1.高炉喷煤的重大意义

　　高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外高炉炼铁技术发展的大趋势，也是我国钢铁工业技术发展的三大重要技术路线之一。目前，提高喷煤比的技术措施有：实现高风温，炉料高铁品位，进行脱湿和富氧鼓风，提高炉料透气性和高炉操作水平，优选喷吹煤的煤种，均匀喷吹，改善燃烧条件等。

　　（1）高炉喷煤后，减少炼焦过程对环境的污染。高炉喷煤代替焦炭，减少了高炉炼铁对焦炭的需求，焦炉少生产焦炭，就减少了炼焦过程对环境的污染。

　　（2）缓解我国主焦煤的短缺，优化炼铁系统用能结构。炼焦配煤一般需要50％以上的主焦煤才能满足高炉炼铁对焦炭质量的要求。而喷吹煤粉的煤种广泛，可以缓解我国主焦煤的短缺，同时也能降低炼铁系统的购煤成本。

　　（3）高炉喷煤可以实现炼铁系统的结构节能。2014年我国重点钢铁企业焦化工序能耗为105.93kgce/t，喷煤的制粉和喷吹所需的能耗在20kgce/t-35kgce/t。高炉喷吹1吨煤粉，可以使炼铁系统的用能结构节约80kgce/t左右标煤。

　　（4）高炉喷煤可降低炼铁系统的投资。据统计，国外建设喷煤车间的投资是焦化厂单位投资的25％-30％，转换为冶金焦的单位投资为30％-40％。我国喷煤车间的单位投资是焦化厂建设单位投资的12％-16％，为冶金焦部分投资的15％-20％。所以，在新建和扩容高炉时，建设或扩建喷煤车间必须同步实施，这样才会取得好的经济效益。

　　（5）煤粉代替焦炭有巨大的经济效益。目前，焦炭和煤粉的每吨价差在300元-500元。按年产400万吨铁的炼铁企业举例，如果喷煤比在130kg/t，年喷吹约52万吨煤粉，代替等量的焦炭，年降低炼铁成本约1560万元-2600万元。

　　（6）提高企业劳动生产率，降低生产运行费用。喷煤车间员工人数和生产运行费用比焦化厂少很多，可以大大提高钢铁企业的劳动生产率，进而降低生产运行成本。

　　2.我国喷煤水平与国际先进水平尚有差距

　　据统计，2014年我国大中型钢铁企业高炉喷煤比145.85kg/t，比上年下降2.73kg/t。原因是原料质量变化，造成喷煤比下降。与上年相比，42个企业喷煤比下降，27个企业喷煤比得到提高。这些企业通过降低焦比，提高喷煤比，实现了高炉优化操作。

　　提高喷煤比的技术条件是：高风温，进行富氧，脱湿鼓风；入炉矿含铁品位高，渣铁比低，使炉料透气性好，优化高炉操作,促进炉内煤气分布均匀；各风口煤粉喷吹均匀,喷吹煤质量好（可磨性，流动性，可燃烧性能好，含碳量高，含有害杂质低等）；矿石冶金性能好,使软熔带低,且窄等。喷煤比值的高低一定要与高炉生产条件相适应，特别是原燃料质量水平状况。当前，炼铁企业已不单纯追求高喷煤比的指标，更讲求经济喷煤比，经济燃料比以及最佳的经济效益。见表2。

　　《中国钢铁工业科学与技术发展指南(2011-2020年)》中提出了高炉喷煤指标：2011-2020年全国重点钢铁企业>2500m?高炉喷煤量≥160kg/t-200kg/t，>1000m?高炉喷煤量≥140kg/t，使用30%以上多金属难选复合矿冶炼的高炉喷煤量≥140kg/t。

　　目前。我国高炉喷煤水平与国际先进水平尚有较大差距。国际领先的高炉喷煤比是266kg/t，国际先进水平的喷煤比为180kg/t -200kg/t。我国目前新建的>2000米3的高炉，设计喷煤比平均>180kg/t，4000米3以上的高炉，设计喷煤比平均>200 kg/t。

　　3.高喷煤比的关键技术

　　3.1保持炉缸热量充沛技术

　　高炉炼铁正常生产需要炉缸有充沛的热量，以保证铁矿石还原、渣铁流动好、易分离、炉渣脱硫率高和透气性好。炉缸热量用炉缸理论燃烧温度来表示，炉缸热量充沛是要求炉缸的温度和热量要高，理论燃烧温度在2200℃±50℃视为合理值。

　　煤粉喷进风口后需要吸收热量。首先是煤粉被加热，然后是挥发分燃烧和碳素燃烧。这样每喷吹l0kg/t无烟煤，会使炉缸温度下降15℃-20℃，l0kg/t烟煤会使炉缸温度下降20℃-25℃。喷煤量>l00kg/t会使炉缸温度下降150℃-250℃以上，高喷煤比会使炉缸温度下降幅度更大。为使炉缸温度保持在2200℃±50℃合理范围内，就需要采取保持炉合理缸温度的技术措施。具体办法有：

　　(1)提高热风温度：热风温度升高l00℃，可使炉缸理论燃烧温度升高60℃-80℃，允许多喷煤粉30kg/t-40kg/t。

　　(2)进行富氧鼓风：富氧率提高1％，炉缸理论燃烧温度升高45℃-50℃，允许多喷煤粉20kg/t-30kg/t。

　　(3)进行脱湿鼓风：鼓风湿度每降低1g/m3，理论燃烧温度升高6℃-7℃，热风温度提高9℃，允许多喷煤粉3kg/t-4kg/t。

　　3.2提高煤粉燃烧率技术

　　煤粉在炉缸内的燃烧包括可燃气体（煤粉受热分解而来）的分解燃烧和固态碳（煤粉分解后残留碳）表面燃烧，这些燃烧情况取决于温度、氧气含量、煤粉的比表面积和燃烧时间。另外，除尘灰中含碳量多少也是煤粉燃烧率高低的重要标志。

　　提高煤粉燃烧率的技术措施有：

　　（1）提高热风温度。喷煤比在180kg/t-200kg/t需要有1200℃以上的热风温度。风温低于1000℃的高炉不利于喷煤。

　　（2）进行富氧鼓风。富氧率提高1%，煤粉燃烧率提高1.51%，风口前理论燃烧温度升高45℃-50℃，可允许提高喷煤比12kg/t-20kg/t，提高产量4.79%，以及提高煤气热值3.4%。煤气量减少，风口径需要缩小1%-1.4%，既可提高炉缸温度，又提高了氧气助燃剂作用。

　　（3）提高煤粉的比表面积，促进煤粉燃烧。要求一般煤粉粒度-200网目要>50％。采用烟煤和无烟煤混合喷煤，煤粉粒度-200网目要>60％（烟煤中的挥发分遇高温时要分解，致使煤粉爆裂，增加煤粉比表面积）。无烟煤煤粉粒度-200网目要>70％-80%。煤粉水分控制在1.5%±0.5%，最高不超过2.5%.。

　　（4）进行脱湿鼓风，提高炉缸温度和鼓风中氧气含量。湿分降低1%，理论燃烧温度升高45℃，焦比降低0.9%，产量增高3.2%。将鼓风湿度控制在6％左右，进行脱湿鼓风,可以实现高炉四季如冬的风量鼓风（夏季要比冬季风量少14%左右）。

　　（5）提高炉顶煤气压力，减小煤气流速，延长煤粉在炉内燃烧的时间，降低煤气压力差。据测算，煤粉在炉缸的燃烧时间0.01s-0 04s内，其加热速度103k/s-106k/s。提高炉顶煤气压力可促进增产和冶炼低硅铁的作用。

　　3.3提高料柱透气性技术

　　高炉正常操作要维持合理的煤气压差值，即热风压力减去炉顶压力的数值。料柱透气性由多方面因素决定，包括原燃料质量、鼓风风速高低、装料制度等，只有采取综合措施才能提高料柱的透气性。高喷煤比条件下，焦炭质量好坏（碱金属对捣固焦破坏作用大，使焦炭易粉化）对炉料透气性影响很大，应引起高度重视。

　　（1）提高高炉入炉矿含铁品位，减少渣量。高炉内煤气阻力最大的地方在软熔带，特别是铁矿石刚开始熔化，还原成FeO和形成初渣，渣铁尚未分离，尚未滴落至炉缸。张寿荣院士特别强调：如果高炉入炉品位在59％以上，吨铁渣量<300kg，煤气的阻力会大大缩小，也会减少炉渣液泛现象。

　　（2）提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能，会大大提高炉料柱透气性。焦炭在高炉内起的作用有：骨架作用、还原剂、提供热量、生铁渗碳、填充炉缸。特别是在高喷煤比条件下焦比低，焦炭的骨架作用就更重要。高喷煤比对焦炭质量的要求，见表3。

　　（3）炉料成分性能稳定、均匀。炉料成分稳定是指炼铁原料含铁及杂质和碱度波动范围小。发达国家要求烧结矿含铁波动范围为±0.05％，碱度波动0.03(倍)。我国《高炉炼铁工程设计规范》要求是铁份波动±0.5％，碱度波动±0.08(倍)。

　　炉料透气性要求：保持炉料有0．44的空间，可以使煤气畅通。同时也要求要求炉料粒度均匀，粒度5mm-10mm的炉料含量<30%（不超过35％），否则会对炉料的透气性产生重大影响。

　　炼铁原料（烧结、球团、块矿）如转鼓强度高、热稳定性好、还原性能好、性能稳定等，可以提高烧结矿（碱度在1.8倍~2.0倍）的碱变，为高炉顺行创造良好条件。连篦机-回转窑生产的球团矿质量和工序能耗，均比竖炉所生产的球团好。

　　（4）优化高炉操作技术会有效提高炉料透气性。大高炉采用大矿批，使焦炭料层厚度在0.5m-0.6m，在变动焦炭负荷时，不要轻易变动焦炭的料层厚度。

　　优化布料技术（料批、料线、布料方式等）和适宜的鼓风动能（调整风口径和风口长度），可以实现高炉内煤气流均匀分布，同时提高炉料透气性。

　　稳定高炉的热制度、送风制度、装料制度、造渣制度活跃了炉缸，有利于高炉的高产、优质、低耗、长寿、高喷煤比。要提高现代化管理水平，实现规范化、标准化、数字化管理，稳定高炉操作，创造出炼铁的高效益。

　　3.4提高煤焦置换比技术

　　（1）提高喷吹煤的质量。要求喷吹煤中有害杂质少、可磨性好、含碳量高、发热值高、灰分低（煤粉的灰份和有害杂质一定要低于焦炭的灰分含量）、含硫低、燃烧性好、流动性好等等。煤粉中含K2O +Na2O的总量要<3.0kg/t，因K、Na在高炉内会造成结瘤和焦炭，易产生裂纹，致使焦炭强度下降。

　　（2）煤粉喷吹要实现均匀、稳定的流量。各风口喷煤的均匀度误差为<3%，不超过5%。为保证各风口喷煤量均匀，建议将煤粉分配器高位安置（建议在炉顶平台下），使各单支管路长短相近。避免个别风口煤粉多喷的现象。

　　（3）采用烟煤和无烟煤混喷，有利于提高喷煤比和煤焦置换比。煤种优化是提高置换比的重要措施，建议烟煤配比在30%左右。

　　（4）关于高炉喷煤比标准。因各炼铁企业生产条件不同，高炉极限的高喷煤比数值也会不同。但行业对于喷煤极限值的认识是一致的：第一，在增加喷煤量的同时，高炉燃料比没有升高；。第二，高炉煤气除尘中的含碳量没有升高，洗涤水中没有如油一样的碳粉。