给高炉“施压”能够带来更好的效益，这从生产实践中已经得到证实。高压操作不仅促进了高炉操作水平和生产效率的提高，还能起到提高煤气利用率、降低焦比、促进低硅冶炼、减少粉尘排放等节能减排效果。高压操作是值得鼓励的，但是不同生产条件的高炉承受的压力也是有限制的。高炉高压操作有哪些阻碍?应注意哪些问题?如何避免高炉“压力山大”?本期我们一起来关注这些问题。

　　高炉炉顶压力超过30kPa的操作为高压操作，近年来我国在炉顶高压操作方面已经取得了很大的进步。当前我国大中型高炉的炉顶压力普遍在0.20MPa以上，高压操作在强化冶炼的同时，还能提高煤气利用率、降低焦比、促进低硅铁水冶炼、减少粉尘吹出量，所带来的节能效益是显著的。据测算，一座年产250万吨铁水的大型高炉，顶压从0.20MPa提高到0.23MPa，一年大约可节约3.727万吨标准煤，带来3000多万元的经济效益。

　　国内外高压操作概况

　　高炉炉顶压力早年主要受到炉顶装料设备的制约，一直处于很低的水平。从1970年开始，由于采用无料钟装料设备技术，炉顶压力逐步达到0.10MPa及以上，美国、日本、前苏联、西欧等发展较快，先后达到0.15MPa~0.25MPa。而我国发展相对较慢，1956年鞍山钢铁公司9号高炉率先采用高压操作，虽然到1990年高压高炉的生铁产量占全国高炉总产量的60%以上，尤其是1000m3级以上的高炉均已实现了高压操作，但顶压水平基本在0.10MPa~0.17MPa。

　　随着炉顶设备的发展，近年来我国已有了很大的提高，在上世纪80年代末期仅有宝钢炉顶压力突破0.20MPa，而现今2000m3级以上的高炉一般都在0.20MPa以上，特大型高炉的炉顶设备设计压力可达0.30MPa，目前国内操作压力最高为0.27MPa左右。世界特大型高炉炉顶压力见附表。

　　高压操作带来节能效益

　　提高煤气利用率，降低焦比。高炉炉内煤气流速的大小直接影响到料柱的阻力和煤气的利用率，提高炉顶操作压力可以降低炉内煤气流速，使煤气与料层充分接触而提高煤气的利用率。具体原因在于，在煤气量不变的前提下，炉顶压力提高后，煤气体积缩小，煤气上升速度降低，增加了矿石与煤气的接触时间，有利于矿石的还原;煤气体积缩小后，单位体积的CO含量显著提高，CO还原氧化铁的动力学条件得到显著改善，使间接还原得到充分发展，不仅提高高炉的生产率，还能够有效降低高炉的能耗。目前国内宝钢高炉炉顶操作压力一般维持在0.23MPa以上，煤气中CO的利用率达到51%的高水平。国内某3000m3级高炉的煤气利用率平均也达到了49%以上，在顶压提高到230kPa后，煤气利用率接近50%。

　　高压操作在降低煤气流速的同时，由于炉内高压对风口前的一次气流分布具有调节作用，有利于提高煤气利用率，降低燃料比。据统计，炉顶煤气CO2含量增加1%，可降低燃料比约20kg/t。早期当炉顶操作压力在较低水平的情况下，每提高炉顶压力0.01MPa，可降低燃料比约1%~2%，但现代高炉炉顶压力已经提高到0.15MPa~0.25MPa，顶压进一步提高所带来的节耗效果有所减弱，每提高炉顶压力0.01MPa，降低燃料比的幅度在1%以下。国内某高炉顶压每提高1kPa，燃料比平均可以降低0.54kg/t。该高炉以年产250万吨铁水计算，顶压从0.20MPa提高到0.23MPa，每年可降低燃料消耗约折合3.6万吨标准煤。

　　另外，在采用大喷吹后，提高炉顶压力也是提高煤粉燃烧率的重要技术措施。炉顶煤气压力提高后，煤气流速减小，煤粉在炉内燃烧的时间延长，煤气压力差降低。据测算，煤粉在炉缸的燃烧时间为0.01s~0.04s，其加热速度为103K/s~106K/s。煤气流速降低后，煤粉燃烧更为充分，有利于提高煤比、降低焦比。而且压力提高后改善了料柱透气性，使料柱能够接受更多的煤量，也有利于提高煤比、降低焦比。

　　提高高炉透气性，增加产量。一方面，提高炉顶操作压力，炉内煤气流速降低，料柱阻力损失降低，使风压和顶压的压差(全压差)减小;另一方面，作用于炉料的浮力也相应降低，炉料容易下行，因而也有利于炉况的稳定顺行。在高炉能够稳定顺行的前提下，此举能够进一步提高焦炭负荷，从而降低焦比。

　　同时，高炉顺行时能够通过更多的炉腹煤气量，使生铁产量提高。当炉顶压力较低时(小于0.15MPa)，通过经验公式计算，每提高炉顶压力0.01MPa，大约可增加风量3%，也就是说在焦比不变的情况下，产量提高3%左右。但是随着风量的逐步提高，煤气发生量也随之增大，煤气流速增大，煤气通过料柱阻损增大。

　　当风量超过一定界限时，高炉下部渣铁在滴落带的滞留量增加，导致透气性阻力系数K值升高，高炉会出现难行、管道甚至悬料等严重炉况。因此，当炉顶压力较高时(大于0.15MPa)，每提高炉顶压力0.01MPa，产量提高的幅度减小，为1.1%±0.2%左右。

　　提高TRT(高炉煤气余压透平发电装置)发电能力。现今炉顶TRT回收发电量能够达到高炉风机耗电的30%以上。在风机机型已定的情况下，风机的耗电量受风压的影响不大，而提高顶压、降低全压差后，TRT的发电量增加。TRT对余压的压力能几乎可以全部回收，当顶压从0.20MPa提高到0.23MPa，TRT的发电能力可提高15%左右。也就是说，如果原有发电能力为30千瓦时/吨铁，可提高4.5千瓦时/吨铁。高炉年产250万吨铁水，每年可多发电1125万千瓦时，折合为1270吨标准煤。

　　有利于低硅冶炼，降低燃料消耗。由于硅的还原是一个吸热反应，须要消耗大量的热量，高炉实现低硅冶炼，可大大节约燃料消耗。根据硅还原的反应式：SiO2+C=[Si]+CO，当炉顶压力提高时，CO分压提高，不利于SiO2的还原反应，而有利于降低生铁Si含量。

　　影响高压操作的因素

　　从优化操作的角度，高压操作是值得鼓励的，但是高压操作还受到多个因素的制约和影响。只有充分认识这些因素，并在日常生产和维护中加以注意，才能使高压操作发挥应有的作用。

　　鼓风机的出口压力。据鼓风机生产厂家分析，炉顶压力提高到0.4MPa，鼓风机的压比将达到7～8。在采用单台机组完成此压比条件下，轴流鼓风机的叶片级数和主轴长度将增加，这会对主轴的挠度、转子和机组的振动提出更高的要求。尽管目前高压比高炉鼓风机组没有实际运行的业绩，在制造上尚存在一定的难度，但从设计技术上是能够实现的。而且随着高炉大型化、高顶压的发展，鼓风机制造技术将突破高压比带来的一些技术难点。

　　原燃料条件的变化。当原燃料指标差，尤其是粉化率高时，应适当降低顶压。当全压差异常高、透气性差、气流波动大、高炉不接受风量时，结合调整布料制度，适当疏松边缘，降低压差，可以降低原燃料在炉内进一步粉化的程度，从而改善透气性。当高炉不接受风量时，也应适当降低压差。此时高炉一般透气性欠佳，如果再采用高顶压，有可能出现悬料，伴随发生管道和滑料，给高炉的稳定操作带来不利。

　　因此，高顶压不是在任何情况下都适用的，当原燃料条件差尤其是粉化率高、高炉不接受风量、透气性差的情况下，建议适当调低顶压，改善高炉的透气性。