摘  要  為了實(shí)現(xiàn)高爐的經(jīng)濟(jì)噴吹，本文研究了經(jīng)濟(jì)煤比的評(píng)價(jià)方法，定性地分析了影響高爐經(jīng)濟(jì)噴吹的因素；同時(shí)根據(jù)濟(jì)鋼高爐的噴吹實(shí)踐，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和回歸的方法，對(duì)不同煤比下的煤粉利用率、燃料比和噸鐵燃料成本進(jìn)行分析，得出了在目前原燃料條件和操作水平下高爐的經(jīng)濟(jì)噴煤量；同時(shí)，結(jié)合目前高爐的外圍生產(chǎn)條件，提出了進(jìn)一步提高高爐經(jīng)濟(jì)噴煤量的途徑。

關(guān)鍵詞  經(jīng)濟(jì)煤比  煤粉利用率  燃料比  燃料成本

1  前言

高爐燃料成本約占生鐵制造成本的20%-25%左右，研究和分析高爐的經(jīng)濟(jì)噴吹量，實(shí)現(xiàn)低成本的燃料消耗顯得非常重要。高爐生產(chǎn)實(shí)踐證明，并不是噴吹量越大越好，過(guò)大的噴吹量，將會(huì)降低煤粉在高爐內(nèi)的有效利用率，甚至?xí)茐母郀t煤氣流的分布，影響高爐穩(wěn)定順行，造成燃料成本增加，因此無(wú)論從高爐順行的角度，還是從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，高爐煤比必須同自身的原燃料條件和操作水平相適應(yīng)，只有在高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)煤比和低的燃料成本。如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)噴煤量和最低的燃料成本，國(guó)內(nèi)許多廠家對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)工業(yè)實(shí)驗(yàn)和研究[1-3]。

2  經(jīng)濟(jì)噴煤的評(píng)價(jià)理論和定性分析

2.1  經(jīng)濟(jì)煤比的評(píng)價(jià)方法

從噴吹煤和焦炭存在價(jià)格差的角度看，高爐噸鐵噴煤的效益計(jì)算公式為：

  （1）式中： 為以煤代焦節(jié)約的費(fèi)用，元/t； 為煤比，kg/t； 為煤焦置換比； 為焦炭?jī)r(jià)格，元/t； 為煤粉價(jià)格，元/t； 為煤焦價(jià)格比。

以煤代焦效益最大化時(shí)對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)噴煤比評(píng)價(jià)公式：

   （2）一定原燃料條件下，經(jīng)濟(jì)噴煤比的評(píng)價(jià)公式：

  （3）式中： 為噸鐵最低燃料成本，元/t； 為焦比（包括焦丁），kg/t； 

2.2  經(jīng)濟(jì)煤比的定性分析

通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)公式的推導(dǎo)和分析可以發(fā)現(xiàn)：

（1）可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行對(duì)經(jīng)濟(jì)煤進(jìn)行評(píng)價(jià)，一定原料條件下，以煤代焦效益最大化對(duì)應(yīng)的噴煤量和最低燃料成本對(duì)應(yīng)的噴煤量；

（2）影響噴煤經(jīng)濟(jì)性的因素有煤焦置換比、煤焦價(jià)格及煤焦價(jià)格比；

（3）在煤粉加工費(fèi)用一定的情況下，煤焦價(jià)格比 由噴吹煤和焦碳的市場(chǎng)價(jià)格所決定，從公式（1）可看出，只要煤粉和焦炭在爐內(nèi)的利用置換比高于煤焦價(jià)格比，提高煤比就存在效益[4]；

（4）一定原料條件下，最低燃料比下的高爐煤比并不一定對(duì)應(yīng)最低燃料成本下的經(jīng)濟(jì)煤比；

（5）在提高煤比的過(guò)程中，若能保持爐況穩(wěn)定順行，隨煤焦價(jià)格比 的降低，經(jīng)濟(jì)煤比升高。

3  高爐煤比與煤粉在爐內(nèi)的利用關(guān)系

當(dāng)高爐噴煤量增加到一定程度后，煤粉不能在風(fēng)口回旋區(qū)狹小的空間內(nèi)充分燃燒，除部分參與高爐內(nèi)部還原反應(yīng)和滲碳反應(yīng)被消耗外，爐內(nèi)剩余未燃煤粉增多，當(dāng)未燃煤粉數(shù)量超過(guò)高爐能夠接受的極限水平時(shí)，給高爐爐況穩(wěn)定順行帶來(lái)不利影響：（1）大量進(jìn)入爐渣，以懸浮狀存在于爐渣中，導(dǎo)致?tīng)t渣粘度升高，嚴(yán)重時(shí)造成滴落帶渣流不順和爐缸堆積；（2）大量附著在爐料表面和空隙中，降低料柱的孔隙度，增加高爐料柱阻力，降低爐內(nèi)透氣性和透液性，惡化煤氣上升過(guò)程中的流體力學(xué)條件，導(dǎo)致高爐壓差上升。

相關(guān)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明[2,5]，隨著煤比的升高，大量未燃煤粉被高速煤氣流帶出高爐，致使高爐噸鐵布袋灰量及布袋灰含碳量增多，布袋灰量及含碳量可以反映出煤粉在高爐內(nèi)的利用率。圖1和圖2分別為2#高爐和全廠高爐煤比與布袋灰量及含碳量的關(guān)系。

從煤的有效利用角度看，2#高爐煤比小于165kg/t可獲得較高的利用率，若要保證布袋灰C%小于35%，噸鐵布袋灰量<10kg/t，煤比應(yīng)小于162kg/t。

可以看出，全廠噸鐵布袋灰量及其含碳含量均低于2#高爐，說(shuō)明小高爐的煤粉利用率高于2#高爐，同時(shí)可以看出全廠煤比在155~160kg/t可保證較高的利用率。

4  高爐煤比同高爐燃料比的關(guān)系

可看出，2#高爐煤比大于150kg/t后，燃料比隨著煤比的升高而升高，煤比大于160kg/t時(shí)，燃料比隨煤比的升高速度明顯加快。

看出，全廠高爐煤比控制在120-130kg時(shí)，煤比126kg/t對(duì)應(yīng)最低的燃料比；高爐煤比大于140kg/t時(shí)，煤比156kg/t對(duì)應(yīng)最低的高爐燃料比；高爐煤比大于156kg/t，隨著煤比的升高，燃料比升高。

5  高爐煤比同燃料成本的關(guān)系

為了避開(kāi)市場(chǎng)變動(dòng)對(duì)燃料成本的影響，采用固定煤粉和焦炭?jī)r(jià)格的方法，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)煤比同燃料成本的關(guān)系，采用某月煤焦價(jià)格比為0.779。

可看出，2#高爐煤比從142kg/t升高162kg/t的過(guò)程中，隨著煤比的升高，燃料成本呈下降趨勢(shì)；當(dāng)煤比高于162kg/t，隨著煤比的升高，燃料成本開(kāi)始升高，煤比大于166 kg/t，燃料成本隨著煤比的升高顯著升高，因此實(shí)現(xiàn)高爐最低燃料成本，煤比控制在162kg/t以下較合算。

可以看出，燃料成本有兩個(gè)低谷，分別是煤比在120~130kg/t和150~158kg/t，其中煤比在120~130kg/t的階段是3月份南區(qū)磨機(jī)大修期間，正常生產(chǎn)條件下，高爐煤比大于140kg/t時(shí)，煤比控制在154kg/t，可取得最低的燃料成本，煤比大于156kg/t，燃料成本隨煤比的升高明顯升高。

從燃料成本與高爐煤比的變化趨勢(shì)上可以看出：煤比升高，燃料比升高，但是燃料成本并一定升高，同時(shí)也驗(yàn)證了，只要煤焦利用置換比大于煤焦價(jià)格比，提高煤比就有效益。

6  進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)噴煤量的措施

高爐經(jīng)濟(jì)噴煤量處于不斷變化之中，除受市場(chǎng)的變化外，還受原燃料條件、風(fēng)溫、富氧率、品位（渣量）、噴煤工藝和高爐爐況等因素的影響。結(jié)合目前高爐的實(shí)際生產(chǎn)條件，從以下兩個(gè)方面著手，提高高爐的經(jīng)濟(jì)噴煤量，進(jìn)一步降低生鐵制造成本，提高公司產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

6.1  改善原燃料條件

提高焦炭質(zhì)量，提高入爐礦品位，改善燒結(jié)礦質(zhì)量等存在較大的難度。通過(guò)合理配煤，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定煤粉質(zhì)量。由于各種原因，公司噴吹用無(wú)煙煤品種多，進(jìn)廠方式多樣化，在下站及堆放過(guò)程中，無(wú)煙煤和低揮發(fā)分煙煤混合，由于低揮發(fā)份潞安煤同永城煤、西楊村煤等無(wú)煙煤的揮發(fā)分相差3-4%，不同的煤種未合理搭配混合，造成配煤后煤粉揮發(fā)分波動(dòng)2%左右，入爐煤粉質(zhì)量的波動(dòng)，影響煤粉在爐內(nèi)的有效利用效率，進(jìn)而影響高爐爐溫波動(dòng)。若將無(wú)煙煤和低揮發(fā)份煙煤分開(kāi)堆放，按比例混合，可穩(wěn)定煤粉質(zhì)量，提高煤粉在爐內(nèi)的利用效率，進(jìn)而提高高爐的經(jīng)濟(jì)噴吹量。

6.2  風(fēng)口均勻噴吹

隨著自動(dòng)噴吹改造和調(diào)試的結(jié)束，噴吹的瞬時(shí)穩(wěn)定性得到大幅提高，但并不代表風(fēng)口的均勻噴吹。煤粉進(jìn)入分配器后，經(jīng)過(guò)各支管達(dá)到風(fēng)口煤槍繼而噴入高爐，其均勻性直接影響到高爐爐缸熱狀態(tài)和煤粉的有效利用，良好的均勻性有利于提高經(jīng)濟(jì)噴煤量。

3#高爐采取的保證分配器均勻分配和支管等阻損解決風(fēng)口均勻噴吹的技術(shù)應(yīng)進(jìn)行推廣。在輸煤主管末端進(jìn)人分配器之前采用方形管道。由于煤粉和氣體兩相流在沿著一定長(zhǎng)度的圓管運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)不均勻的現(xiàn)象，主要體現(xiàn)為其運(yùn)行軌跡沿著管道中心線呈螺旋狀前進(jìn)，這種不均勻性會(huì)造成管線內(nèi)出現(xiàn)固態(tài)沉積，進(jìn)入分配器后的煤粉不能均勻的被分配到各支管中，從而引起各支管的噴煤量差異。因此，在進(jìn)入分配器入口，輸送管線豎直段的最后一段采用方形管，避免這種不均勻現(xiàn)象，以保證分配器均勻分配煤粉。在設(shè)計(jì)分配器至風(fēng)口的支管道上，將分配器布置在高爐爐頂平臺(tái)，采用管道等阻損技術(shù)，保證各支管從分配器到風(fēng)口的當(dāng)量長(zhǎng)度相等，實(shí)現(xiàn)各風(fēng)口均勻性誤差控制在4%的范圍內(nèi)。

6.3  高爐操作制度的改進(jìn)

在原燃料條件變差和惡劣天氣條件下，如焦炭質(zhì)量變差和入爐礦石品位降低時(shí)，需及時(shí)減輕焦炭負(fù)荷，避免采用增大噴煤量來(lái)保證高爐爐溫，料柱透氣性變差，高爐噸鐵布袋灰量及其C含量增加，煤粉利用率降低，燃料比升高，進(jìn)而影響到高爐行程的穩(wěn)定。

7  結(jié)語(yǔ)

在目前的原燃料條件下，文中推導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)煤比的評(píng)價(jià)方法和結(jié)論，與生產(chǎn)實(shí)際相符，可以定性的指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，主要結(jié)論如下：

（1）影響噴煤經(jīng)濟(jì)性的因素有煤焦置換比、煤焦價(jià)格及煤焦價(jià)格比。

（2）燃料比升高并不代表燃料成本升高，在煤焦利用置換比大于煤焦價(jià)格比時(shí)，提高煤比有利于降低燃料成本。

（3）在爐況穩(wěn)定順行條件下，經(jīng)濟(jì)煤比隨煤焦價(jià)格比的降低而升高。

（4）在目前的原燃料條件和操作水平下，2#高爐煤比小于162kg/t，全廠煤比控制在154-156kg/t，可實(shí)現(xiàn)低的燃料成本。

（5）實(shí)現(xiàn)無(wú)煙煤和低揮發(fā)份煙煤分開(kāi)堆放，按比例搭配混合，穩(wěn)定入爐煤粉質(zhì)量，可改善煤粉利用率，提高經(jīng)濟(jì)煤比。

（6）推廣等阻損等技術(shù)實(shí)現(xiàn)高爐風(fēng)口均勻噴吹，可改善煤粉的有效利用率，提高經(jīng)濟(jì)煤比。

8  參考文獻(xiàn)

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