本钢7号高炉降低燃料比生产实践

摘要：对本钢七号高炉2023年降低燃料比的实践经验进行了总结。认为原料条件的改善、控制合理炉型、优化布料矩阵、合理的送风制度、高风温、高富氧，以及各项制度的合理匹配是本钢七号高炉降低燃料比的主要经验。由于七号高炉改进布料制度，同时上用风温，至1200℃，煤气利用率明显提高，炉况稳定顺行，降低燃料比，各项技术经济指标达到国内先进水平。

关键字： 高炉、顺行、燃料比、煤比

本钢七号高炉（2850m3）于2005年9月13日开炉点火，30个风口，3个铁口。2017年8月大修更换全部冷却壁和炭砖，炉缸采用日本NDK大块炭砖。因炉缸温度过高，2019年4月12日停炉，对炉底、炉缸整体浇注，5月22日开炉后高产运行，技术人员对原燃料条件、操作炉型、布料矩阵、送风制度抛析，到2023年11月总结出了适用于七炉高产低燃比的操作制度。

1原料条件的改善

1.1焦炭质量的提高

高炉燃料比降低，焦炭作用更显著。焦炭在炉内经历摩擦、挤压和化学反应，粒度变化大。焦炭强度差会导致粉末增多，影响高炉透气性和风量接受，限制喷煤。焦炭高温反应性影响热强度，反应性高则热强度低。高灰分焦炭增加溶剂和渣量，降低固定碳含量，恶化透气性，提高燃料比。6月后焦化提升主焦煤比例，焦炭强度提高，为降低高炉燃料比创造条件[1]。

1.2综合入炉品位的提升

综合入炉品位的提升对燃料比的影响是钢铁冶炼过程中重要的优化方向之一。综合入炉品位是指高炉冶炼中使用的含铁原料（如烧结矿、球团矿、块矿等）的平均铁元素含量，其提高意味着单位原料中铁的富集程度更高、脉石杂质更少。减少了高温下分解熔剂所需的额外热量，还改善了高炉内的透气性，使煤气分布更均匀，还原气体利用率提高，从而减少燃料消耗。每增1%可降燃料比6～7㎏/t，助高炉热制度稳定、炉况顺行。

2提高压差控制合理的操作炉型

高炉炼铁过程中，炉内不同高度平面间的煤气静压差（高炉压差）是反映料柱透气性及炉况稳定的关键参数。压差控制对高炉顺行、能耗优化和生产成本控制至关重要。通过调节操作参数平衡煤气与炉料的摩擦、化学反应及气压作用，可维持合理压差范围，在保障高炉稳定运行的同时提升煤气利用率，并形成合理操作炉型。理想状态下，高炉内侧炉墙光滑、渣皮稳定，有利于实现高效、低耗、连续的优质铁水生产。通过控制各种影响因素、及时调整操作参数和控制手段、以及采用大型化高炉等新技术手段，可有效稳定操作炉型，提高炼铁效率与经济性，最终降低生产成本，增强企业竞争力。

3优化布料矩阵

3.1中心和边缘焦炭量的调整

通过操作制度的调整，在保证中心气流的基础上，尝试逐步增加边缘焦炭量，减少中心焦量，从初使布料矩阵  逐步调整为  ，增加边缘的焦炭量，使边缘煤气通道增加，发展稳定的边缘气流，改善料柱的整体透气性，降低压差。同时减小炉料对高炉内衬的磨损，保护良好的操作炉型和冷却壁。减少中心焦炭量，使中心气流更加集中，中心区域缩小，使中心气流更加有力并且稳定，抵抗外围条件波动的能力更强，使高炉长期顺行。

3.2布料角度的改变

减小高炉最外环角度的主要作用是控制和调节边缘气流的强弱，优化炉内气流分布。将布料角度缩小，使炉料的落点远离炉墙，可以增加布料平台宽度，缩小无矿区面积，提高高炉煤气利用率，又可使炉料的较大颗粒滚落到边缘，改善边缘的透气性，使料柱的整体透气性得到改善，有效的降低压差，为进一步降低燃料比创造条件[2]。

4合理的送风制度

4.1高风温的使用

提高高炉风温是降低燃料比、优化生产的关键措施。煤粉喷吹需在风口区吸热，导致理论燃烧温度下降，需通过提高风温进行热补偿（较富氧更经济）。风温每提升100℃，可降燃料比8～15kg/t、升理论燃烧温度60℃，并允许多喷煤30kg/t，同时增强煤粉燃烧效率，保障铁水温度＞1500℃及渣铁流动性。高风温促使软熔带下移、区间收窄，间接还原反应强化，煤气CO利用率提升，单位铁水产气量减少，炉顶温度降低，热损失下降。热风占高炉能耗的16%～19%，属低成本能源，应最大化利用。七炉高炉1～2月通过双热风炉运行实现风温逐月提升，为降耗奠定基础。

4.2 风口面积

风口面积是送风制度的重要参数，对风速﹑鼓风动能以及回旋区深度，都有很大的影响，决定着煤气流初始分布状态和炉缸的活跃程度。风口面积过大风速﹑鼓风动能不够，中心吹不透，中心气流强度不够，炉缸不活跃，边缘气流稳定不住，燃料比﹑燃料比高，冶炼强度低。风口面积过小，影响风量，影响产量。七炉2017年10月大修后风口面积0.3460m2，炉况表现为鼓风动能不足，回旋区深度不够，中心气流不通畅，产量6600～6700t/d，燃料比550～560kg/t之间。2018～2019年一直在缩小风口面积，到2023年5月风口面积缩小到0.3248m2将产量提高到6900t/d以上，同时鼓风动能提高到13000kg.m/s以上，中心气流强且稳定，抵抗外围条件变化的能力明显提高，燃料比和燃料比都有所降低。2024年3月产量达到7000t/d，燃料比和燃料比降到了历史最低水平。

4.3大风量的使用

风量是高炉生产的第一参数，是高炉高产，低耗的第一条件，较高的风量可以提高冶炼强度，稳定煤气流。在风压﹑压差允许的前提下要尽可能的多用风，来疏松料柱，稳定煤气流，降低燃料比。

4.4高富氧率

高炉富氧鼓风是往高炉鼓风中加入工业氧（一般含氧85～99.5%），使鼓风含氧超过大气含量，其目的是提高冶炼强度以增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口前燃烧。鼓风中氧的浓度增加，燃烧单位碳所需的鼓风量减少；鼓风中氮的浓度降低，也使生成的煤气量减少，煤气中CO浓度因此而增大。这些变化，对冶炼过程产生多方面的影响：由于煤气体积小，煤气对炉料下降的阻力也减少，为加大鼓风量、提高冶炼强度创造了条件。理论上每富氧1%，高炉增产4.76%；随鼓风中氧含量的提高，煤气中CO 浓度增加，煤气的还原能力提高，有助于间接还原过程的发展，但因煤气量减少，在某种程度上扩大了低于700℃的区域，又限制了间接还原的发展。所以富氧能否降低燃料消耗，要由实际生产结果来定，不同冶炼条件，结果也不相同；富氧鼓风改变了炉内温度场的分布，其规律与高风温相似，即风口前的理论燃烧温度升高，每富氧1%，理论燃烧温度升高35～45℃。高炉高温区下移，下部高温度和炉顶温度下降，区热交换明显改善，热量集中于炉腹以下。如富氧后冶炼强度不变，则风口回旋区要缩小而影响煤气初始分布，边缘气流将发展。好在富氧以后，冶炼强度总是会提高的，回旋区的缩小就变得不明显了；富氧后，炉顶煤气中N2减少，CO增多，煤气发热量增加；高炉富氧后风口区氧的浓度增加，可以使喷吹煤粉能够更快燃烧，从而提高煤粉燃烧率，减少未燃煤粉量并允许增加喷煤量，因为喷吹大量煤粉后，煤粉的燃烧受风口区氧过剩系数的限制，燃烧不完全甚至逸出炉外；高炉大量喷煤后理论燃烧温度明显降低，如无热补偿将使炉温下降，此时富氧正好提氧高理论燃烧温度，补偿炉缸的热量。一般每富氧1%，可增加喷煤率4%。喷煤可以避免单独富后理论燃烧温度过高引起的各种弊端。可见将富氧鼓风与喷煤相结合可达到取长补短、相得益彰的功效[3]。

5结论

（1）精料是降燃料比的基础七号高炉所使用的焦炭，灰分稳定，冷热态强度好，满足了料柱骨架作用，为降燃料比提供了条件。

（2）合理的操作炉型有利于形成稳定的操作炉型，有利于高炉的强化，燃料比的降低。

（3）布料制度的优化形成合理的炉料平面，使煤气流流在三次分布当中形成强有力的中心气流，稳定的边缘气流，是降低燃料比的关键。

（4）适宜的送风制度，足够的鼓风动能，活跃的炉缸是高炉稳定顺行的基础，在良好顺行的炉况下高风温，高富氧是强化高炉冶炼，降低燃料比的有效方法。

参考文献：

王筱留，高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2004：17，272

刘云彩.现代高炉操作[M].北京：冶金工业出版社，2016：99

周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：367

作者简介

高维平（1980—），男，辽宁省北镇市人，炼铁工程师，2003年毕业于辽宁科技学院冶金系炼钢及铁合金专业，现任职于本钢板材股份有限公司炼铁总厂七炉作业区作业长。