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4 2 高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)4,2,1。高爐設(shè)計(jì)選用的年平均有效容積利用系數(shù).爐缸面積利用系數(shù)、燃料比,焦比、爐腹煤氣量指數(shù)等主要設(shè)計(jì)指標(biāo)。應(yīng)根據(jù)原料、燃料條件、風(fēng)溫 富氧率.高爐裝備水平等綜合因素、并參照條件基本相同 而操作較好的高爐的生產(chǎn)指標(biāo)來(lái)選取,1.利用系數(shù)，燃料比和焦比.根據(jù)中國(guó)金屬學(xué)會(huì)和煉鐵信息網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。按高爐爐容級(jí)別列出了近年來(lái)各高爐的利用系數(shù),焦比和燃料比的數(shù)據(jù).見(jiàn)表14.表17.表14,4000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù),燃料比和焦比.含小塊焦、表15，3000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù) 燃料比和焦比表16。2000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù)、燃料比和焦比表17.1000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù)，燃料比和焦比 在對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后。得知1000m3級(jí)和2000m3高爐的利用系數(shù)參差不齊.生產(chǎn)條件不同,原燃料質(zhì)量差距大，不見(jiàn)得能與3000m3級(jí)和4000m3級(jí)高爐媲美、我國(guó)的能源、礦產(chǎn)資源和環(huán)境狀況對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已構(gòu)成嚴(yán)重的制約、高爐煉鐵應(yīng)把節(jié)約資源和能源作為基點(diǎn) 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的高爐。切實(shí)走新型煉鐵工業(yè)的發(fā)展道路 堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展。清潔發(fā)展、安全發(fā)展。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,制約我國(guó)高爐指標(biāo)改善的主要因素是高爐燃料比高，大型高爐的優(yōu)勢(shì)在于燃料比較低 各級(jí)高爐的燃料比統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖5 圖5、高爐爐容與燃料比的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總體上，我國(guó)煉鐵技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列.企業(yè)之間技術(shù)水平差距大。大多數(shù)企業(yè)在高爐壽命，能耗指標(biāo),燃料比，以及設(shè)備效用率等方面，仍與世界先進(jìn)水平存在一定的差距，我國(guó)是能源和焦煤缺乏的國(guó)家，在降低燃料比,焦比。能耗指標(biāo)方面必須引起煉鐵界的高度重視,重視優(yōu)化能耗指標(biāo)應(yīng)當(dāng)超過(guò)對(duì)利用系數(shù)的追求、2.爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和利用系數(shù)，由于提高爐腹煤氣量是強(qiáng)化高爐冶煉的手段之一，因此必須說(shuō)明它具有兩面性 噸鐵爐腹煤氣量與燃料比、能源介質(zhì)的消耗密切相關(guān)，為了獲得良好的高爐能耗指標(biāo)必須減少噸鐵爐腹煤氣量，而提高爐腹煤氣量指數(shù)將提高爐內(nèi)煤氣的流速和阻力損失.過(guò)分提高爐內(nèi)煤氣流速將影響高爐順行，并招致煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間過(guò)短、使得爐頂煤氣利用率下降、燃料比上升。為了研究合適的最大爐腹煤氣量指數(shù)和日常操作采用的爐腹煤氣量指數(shù)，規(guī)范編制組廣泛征集一些高爐操作較好時(shí)期 有關(guān)高爐強(qiáng)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。表18為爐腹煤氣量指數(shù)與其他高爐操作指標(biāo)的關(guān)系 表18 某些高爐的主要指標(biāo) 根據(jù)表18中的高爐操作指標(biāo)做成爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系圖、見(jiàn)圖6、圖6.各高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和有效容積利用系數(shù)的回歸曲線匯總圖、由表18和圖6可知 1 大部分操作指標(biāo)較好的高爐日最大爐腹煤氣量指數(shù)在68m min以下、特別是大型高爐的爐腹煤氣量指數(shù)基本上在66m。min以下，爐腹煤氣量指數(shù)較高的高爐燃料比也較高.2、高爐的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比均呈、U,字形的關(guān)系、存在最低點(diǎn)，大多數(shù)高爐經(jīng)常操作點(diǎn)是處于,U、字形右側(cè)的上升段上.說(shuō)明高爐還有降低燃料比的潛力，3。燃料比回歸曲線的最低點(diǎn)在500kg，t以下的高爐平均爐腹煤氣量指數(shù)均在60m，min左右 回歸的燃料比最低點(diǎn)隨著爐腹煤氣量指數(shù)而升高時(shí) 最低燃料比的數(shù)值也上升、而不是下降，說(shuō)明控制爐腹煤氣量指數(shù)對(duì)降低燃料比有利。對(duì)高爐操作也有重要意義、4，高爐利用系數(shù)呈相反的趨勢(shì),也存在最高點(diǎn).而且較高的爐腹煤氣量指數(shù)操作的高爐數(shù)據(jù)在回歸時(shí)，不得不刪除較多的因爐況波動(dòng)使得容積利用系數(shù)低于1。7t，m3，d?；蛘呷剂媳扰既簧仙?0kg、t的日平均數(shù)據(jù).例如.有的高爐一段時(shí)期爐腹煤氣量過(guò)高操作數(shù)據(jù)波動(dòng)太大,而無(wú)法作出回歸曲線的情況,見(jiàn)圖7,d,圖7 幾種高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和有效容積利用系數(shù)之間的關(guān)系、由圖7可知,前兩種類(lèi)型的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系呈.U，字形 存在最低點(diǎn) 由圖7.a。7.b、可知，形成。U.字形的兩翼中的左翼 即爐腹煤氣量指數(shù)較低的那側(cè)是由于爐況波動(dòng)所造成燃料比的上升,因此左翼有其偶然性.形成、U 字形的兩翼中的右翼 即爐腹煤氣量指數(shù)較高的那側(cè)是由于爐內(nèi)煤氣流速上升。含鐵原料與煤氣的接觸條件變差引起燃料比的上升,從圖7。a.可知.第一種，爐腹煤氣量指數(shù)控制的范圍比較合理。爐況波動(dòng)的概率低。爐況穩(wěn)定。利用系數(shù)的波動(dòng)范圍小,燃料比低。即使達(dá)到最高爐腹煤氣量指數(shù)時(shí)燃料比的上升也不多,這也證明爐腹煤氣量不宜高于66m。min，這種操作方式應(yīng)該是當(dāng)前降低燃料比,降低能源消耗,降低成本的主流、由圖7、b、可知、第二種.爐腹煤氣量指數(shù)較高.大多數(shù)時(shí)間在高爐腹煤氣量指數(shù)條件下操作。爐況容易波動(dòng) 燃料比較高.所舉實(shí)例是較早時(shí)期G高爐的數(shù)據(jù),目的有兩個(gè),一是那時(shí)剛采用爐腹煤氣量指數(shù)控制高爐操作、應(yīng)用得還不夠熟練 當(dāng)時(shí)是由過(guò)去盲目追求高冶煉強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾暯档腿剂媳群统杀镜倪^(guò)渡階段，二是那時(shí)的原料質(zhì)量比較高 可以說(shuō)明忽視控制爐腹煤氣量指數(shù)也是引起燃料比較高的原因之一，由圖7,c。可知 第三種情況企圖高強(qiáng)度冶煉、其結(jié)果爐況波動(dòng).高爐不接受風(fēng)量.經(jīng)常因爐況不順加空焦,燃料比升高 采用這種操作方式的高爐已經(jīng)很少、因此我們推薦采用第一種類(lèi)型的操作.控制爐腹煤氣量指數(shù)，控制爐內(nèi)煤氣流速進(jìn)行操作。我們將各廠提供的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行了整理。對(duì)爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比等日平均數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸.得到圖8,回歸的結(jié)果可以分為三種類(lèi)型 第一種類(lèi)型合理控制爐腹煤氣量.見(jiàn)表18中的N1、N2，Q1、Q2 N4。H1，H2.Q3 M1，M2和N5高爐 占一半以上高爐的燃料比較低達(dá)到本規(guī)范表4.2，1的要求，目前用這種類(lèi)型操作的高爐越來(lái)越多，以H1號(hào)3200m3高爐為代表、第二種類(lèi)型爐腹煤氣量偏高,這種類(lèi)型的高爐比較多約占表18中高爐數(shù)目的一半 并且在2000m3級(jí)高爐多一些 有些高爐的燃料比超過(guò)了規(guī)范表4,3.1的規(guī)定。以C1高爐為代表.第三種類(lèi)型。過(guò)去用冶煉強(qiáng)度來(lái)衡量高爐的強(qiáng)化程度時(shí)、現(xiàn)在已經(jīng)很少見(jiàn)到了 目前大多數(shù)高爐已經(jīng)較好地控制了爐腹煤氣量指數(shù) 以T3 3高爐為代表。由表18的數(shù)據(jù)來(lái)看 除了2000m3級(jí)高爐的強(qiáng)化程度變化比較大以外.其他級(jí)別的高爐絕大部分日平均爐腹煤氣量都控制在60m min左右 由于2000m3級(jí)高爐的氣體動(dòng)力學(xué)條件有利。并且受小型高爐影響比較大,許多廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)要求向小型高爐看齊,因此爐腹煤氣量指數(shù)的高低參差不齊,因此有必要對(duì)2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系進(jìn)行分析。從中尋找一些規(guī)律，圖8為2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系 回歸結(jié)果表明所有高爐的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系都呈、U。字形的規(guī)律 為了使?fàn)t腹煤氣量指數(shù)與燃料比和利用系數(shù)的關(guān)系更明顯。在圖8中將各高爐.U，字形回歸曲線最低燃料比的點(diǎn)用方框紅點(diǎn)表示.圓形綠色為各高爐操作期間日平均燃料比的位置。右上角的黑色圓點(diǎn)為高爐操作期間的日平均有效容積利用系數(shù)。圖8.2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系。由圖8可以得到以下結(jié)論。1.從回歸曲線的最低燃料比和操作的燃料比的分布來(lái)看,在爐腹煤氣量指數(shù)54m，min，62m,min的區(qū)間內(nèi)最低點(diǎn)上升得比較緩慢,燃料比的最低值一般出現(xiàn)在爐腹煤氣量指數(shù)60m min左右,而爐腹煤氣量指數(shù)小于64m。min時(shí).U，字形曲線的最低燃料比上升得很不明顯 爐腹煤氣量指數(shù)由54m、min增加到64m min最低燃料比的增加量在10kg、t以內(nèi)。2，在爐腹煤氣量指數(shù)在63m。min、64m、min左右有明顯變化，超過(guò)64m,min燃料比迅速抬升。并且上下波動(dòng)比較大。操作點(diǎn)變得混亂。3，不但單個(gè)高爐的燃料比與爐腹煤氣量指數(shù)符合一定的規(guī)律、各高爐，U。字形回歸曲線的最低燃料比.隨爐腹煤氣量指數(shù)的上升存在一個(gè)突變說(shuō)明、控制爐腹煤氣量是降低燃料比的重要手段之一.4、圖中黑色圓點(diǎn)為高爐爐腹煤氣量指數(shù)與有效容積利用系數(shù)的關(guān)系。在總體上，隨著平均爐腹煤氣量指數(shù)上升、平均利用系數(shù)并沒(méi)有上升、基本上持平、因此單純用提高爐腹煤氣量來(lái)強(qiáng)化高爐,并沒(méi)有得到任何效果 反而引起燃料比。能耗的上升，綜合以上調(diào)研的結(jié)果證明、本規(guī)范表4。2、1規(guī)定的爐腹煤氣量指數(shù)范圍是正確的,可以采用表中的爐腹煤氣量指數(shù)值作為高爐正常的操作控制范圍，為了說(shuō)明在爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比呈.U、字形曲線中，隨著爐腹煤氣量指數(shù)升高燃料比升高的原因 我們對(duì)高爐煤氣利用率ηco與爐腹煤氣量指數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了回歸 現(xiàn)舉例如下、圖9為H2高爐爐腹煤氣量指數(shù)與爐頂煤氣利用率ηco的關(guān)系，正如前面圖7、a.和圖9 a,所示H2高爐的燃料比低是由于爐頂煤氣的利用率ηco高的緣故,其平均煤氣利用率達(dá)到了50、32，即使在回歸期間最高的爐腹煤氣量指數(shù)為65.53m、min.仍然在合適的范圍內(nèi)、煤氣利用率ηco仍達(dá)到了49、50,圖9.b.所示的Q2高爐,煤氣利用率在爐腹煤氣量指數(shù)為58m，min左右達(dá)到最高點(diǎn).約50。5 煤氣利用率的最高點(diǎn)正好與回歸得到的燃料比最低點(diǎn)位于爐腹煤氣量指數(shù)58.78m,min處相對(duì)應(yīng)，而且煤氣利用率隨爐腹煤氣量指數(shù)的上升迅速下降還可以解釋圖9中Q2高爐的燃料比隨著爐腹煤氣量上升迅速上升的原因 圖9，高爐爐腹煤氣量指數(shù)與爐頂煤氣利用率ηco的關(guān)系。然而,G高爐日常操作的爐腹煤氣量指數(shù)比較高,流速比較高.煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短 爐料與煤氣的接觸條件變差.在爐腹煤氣量高的區(qū)域、燃料比升高的同時(shí)爐頂煤氣利用率下降 其次，爐內(nèi)的煤氣流量多，爐料下降的阻力比較高 為了讓大量的煤氣較順暢地通過(guò)料柱 就必須采取疏松邊緣或者中心的布料措施、也使煤氣的利用率降低、目前雖然大家都認(rèn)識(shí)到控制爐腹煤氣量指數(shù)的重要性?？墒翘岣呃孟禂?shù)的想法仍然誘惑著許多管理者.所以尚存在強(qiáng)化程度過(guò)高的傾向.這是使得爐頂煤氣利用率下降、燃料比有上升的重要因素,根據(jù)以上調(diào)研的結(jié)果證明，本規(guī)范規(guī)定的年平均爐腹煤氣量指數(shù)是合適的,本規(guī)范研究了歷年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 規(guī)定的設(shè)計(jì)年平均有效容積利用系數(shù)和爐缸面積利用系數(shù)應(yīng)該是正常年份所能達(dá)到的 為了能較早的回收投資,必須有較高的利用系數(shù)、因此設(shè)定了下限值,在改善了原料，燃料的條件下、高爐的年平均利用系數(shù)仍然存在著上限值 本規(guī)范設(shè)定了年平均利用系數(shù)的上限值 只要降低燃料比、完全能夠取得更高的利用系數(shù),本規(guī)范設(shè)置上限值的目的是為了克服過(guò)高的年平均利用系數(shù)引起的如下弊端 1.對(duì)全面貫徹高爐煉鐵的技術(shù)方針不利 如果過(guò)分強(qiáng)化來(lái)提高利用系數(shù)、而不是以降低燃料比的方式來(lái)提高利用系數(shù)。不符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的要求 不符合鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路、2 不利于煉鐵車(chē)間綜合設(shè)備能力的發(fā)揮,設(shè)計(jì)過(guò)程一般根據(jù)總體規(guī)模先定產(chǎn)量 高爐的上料能力、送風(fēng)系統(tǒng)和煤氣除塵系統(tǒng)的能力,渣鐵處理系統(tǒng)的能力等.都是直接按鐵產(chǎn)量定的,唯有爐容有較大彈性.高爐本體的投資在總投資中的比重一般為10 15 在設(shè)計(jì)時(shí)很有必要考慮設(shè)備綜合能力的利用效率。防止出現(xiàn) 大馬拉小車(chē)，現(xiàn)象。3，不利于企業(yè)的生產(chǎn)平衡，使高爐生產(chǎn)始終處于被動(dòng)狀態(tài)。煉鐵經(jīng)常處于生產(chǎn)的,瓶頸,使得整個(gè)企業(yè)的投資和設(shè)備能力難以發(fā)揮 4 從我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策和能源政策來(lái)看。首先要抓的是降低能耗 利用系數(shù)將在次要位置,只有以降低能耗而得到的高利用系數(shù)才是科學(xué)的，5、在本規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)年平均爐腹煤氣量指數(shù)能夠把設(shè)計(jì)年平均有效容積利用系數(shù)和爐缸面積利用系數(shù)和燃料比聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)完整的指標(biāo)體系、6 過(guò)高的利用系數(shù)將導(dǎo)致燃料比。能耗上升、高爐壽命縮短.對(duì)降低成本不利。高爐按適宜爐腹煤氣量來(lái)強(qiáng)化高爐操作、可實(shí)現(xiàn)最佳指標(biāo) 近年日本高爐指標(biāo)證明了按爐腹煤氣量操作的合理性,表19。近年來(lái)日本高爐指標(biāo)?？傊?設(shè)計(jì)要反對(duì)設(shè)定過(guò)高的 不易到達(dá)的利用系數(shù)，造成能力的長(zhǎng)期積壓.避免在低的設(shè)備效用率，高的空運(yùn)轉(zhuǎn)率下運(yùn)行.防止寬打窄用 4.2,2，為了與鋼鐵企業(yè)其他生產(chǎn)單元相銜接、與國(guó)外高爐指標(biāo)相一致，為了生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的方便。本規(guī)范采用作業(yè)率.而不采用原蘇聯(lián)的年工作日數(shù).過(guò)去對(duì)規(guī)定工作日數(shù)的定義為日歷日數(shù)減掉大。中修休風(fēng)日數(shù) 高爐壽命已經(jīng)延長(zhǎng)至15年以上 并取消了中修、高爐大修又取決于生產(chǎn)組織和大修規(guī)模等不確定因素。因此無(wú)法分?jǐn)偟矫磕曛小?，2，3 高爐應(yīng)保持在合適的利用系數(shù)下操作。以達(dá)到績(jī)效的最佳化，高爐的強(qiáng)化,生產(chǎn)能力的提高主要依靠改善原料，燃料條件,降低燃料比和焦比,以及提高爐頂壓力，提高富氧率降低單位生鐵爐腹煤氣量和鼓風(fēng)量來(lái)達(dá)到。R廠高爐就是以此理念進(jìn)行設(shè)計(jì)的,高爐在不同利用系數(shù)下操作。對(duì)應(yīng)有不同的操作指標(biāo)。設(shè)計(jì)R廠2號(hào)高爐時(shí)采用的操作指標(biāo)見(jiàn)表20。表20.R廠2號(hào)高爐原設(shè)計(jì)的操作水平