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高爐噴煤技術于20世紀60年代成功運用于工業(yè)實踐之后，在最近的幾十年中得到了快速發(fā)展，是目前高爐煉鐵生產(chǎn)中廣泛采用的技術手段。高爐噴煤工藝的出現(xiàn)，對鋼鐵冶煉的發(fā)展歷程來說是一次技術層面的創(chuàng)新。高爐噴煤有降低焦比、降低冶煉能耗、調節(jié)高爐爐況、減少污染從而改善環(huán)境、促進資源的綜合利用等優(yōu)點。高爐噴煤可以充分利用目前儲存量非常大的非結焦性煤來取代部分價格相對較高的焦炭，這不僅降低煉焦煤資源的需求量，促進資源的合理利用，而且降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。這些優(yōu)點已被全世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)所公認，成為現(xiàn)代高爐冶煉的重大技術進步。目前，世界上90%以上的生鐵是在噴煤高爐上生產(chǎn)出來的。

高爐噴煤的發(fā)展

高爐噴煤技術始于1840年S.M.Banks關于噴吹焦炭和無煙煤的設想，世界最早的工業(yè)應用即是根據(jù)這一設想于1840年～1845年間在法國博洛涅附近的馬恩省煉鐵廠實現(xiàn)的。但此后的100多年，高爐噴煤技術發(fā)展卻相對緩慢，基本無進展。直至20世紀60年代初，歐洲及中國、美國的一些工廠才陸續(xù)開始在高爐上試驗噴煤。70年代末，第二次石油危機的出現(xiàn)，加快了高爐噴煤技術的研究和發(fā)展，特別是歐洲和日本更是在實際應用上取得了重大突破。到90年代初，歐洲和日本已有小部分高爐月均噴煤比超過了200kg/t的大關。

從20世紀60年代開始應用高爐噴煤，發(fā)展到70年代，我國高爐噴煤技術以其資源廣、噴吹量大、效益高而受到國際鋼鐵界的關注，高爐噴煤普及率和噴煤量在國際上一度處于領先水平。在80年代后期，我國高爐平均噴煤比在50kg/t～60kg/t，這是因為受配煤設備、自動化計量手段以及煤炭質量較差等問題的影響。90年代以來，高爐噴煤技術被納入國家科技攻關計劃，大型高爐全部設置噴煤裝置，噴煤高爐不斷增加，噴煤工藝改造步伐加快，大噴吹成為我國高爐煉鐵技術的主流。從1995年起，我國高爐噴煤比逐步提高，1995年重點企業(yè)平均噴煤比僅為58.5kg/t，到上世紀末已經(jīng)達到118kg/t，2002年為125kg/t，2010年增加到了149kg/t。

目前，我國高爐噴煤總量約為5000萬噸~7000萬噸。

我國高爐噴煤技術研究現(xiàn)狀

在上世紀末，我國鋼鐵企業(yè)一味加大噴煤比，從而使得環(huán)境污染日趨嚴重，而當前，煉鐵企業(yè)已不再單純追求高噴煤比的指標，講究經(jīng)濟噴煤比、經(jīng)濟燃料比、最佳的經(jīng)濟效益，合理選擇煤種，并對噴煤工藝做出了一些改進。

煤的質量要求及煤種的選擇。

質量要求。高爐噴吹用的煤粉，對其質量有如下要求：一是灰分含量低，固定碳含量高。二是含硫量低。三是可磨性好。四是粒度細：根據(jù)不同條件，煤粉應磨細至一定程度，以保證煤粉在風口前完全氣化和燃燒。五是爆炸性弱，以確保在制備及輸送過程中人身及設備安全。六是燃燒性和反應性好。煤粉的燃燒性表征煤粉與O2反應的快慢程度。在反應性上，人們希望煤粉的反應性好，以使未能與O2反應的煤粉能很快與高爐煤氣中的CO2反應而氣化。高爐生產(chǎn)實踐表明，約有15%的煤粉是與煤氣中的CO2反應而氣化的。這種氣化反應對高爐順行和提高噴煤置換比都是有利的。

煤種的選擇。目前，我國高爐對噴吹煤種的選擇大致可以分為兩種情況：一種是東部沿海地區(qū)的一些鋼廠，由于當?shù)氐拿禾抠Y源短缺，不論是煙煤還是無煙煤，都主要依賴于中西部地區(qū)的調入，煙煤和無煙煤比價關系不太明顯，因此大都實行混煤，且煙煤比例低于無煙煤，例如寶鋼混煤比例為煙煤∶無煙煤=6∶4。另一種是東北、華北地區(qū)的鋼廠，所在地煙煤資源比較豐富，所以有摻加煙煤噴吹增長的趨勢。這主要源于我國煤炭資源分布不均勻。從理論上講，任何煤種都可用于高爐噴吹，但由于焦煤、肥煤是寶貴的煉焦煤，因此，高爐噴吹以無煙煤、貧煤、瘦煤和氣煤為主。但無煙煤燃燒性差，尤其在煤比較高時，過多的未燃煤粉會影響高爐順行，還會降低置換比。

鑒于上述情況，我國高爐在經(jīng)過多年的實踐之后，更傾向于混合噴吹，認為混煤的理論置換比等于單一煤種理論置換比的加權平均數(shù)，但燃燒率都比加權平均值高，與單獨噴吹無煙煤相比，混煤在犧牲少量置換比的條件下獲得了較高的煤比，降低了生產(chǎn)成本，因此混煤的效益要高于單一煤種，能達到較好的噴吹效果。

鋼鐵企業(yè)對噴煤工藝的改進。

我國鋼鐵企業(yè)對高爐噴煤正在探索新的突破。2009年沙鋼5800m3高爐建成，在風溫1200℃~1250℃、富氧率7%~10%的條件下，取得煤比160kg/tHM、焦比300kg/tHM以下、燃料比500kg/tHM以下的成績。首鋼京唐公司5500m3高爐在2013年采用氧煤槍噴吹氧氣，通過實踐摸索氧煤槍配氧濃度逐步提高，已經(jīng)穩(wěn)定在60%，成功實現(xiàn)了向高爐兌入5%氧氣，強化了富氧噴煤工藝。

有研究者對安陽鋼鐵2000m3級高爐噴煤系統(tǒng)做了進一步改進：一是根據(jù)“死煤層”形狀，將平板流化器改為錐形流化器，仍保留下出料方式，保證了流化效果，解決了噴煤出煤量波動的問題，取得了顯著成效，噴吹能力提高了一倍以上。二是在倒罐時為了徹底吹掃完輸煤管道內的煤粉，防止出口管道堵塞，在噴吹出口管道上增加了吹掃管線和相關控制閥門，完善了倒罐工藝，并且優(yōu)化了倒罐程序和相關參數(shù)，縮短了送煤罐停煤到備用罐出煤的時間。三是為了減少補氣量的波動，在穩(wěn)壓球罐上單獨引出了一條補齊管線，穩(wěn)定了補氣量，從而保證了噴煤量的穩(wěn)定，另外，通過改變管徑也提高了固氣比。四是為了達到降低阻損的目的，采用了擴大噴槍內徑的措施，進一步提高了噴煤能力。實踐證明，系統(tǒng)噴煤能力和煤粉噴吹的穩(wěn)定性都有了顯著提高，同時也促進了高爐噴煤量的提高。

有研究者對安徽長江鋼鐵3號1080m3高爐噴煤系統(tǒng)應用了一些先進的技術：一是實現(xiàn)了對高爐熱風爐廢煙氣的利用，這一方面有利于磨機內惰性氣氛的控制，另一方面利用余熱可減少高爐煤氣的使用量。二是由于制粉系統(tǒng)在倉頂設置除塵器嚴密性不足、檢修率高，給生產(chǎn)帶來安全隱患，設計中采用泄壓風機代替?zhèn)}頂除塵器，從而保證了煤粉倉內極低的氧含量，有利于安全生產(chǎn)，設備布置和檢修維護也方便了許多。三是采用3罐并列噴吹、全自動倒罐和噴吹技術，為3號高爐快速達到高產(chǎn)和節(jié)能降耗提供了有利的技術保證。

展望

對于高爐煉鐵來說，鐵前工序承擔著較大的降本和減排壓力，無論從降低生產(chǎn)成本還是從節(jié)約能耗和減少污染物排放的角度來看，提高高爐噴煤比及降低焦比和燃料比都是高爐煉鐵發(fā)展的必然趨勢。

針對目前條件的考慮，噴煤工藝已趨于成熟，短期內恐不會出現(xiàn)新的噴吹工藝，故近幾年高爐噴煤將繼續(xù)采用現(xiàn)有的噴吹工藝流程，但是在控制系統(tǒng)和計量檢測方面將有所改進。因此，我們應積極學習國內外先進技術，大膽創(chuàng)新。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)儲存容量的不斷增加，以及近年來大數(shù)據(jù)技術方面取得的突破性進展，數(shù)據(jù)驅動技術的實現(xiàn)成為可能，這需要我們研究煉鐵工藝的專家學者不斷進行探索和進取，從而使噴煤工藝達到更加理想的效果。