燃料比是提高高炉利用系数的正确途径，贯彻精料方针，努力实现原燃料质量的稳定，实现高风温、大富氧操作，控制合适的冶炼强度，提高高炉操作水平，可有效地降低燃料比。
参考文献
[1] 储滨 唐培华.宝钢不锈钢2500m~3高炉低燃料比生产实践[J]炼铁,2007.04
[2] 王振山 吴钢生.关于高炉冶炼技术路线的探讨[J]炼铁,2008.03
关键词：高炉炼铁；燃料比；节能降耗
2007年我国炼铁工业仍处于高速增长阶段，年生铁产量达到4.6944亿t，比上年度增长15.19%，但增幅比2006年下降4.8%。据2006 年国际钢铁协会统计，全世界高炉炼铁平均燃料比为543kg/t，最先进的是德国（486kg/t），中国台湾省为488kg/t，欧盟15 国平均为494kg/t，南美洲为496kg/t，日本为498kg/t，韩国为503 kg/t。总体上讲，首钢、太钢、武钢、宝钢等已达到国际先进水平，高炉燃料比与国内、国际先进水平存在20～30 kg/t 的差距，尚有较大的节能潜力。高炉炼铁的燃料比=入炉焦比+喷煤比+焦丁比，喷煤比是不计算置换比的，这样对比才合理科学。但是，个别企业没有计入焦丁用量，失去可比性。
1 降低炼铁燃料比是提高高炉利用系数的正确途径
高炉利用系数=冶炼强度/燃料比。因此，提高利用系数有两个办法：一是提高冶炼强度，二是降低燃料比。很多中小高炉提高高炉利用系数主要采用提高冶炼强度的办法，通过采用配备大风机，大风量操作高炉，进行高冶炼强度生产，来实现高利用系数。这种做法缺点是高炉的能耗高，不符合钢铁工业要节能降耗的工作思路，应当予以纠正。目前，大型高爐吨铁所消耗的风量在1 200m3 以下。燃烧1kg 标准煤要2.5m3 的风， 鼓风机产生1m3 风要消耗0.85kg 标准煤。大风量，高冶炼强度操作的高炉，燃料比就要升高。钢铁工业要实现节能减排，主要工作方向就是要在降低炼铁燃料比上下功夫。
2 降低燃料比的技术措施
2.1 贯彻精料方针，努力实现原燃料质量的稳定
炼铁精料水平对高炉炼铁技术经济指标的影响率约为70%。所以说高炉炼铁要以精料为基础。炼铁精料的主要内容是：入炉矿含铁品位要高，原燃料转鼓强度要高，烧结矿碱度要高。高品位是精料技术的核心，入炉品位提高1%，燃料比下降1.5%，生铁产量升高2.5%。但是高品位铁矿石价位不断攀升，炼铁不可能完全追求高品位。当前，炼铁生产存在的最大问题还是原燃料质量不够稳定。精料技术还要求原燃料质量要“稳”。入炉矿含铁品位波动从±1.0%降到±0.5%，炼铁焦比下降1.0%；碱度波动由±0.1 降到±0.05，炼铁焦比会下降1.3%。
当前，焦炭质量变化对高炉炼铁生产的影响突出，特别对高喷煤比的高炉尤其突出。大高炉对焦炭热反应性和反应后强度提出了更高的要求，焦炭热反应性CRI≤26%，反应后强度CSR≥66%，这是总结多年来生产实践的结论，要予以重现。2010 年，焦炭质量得到较大程度的改善，焦炭热反应性CRI 为29%～32%，反应后强度CSR 为58%～61%。精料技术内容还包括：熟料比要高，原燃料粒度要偏小，粒度组成要均匀，含有害杂质要少，冶金性能要好等。
2.2 要实现高风温
高风温一方面提高了实际风速，活跃了炉缸；另一方面给炉内带来了大量直接热收入，为煤粉分解提供了热量补偿，保证了一定的理论燃烧温度，促进了煤粉的燃烧。大喷煤一定要维持合适的煤粉燃烧率，否则既不能降低成本，又破坏高炉顺行。伴随着喷煤比的提高，高炉风温逐步提高到1 150℃～1 200℃及以上，同时保证全风口喷吹，提高煤粉的燃烧率，使各风口的风口回旋区尺寸大致相等，使初始煤气流分布均匀。热风温度升高100℃，可降低炼铁燃料比15～25kg/t，提高风口理论燃烧温度70℃，所以高风温会给高炉炼铁带来多方面效应(包括风温高软融带下降，软熔区间变窄，提高炉料透气性等)，应当努力提高风温。
2.3 控制合适的冶炼强度
生产实践表明，高炉冶炼强度在低于1.05t/ m3·d 时，提高冶炼强度是可以降低燃料比。但是在冶炼强度大于1.05t/ m3·d 时，提高冶炼强度是会使燃烧比升高，而且在冶炼强度大于1.15t/ m3·d 时以上，提高冶炼强度，会使燃烧比大幅度升高。所以说，控制冶炼强度在1.05～1.15t/ m3·d 区间操作高炉会取得较低的燃料比。高炉冶炼强度达到1.15t/ m3·d 时要想提高冶炼强度、增加产量，应通过提高富氧率来实现，而不是采用提高鼓风风量的方法。这样做的好处是，提高冶炼强度后，不会使炼铁燃料比升高。另一方面使炉腹煤气量保持在一定值，这是高炉生产稳定的基础。
2.4 提高高炉操作水平，降低燃料比
对降低炼铁燃料比有较大作用的高炉操作技术主要是：提高煤气中CO2 含量、冶炼低硅铁、提高炉顶煤气压力、降低高炉热量损失、提高煤粉燃烧率等方面。
2.4.1 提高煤气中CO2 含量
操作手段主要是进行合理布料，优化煤气流分布，使热风所带有的热量能够充分传递给炉料，增加高炉内铁矿石的间接还原度。煤气中的CO2含量提高0.5%，炼铁燃料比下降10kg/ t。铁矿石间接还原是个放热反应，而直接还原是个吸热反应。所以，我们要努力提高矿石的间接还原反应。
采用合理的装料制度和送风制度，能够解决煤气流和炉料逆向运动之间的矛盾，煤气流分布均匀合理，会促进高炉生产顺行，有降低燃料比的效果。采用无料钟炉顶装料设备，可以实现多种形式的布料。采用大批重上料，可以稳定上部煤气流，使小焦块远离中心，球团矿和块矿尽量布在中间环带，最大限度减少小焦块对煤气流分布和中心死焦柱透气、透液性的影响，减少球团矿和块矿冶金性能差、熔融滴落区间大给边缘煤气分布和高炉顺行带来的影响。2 000m3 高炉CO2 含量要达到22%～24%。高炉煤气流是经过三次分布：从风口送风是对煤气流的第一次分布，采用调整风口径和风口长度来实现。我们希望风速要高，大高炉180～220m/s，以保证风能够吹透炉缸中心。高炉内煤气流二次分布是在软熔带。软熔带宽窄、形状是受风温和矿石的冶金性能等方面所决定的。
2.4.2 低硅铁冶炼
高炉冶炼低硅铁有较好的经济效益。生铁含Si 降低0.1%，可降低炼铁焦比4～5kg/t，生铁产量提高。高炉冶炼低硅铁的条件是原燃料质量要稳定，选择适宜的炉渣碱度（减少在炉温波动时出现短渣现象），波动范围要窄，生产设备运行状态良好，高炉处于稳定顺行状态。如果外界条件不稳定，易造成低硅铁冶炼高炉的炉缸冻结，后果严重。高炉操作采取降低风口前理论燃烧温度，铁水的物理热要充沛（温度在1 500℃左右），而化学热低，含Si 在0.3%～0.4%。
2.4.3 高压操作技术
炉顶煤气压力提高10kPa， 高炉可增产1.9%，焦比约下降3%，有利于冶炼低硅铁。随着顶压的提高，增产的效果会递减。提高顶压之后，高炉的明显反应是促进高炉顺行，波
动减少，使铁矿石进行间接还原向有利方向发展。高压操作是有利于CO 向CO2 方向反应，进而有节焦效果。高压后炉内煤气流的流速会降低，有利于热风中的热量向炉料传递，炉尘的吹出量也降低，有效地提高TRT 的发电量。近年来，高炉炉顶煤气压力得到不断提高，产生了较好的经济效益。
2.4.4 降低高炉热量损失
高炉内热负荷最大的部位是炉腹和炉腰，分别占高炉总热负荷的20%～30%和15%～25%。减少这部分热量损失的办法是要保持高炉生产顺行，避免炉内耐火砖或冷却壁的渣皮脱落；选择好隔热和导热性能优化的耐火砖，以及冷却系统的冷却温度进行优化控制。高炉操作抑制边缘气流过分发展，可以有效地减少高炉的热损失。
2.4.5 提高煤粉燃烧率
大喷吹后，炉腹煤气量大幅增加，又由于焦炭量减少，焦炭自身消耗提供的炉料下降空
间变小，下部压差升高，同时未燃煤粉的增加，易堵塞料柱，使煤气分布紊乱。采用高风温、富氧鼓风与喷吹混合煤粉的综合喷吹，可以改善喷吹煤粉的燃烧条件，提高煤粉燃烧率，增
加其替代焦炭的比例，使燃料得到充分利用。同时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度，弥补增加喷吹煤粉所需的热补偿。高炉根据喷煤量的大小，调整氧气用量在2%～3%，在风温、煤粉极限操作情况下，有效改善了煤粉的燃烧，保持炉内顺行。
3 结束语
综上所述，降低炼铁燃料比是提高高炉利用系数的正确途径，贯彻精料方针，努力实现原燃料质量的稳定，实现高风温、大富氧操作，控制合适的冶炼强度，提高高炉操作水平，可有效地降低燃料比。
参考文献
[1] 储滨 唐培华.宝钢不锈钢2500m~3高炉低燃料比生产实践[J]炼铁,2007.04
[2] 王振山 吴钢生.关于高炉冶炼技术路线的探讨[J]炼铁,2008.03