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展的必然趨勢，也是長遠的目標。實踐證明，高產與降低燃料比之間存在矛盾。在當前鋼鐵產能過剩和利潤微薄甚至虧損的情況下，不管是管理、生產、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，已經成為共識。

　　《高爐煉鐵工藝設計規范》曾經提出“以精料為基礎，高效、優質、低耗、長壽、環保的煉鐵技術方針”（“十字”方針）。現在看來，這也是符合當前節約燃料、節能、降低排放要求的。關于“高效”的解釋，不應只是高產，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、高作業率、長壽、高爐長期高效穩定運行的持續時間等。

圖為正在探討煤粉噴槍改造的操作現場

　　低燃料比要求管理者轉變思想

　　鋼鐵企業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營和節能減排的重要位置。

　　建議在中國鋼鐵工業協會的領導下，成立共同研究降低燃料比的措施的專門組織。協會應該對2003年頒布的《中國鋼鐵工業生產統計指標體系》中煉鐵生產統計指標進行梳理。廢除那些鼓勵過分強化冶煉，阻礙節約資源、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造口實的指標和折算系數（僅折合干焦系數就達11個之多）；補充那些對節能降耗有利的評價指標，如爐腹煤氣量指數等。

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

　　低燃料比對高爐生產提出更高要求

　　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。可是由于過去鋼鐵的匱乏，高爐往往在焦比的高區間內操作；而當今產能過剩，高爐應該轉變到低燃料比的區間操作，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，利用系數大幅度提高。可是煤氣在爐內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座高爐的生產數據，發現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；二是大多數高爐處于“U”字形的過度強化段，找不到谷底；三是有的數據分散找不出規律；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，屢有以高利用系數圖虛名的現象。

　　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來控制強度，避免冶煉強度過高導致燃料比升高的弊病。現在已經有一批高爐的實踐證明，爐腹煤氣量指數也可以理解為煤氣流速存在一定的上限值和合理區間。在生產條件和操作優良高爐的爐腹煤氣量指數在58m/min～66m/min，以不超過66m/min為宜，并非越高越好。國內外指標優秀的大中型高爐的爐腹煤氣量指數幾乎都控制在58m/min～66m/min。

　　落實低燃料比操作必須創造條件

　　長期以來，高冶煉強度的理念已經滲透到高爐管理、生產和設計的方方面面。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。

　　在當前產能過剩的情況下，高爐高強度冶煉、高產不符合調控的需要，正是適當調整高爐的利用系數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在54m/min～62m/min、爐缸面積利用系數在54t/(m2·d)～68t/(m2·d)范圍內較合適，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象，在這種情況下更要堅持精料方針。渣量對高爐產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、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的礦焦比；形成穩定的倒V形軟熔帶；僅僅是在中心狹小區域內流過較多的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；由于中心高溫區碳素溶損反應區域的擴大，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型有利于高爐的強化。

　　對于高爐矮胖內型也要分為兩種情況：一種是改變早期瘦長內型對順行的影響，以及形成操作內型時，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，已經滿足煤氣分布、順行的需要。可是又受到不斷提高容積利用系數的影響，寧愿擴大爐缸，而不愿擴大爐容。中小型高爐已經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，其內型逐漸趨向于厚壁高爐的合理操作內型。由于厚壁高爐在形成操作內型時高爐高度、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。經實踐證明，為了提高利用系數和冶煉強度，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，間接還原是在小于1200℃的爐身區域進行的，盲目地把爐身去掉一截，壓縮了間接還原的區域，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。這是當前高爐生產應該提倡的
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