摘  要  为了实现高炉的经济喷吹，本文研究了经济煤比的评价方法，定性地分析了影响高炉经济喷吹的因素；同时根据济钢高炉的喷吹实践，利用数据统计和回归的方法，对不同煤比下的煤粉利用率、燃料比和吨铁燃料成本进行分析，得出了在目前原燃料条件和操作水平下高炉的经济喷煤量；同时，结合目前高炉的外围生产条件，提出了进一步提高高炉经济喷煤量的途径。

关键词  经济煤比  煤粉利用率  燃料比  燃料成本

1  前言

高炉燃料成本约占生铁制造成本的20%-25%左右，研究和分析高炉的经济喷吹量，实现低成本的燃料消耗显得非常重要。高炉生产实践证明，并不是喷吹量越大越好，过大的喷吹量，将会降低煤粉在高炉内的有效利用率，甚至会破坏高炉煤气流的分布，影响高炉稳定顺行，造成燃料成本增加，因此无论从高炉顺行的角度，还是从经济效益方面考虑，高炉煤比必须同自身的原燃料条件和操作水平相适应，只有在高炉稳定顺行的基础上，才能实现经济煤比和低的燃料成本。如何实现经济喷煤量和最低的燃料成本，国内许多厂家对此进行了相关工业实验和研究[1-3]。

2  经济喷煤的评价理论和定性分析

2.1  经济煤比的评价方法

从喷吹煤和焦炭存在价格差的角度看，高炉吨铁喷煤的效益计算公式为：

  （1）式中： 为以煤代焦节约的费用，元/t； 为煤比，kg/t； 为煤焦置换比； 为焦炭价格，元/t； 为煤粉价格，元/t； 为煤焦价格比。

以煤代焦效益最大化时对应的经济喷煤比评价公式：

   （2）一定原燃料条件下，经济喷煤比的评价公式：

  （3）式中： 为吨铁最低燃料成本，元/t； 为焦比（包括焦丁），kg/t； 

2.2  经济煤比的定性分析

通过对评价公式的推导和分析可以发现：

（1）可以从以下两个方面进行对经济煤进行评价，一定原料条件下，以煤代焦效益最大化对应的喷煤量和最低燃料成本对应的喷煤量；

（2）影响喷煤经济性的因素有煤焦置换比、煤焦价格及煤焦价格比；

（3）在煤粉加工费用一定的情况下，煤焦价格比 由喷吹煤和焦碳的市场价格所决定，从公式（1）可看出，只要煤粉和焦炭在炉内的利用置换比高于煤焦价格比，提高煤比就存在效益[4]；

（4）一定原料条件下，最低燃料比下的高炉煤比并不一定对应最低燃料成本下的经济煤比；

（5）在提高煤比的过程中，若能保持炉况稳定顺行，随煤焦价格比 的降低，经济煤比升高。

3  高炉煤比与煤粉在炉内的利用关系

当高炉喷煤量增加到一定程度后，煤粉不能在风口回旋区狭小的空间内充分燃烧，除部分参与高炉内部还原反应和渗碳反应被消耗外，炉内剩余未燃煤粉增多，当未燃煤粉数量超过高炉能够接受的极限水平时，给高炉炉况稳定顺行带来不利影响：（1）大量进入炉渣，以悬浮状存在于炉渣中，导致炉渣粘度升高，严重时造成滴落带渣流不顺和炉缸堆积；（2）大量附着在炉料表面和空隙中，降低料柱的孔隙度，增加高炉料柱阻力，降低炉内透气性和透液性，恶化煤气上升过程中的流体力学条件，导致高炉压差上升。

相关研究和生产实践表明[2,5]，随着煤比的升高，大量未燃煤粉被高速煤气流带出高炉，致使高炉吨铁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炉内的利用率。图1和图2分别为2#高炉和全厂高炉煤比与布袋灰量及含碳量的关系。

从煤的有效利用角度看，2#高炉煤比小于165kg/t可获得较高的利用率，若要保证布袋灰C%小于35%，吨铁布袋灰量<10kg/t，煤比应小于162kg/t。

可以看出，全厂吨铁布袋灰量及其含碳含量均低于2#高炉，说明小高炉的煤粉利用率高于2#高炉，同时可以看出全厂煤比在155~160kg/t可保证较高的利用率。

4  高炉煤比同高炉燃料比的关系

可看出，2#高炉煤比大于150kg/t后，燃料比随着煤比的升高而升高，煤比大于160kg/t时，燃料比随煤比的升高速度明显加快。

看出，全厂高炉煤比控制在120-130kg时，煤比126kg/t对应最低的燃料比；高炉煤比大于140kg/t时，煤比156kg/t对应最低的高炉燃料比；高炉煤比大于156kg/t，随着煤比的升高，燃料比升高。

5  高炉煤比同燃料成本的关系

为了避开市场变动对燃料成本的影响，采用固定煤粉和焦炭价格的方法，进行统计煤比同燃料成本的关系，采用某月煤焦价格比为0.779。

可看出，2#高炉煤比从142kg/t升高162kg/t的过程中，随着煤比的升高，燃料成本呈下降趋势；当煤比高于162kg/t，随着煤比的升高，燃料成本开始升高，煤比大于166 kg/t，燃料成本随着煤比的升高显著升高，因此实现高炉最低燃料成本，煤比控制在162kg/t以下较合算。

可以看出，燃料成本有两个低谷，分别是煤比在120~130kg/t和150~158kg/t，其中煤比在120~130kg/t的阶段是3月份南区磨机大修期间，正常生产条件下，高炉煤比大于140kg/t时，煤比控制在154kg/t，可取得最低的燃料成本，煤比大于156kg/t，燃料成本随煤比的升高明显升高。

从燃料成本与高炉煤比的变化趋势上可以看出：煤比升高，燃料比升高，但是燃料成本并一定升高，同时也验证了，只要煤焦利用置换比大于煤焦价格比，提高煤比就有效益。

6  进一步提高经济喷煤量的措施

高炉经济喷煤量处于不断变化之中，除受市场的变化外，还受原燃料条件、风温、富氧率、品位（渣量）、喷煤工艺和高炉炉况等因素的影响。结合目前高炉的实际生产条件，从以下两个方面着手，提高高炉的经济喷煤量，进一步降低生铁制造成本，提高公司产品的竞争力。

6.1  改善原燃料条件

提高焦炭质量，提高入炉矿品位，改善烧结矿质量等存在较大的难度。通过合理配煤，实现稳定煤粉质量。由于各种原因，公司喷吹用无烟煤品种多，进厂方式多样化，在下站及堆放过程中，无烟煤和低挥发分烟煤混合，由于低挥发份潞安煤同永城煤、西杨村煤等无烟煤的挥发分相差3-4%，不同的煤种未合理搭配混合，造成配煤后煤粉挥发分波动2%左右，入炉煤粉质量的波动，影响煤粉在炉内的有效利用效率，进而影响高炉炉温波动。若将无烟煤和低挥发份烟煤分开堆放，按比例混合，可稳定煤粉质量，提高煤粉在炉内的利用效率，进而提高高炉的经济喷吹量。

6.2  风口均匀喷吹

随着自动喷吹改造和调试的结束，喷吹的瞬时稳定性得到大幅提高，但并不代表风口的均匀喷吹。煤粉进入分配器后，经过各支管达到风口煤枪继而喷入高炉，其均匀性直接影响到高炉炉缸热状态和煤粉的有效利用，良好的均匀性有利于提高经济喷煤量。

3#高炉采取的保证分配器均匀分配和支管等阻损解决风口均匀喷吹的技术应进行推广。在输煤主管末端进人分配器之前采用方形管道。由于煤粉和气体两相流在沿着一定长度的圆管运行后，会出现压力场和速度场不均匀的现象，主要体现为其运行轨迹沿着管道中心线呈螺旋状前进，这种不均匀性会造成管线内出现固态沉积，进入分配器后的煤粉不能均匀的被分配到各支管中，从而引起各支管的喷煤量差异。因此，在进入分配器入口，输送管线竖直段的最后一段采用方形管，避免这种不均匀现象，以保证分配器均匀分配煤粉。在设计分配器至风口的支管道上，将分配器布置在高炉炉顶平台，采用管道等阻损技术，保证各支管从分配器到风口的当量长度相等，实现各风口均匀性误差控制在4%的范围内。

6.3  高炉操作制度的改进

在原燃料条件变差和恶劣天气条件下，如焦炭质量变差和入炉矿石品位降低时，需及时减轻焦炭负荷，避免采用增大喷煤量来保证高炉炉温，料柱透气性变差，高炉吨铁布袋灰量及其C含量增加，煤粉利用率降低，燃料比升高，进而影响到高炉行程的稳定。

7  结语

在目前的原燃料条件下，文中推导的经济煤比的评价方法和结论，与生产实际相符，可以定性的指导生产实践，主要结论如下：

（1）影响喷煤经济性的因素有煤焦置换比、煤焦价格及煤焦价格比。

（2）燃料比升高并不代表燃料成本升高，在煤焦利用置换比大于煤焦价格比时，提高煤比有利于降低燃料成本。

（3）在炉况稳定顺行条件下，经济煤比随煤焦价格比的降低而升高。

（4）在目前的原燃料条件和操作水平下，2#高炉煤比小于162kg/t，全厂煤比控制在154-156kg/t，可实现低的燃料成本。

（5）实现无烟煤和低挥发份烟煤分开堆放，按比例搭配混合，稳定入炉煤粉质量，可改善煤粉利用率，提高经济煤比。

（6）推广等阻损等技术实现高炉风口均匀喷吹，可改善煤粉的有效利用率，提高经济煤比。

8  参考文献

[1]  徐万仁等. 宝钢1号高炉经济喷煤比生产实践[J]. 炼铁,2010(1):29-31.

[2]  张立国等. 鞍钢高炉合理喷吹煤粉实践[J].钢铁研究,2012(6):1-5.

[3]  吕春风等. 天铁高炉经济喷煤量的试验研究[J].炼铁,1998(6):27-30.

[4]  王小艾.宣钢高炉提高烟煤比及煤比生产实践[J].炼铁,2010(2):34-36.

[5]  徐万仁,吴铿.高炉大喷煤时煤粉利用率的研究[J].钢铁,2006(4):10-14.