1260m3钒钛矿冶炼高炉经济煤比测算

靳亚涛，韩 磊，胡春艳，朱世杰

(河钢承钢，河北 承德 067002)

随着我国钢铁工业在近年来的快速发展，在不断取得成绩的同时，也形成了高能耗、高排放的产业模式[1]。据相关资料统计，截止2020年初我国钢铁工业能源消耗占全国工业总能耗的15%左右[2]，而铁前工序能耗达到整个生产流程的70%以上[3]，故此诸多钢铁企业在高炉工序采取了“提煤降焦”的措施，以降低能耗与生铁成本[4]。

然而，自高炉原、燃料由精料向经济料转变之后，过高的煤粉喷吹比已失去优势[5]。在经济形炉料的基础上，获取适当的高煤比逐渐成为了关键。在此工艺参数上的探索，首先需认清高炉在其工作条件下的煤焦置换比。

1 基础数据选择

在高炉冶炼状态下，喷吹煤粉的特性、高炉的工作状况、喷吹煤量的选择[6]，均会对煤焦置换比造成不同程度的影响。因此，我们在研究对象的选取上，应选定在高炉稳定的冶炼周期内煤粉理、化性能波动范围较小的时间段内。

2020年1-5月，河钢承钢1260 m3高炉进行提高煤比攻关，原、燃料条件处于相对稳定时期，并逐步将高炉煤比由130 kg/t·Fe提高至140 kg/t·Fe以上。将该时间段定为研究对象，符合上述条件。

2 实际煤焦置换比计算

在生产过程中，由于原料条件的变化以及工况参数的波动均会带来燃料消耗的差异，因此需对生产过程中各影响项做出统计(见表1)。

统计期间，高炉冶炼过程燃料消耗为537 kg/t·Fe，喷煤冶炼过程喷煤比均值为124 kg/t·Fe，焦比均值为413 kg/t·Fe，从而计算实际煤焦置换比[7]为(537-20.75-124)/124×100%=83.27%。

表1 燃料消耗影响项统计

按照此计算方法，分别对不同煤比情况下的实际煤焦置换比进行计算，绘于图1。

图1 煤比与煤焦置换比关系

通过对煤比与煤焦置换比的对应关系，进行二次函数拟合，最终得到煤比与煤焦置换比间存在y=-0.00228x2+0.36585x+73.04287的关系，可见煤焦置换比随煤比的增加逐步降低。由所得煤比与煤焦置换比间的函数关系，可对该区间内任意煤比条件下对应的煤焦置换比进行计算，并结合当前煤、焦市场价格对经济煤比进行测算。

3 经济煤比测算

以当前市场价格均值，焦炭1965 元/t，混煤750 元/t计算，在537 kg/t·Fe的燃料比基础上，测算不同煤比情况下燃料成本，绘于图2。

燃料成本在煤比处于143 kg/t·Fe时出现拐点后随煤比增加，燃料成本呈上升趋势。通过测算，可知该1260 m3高炉的经济煤比区应控制在135～150 kg/t·Fe，燃料成本可压缩至942 元/t·Fe以内。

图2 煤比与燃料成本关系

4 经济性分析

1)高炉煤比较低时，煤焦置换比较高，可提高煤粉的利用率，但是受到喷吹总量的限制，最终难以实现降低成本的目的。

2)高炉煤比控制过高，虽然入炉总煤量数量较大，但是由于煤焦置换比的降低，使得大量煤粉未燃，降低了煤粉的利用率，造成了燃料的浪费。

3)本文仅从煤比的经济性出发，并未探讨过高煤比条件下，未燃煤粉对高炉顺行的影响，如结合此影响，经济煤比的上限应相应向下调整。

5 结论

1)高炉喷煤过程，煤焦置换比随煤比的增加而降低，二者之间呈y=-0.00228x2+0.36585x+73.04287的函数关系。

2)作为本研究对象的1260 m3钒钛矿冶炼高炉的经济煤比区应控制在135～150 kg/t.Fe，燃料成本可压缩至942 元/t·Fe以内，仅从经济性角度考虑，最佳煤比应为143 kg/t·Fe。