●炉腹煤气量指数的上限受原燃料条件、炉型、高炉操作方式和渣铁排放状态等因素的综合影响，现初步定位大型高炉合理炉腹煤气量指数控制值在58m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。此时，煤气流和操作炉型易于控制，技术经济指标也较好。

冀岗 卫继刚 唐顺兵 姜曦

随着我国钢铁工业发展，大型高炉带来了显著的经济效益和强大的竞争力，对大型高炉的生产操作进行基础性研究就显得尤为重要，合理的炉腹煤气量指数控制即为其中之一。炉腹煤气量指数的定义为单位炉缸面积上通过的炉腹煤气量，从气体动力学角度来说，是衡量高炉强化冶炼程度的一个重要参数。大型高炉是一个高温高压的密闭逆流反应器，高炉炉腹煤气量指数实质上就是在高炉炉缸断面上炉内煤气的空塔流速。一般认为，过低的煤气流速会导致大型高炉炉缸中心不活，死料柱增大和炉缸堆积；而过高的煤气流速会导致高炉内三相反应传输矛盾激化，炉内煤气流的控制难度加大，易造成管道和悬料等失常炉况，而且在高煤气流速生产情况下，煤气流对炉衬的侵蚀和冲刷也会加剧，不利于高炉长寿。因此，很有必要对大型高炉的炉腹煤气量指数控制值进行探讨，以提高对大型高炉的驾驭能力。

太钢5号高炉（4350m3）炉腹煤气量指数由2008年初的54m3/(min·m2)逐步提高到2010年的67m3/(min·m2)；到了2015年~2016年，由于生产调整和进入炉役中后期，炉腹煤气量指数又降低到53m3/(min·m2)～55m3/(min·m2)。对此，本文分析其生产时的不同炉况特点，探讨怎样通过各项操作制度的合理匹配和操作理念的改变，来实现合理的炉腹煤气量指数控制，从而为大型高炉在高煤比、高利用系数的条件下，形成较高炉腹煤气量指数，实现低燃料比、经济化生产提供参考。

炉腹煤气量指数对高炉生产的影响

高煤比、较低炉腹煤气量指数生产。高炉冶炼在追求高煤比和高利用系数的过程中，往往会形成高炉腹煤气量指数生产，而高炉腹煤气量指数生产并不是高炉冶炼的目的。恰恰相反，炼铁生产会出现怎样在高炉腹煤气量指数情况下，合理控制煤气流的问题。因为，随着炉腹煤气量指数提高，煤气流速加快，往往会出现煤气流难以控制的情况。当高煤比生产时，由于炉内焦炭负荷加重，压差和透气性指数K值往往会升高，这时须要平衡好透气性指数K值和炉腹煤气量指数的关系，以实现炉内压量关系的平稳，这是保持高煤比生产时炉况顺行的重要措施。

5号高炉在2008年2月进行煤比200kg/t生产时，将炉腹煤气量指数控制在56m3/(min·m2)～62m3/(min·m2)，实现了高煤比生产时煤气流的有效控制。在煤比高而炉腹煤气量指数较低的情况下，应该适当发展边缘气流，否则会出现炉身中上部炉体热负荷不稳定的现象，从而导致热制度的大幅度波动，对高煤比下的煤气流控制和低硅冶炼造成巨大冲击。

高利用系数、较高炉腹煤气量指数生产。在较高炉腹煤气量指数情况下，高炉操作首先要掌握好合理煤气流分布。大型高炉好的煤气流分布要具有压量关系适应、下料均匀平稳、煤气利用率高而稳定、操作炉型易于控制等特点。为了实现炉况的稳定顺行，主要措施是控制边缘与中心两股气流，并且针对形成不同炉腹煤气量指数的生产，提出不同的煤气流控制思路。5号高炉低煤比、高利用系数生产实践的经验显示，不能过分发展边缘气流，而是采用稳定适宜的边缘气流为宜。5号高炉炉腹煤气量指数由2008年1月的54m3/(min·m2)不断提高到2009年9月的67m3/(min·m2)，有效容积利用系数也由2.15t/（m3·d）提高到2.6t/（m3·d），炉缸面积利用系数达到69t/（m2·d）～72t/（m2·d），利用系数与炉腹煤气量指数呈正向相关性，成功实现了高利用系数生产。

对煤气利用率和燃料比的影响。高炉操作者的中心任务就是以精料为基础，以炉况顺行和提高煤气利用率为手段，以降低焦比和燃料比、提高产量为核心来操作。2009年下半年，5号高炉产量不断提高，特别是在2009年11月以后，产量达到11000t/d以上，有效容积利用系数达到2.53t/(m3·d)，炉腹煤气量指数也提高到65m3/(min·m2)以上。这期间出现过炉况稳定性变差、煤气利用率下降到49%、燃料比急剧升高到508kg/t的情况。这其中有一部分是原燃料质量变差的原因，但主要是5号高炉在炉腹煤气量指数达到65.0m3/(min·m2)以上的生产情况下，对煤气流的控制不到位。

大型高炉在提高煤比或产量的过程中，炉腹煤气量指数也会相应提高，当炉腹煤气量指数提高到一定程度并影响到炉况顺行时，就应采取提高富氧率、控制风量的措施；或是在炉况允许的条件下，采取逐步降低燃料比等措施来降低炉腹煤气量指数；也可在设备允许的条件下，适当提高顶压，有利于控制煤气流速和全炉压差，从而为控制煤气流创造条件。

实现高而稳定的煤气利用率，从而降低燃料消耗，是高炉操作者的责任。大型高炉在炉腹煤气量指数达66m3/(min·m2)生产时，控制煤气流分布，实现煤气的热能和化学能充分有效利用，即实现低炉顶温度（炉顶温度低于180℃）和高煤气利用率（煤气利用率高于51%）操作，以低燃料比生产来实现利用系数的增长，才是经济有效的手段。

针对不同炉腹煤气量指数调整操作

通过降低燃料比来提高产量。大型高炉在较高炉腹煤气量指数生产时，应首先稳定和降低燃料比。据5号高炉2010年的生产经验，在炉腹煤气量指数达到65m3/(min·m2)时，风速一般应控制在264m/s～272m/s，鼓风动能为160kJ/s～165kJ/s，在保持中心煤气流旺盛的前提下，适当放开边缘煤气流，通过平衡好炉内的压量关系来控制下部的风速和鼓风动能，提高煤气流分布的稳定性，从而实现低燃料比生产。

当炉腹煤气量指数受到制约时，高炉的增产要从降低燃料比、降低单位生铁的炉腹煤气量、降低能量消耗着手。据5号高炉2011年1月和2月炉腹煤气量指数在64.0m3/(min·m2)时的生产经验，5号高炉采取适当松边的装料制度和调整风口工作面积等措施，使风压水平能同焦炭负荷、风量和顶压的使用水平相适应，使煤气利用率由49.5%提高到51%。同时，由于炉体各段热负荷和操作炉型也趋于稳定，炉况稳定性明显好转，5号高炉将燃料比由505kg/t逐步做低到495kg/t，生铁含硅量也由0.55%下降到0.35%，在同等条件下，产量由11250t/d提高到11650t/d。一定要树立大型高炉在炉腹煤气量指数达64.0m3/(min·m2)以上生产时，通过稳定煤气流、逐步降低燃料比来提高产量的操作理念。

上下部操作制度相结合，稳定煤气流。5号高炉采用PW串罐无钟炉顶。提高高炉煤气利用率的主要措施是，调整高炉的矿石批重，提高高炉的矿焦比。根据5号高炉多年生产经验，在炉况接受的情况下，逐步提高矿石批重和加重焦炭负荷是提高煤气利用率的主要途径。高风速、大矿批的采用和无料钟装料方式，为平峰式曲线的实现提供了技术上的保证。

煤气流的稳定与否，对大型高炉降低燃料比和稳定热制度至关重要。在高炉生产中，找到一个与原燃料条件和送风制度适宜的布料制度是高炉操作的关键。大型高炉在进行高炉腹煤气量指数生产时，一定要根据形成高炉腹煤气量指数的原因，充分发挥好装料制度的作用，实现合理的煤气流分布。在上部调剂没有余地的情况下，可考虑下部送风制度中风量、富氧量、风口面积和湿度的调剂，实现炉内压量关系的稳定平衡。

合理炉腹煤气量指数的控制及探讨。限制炉腹煤气量指数的主要因素包括：炉腹渣量、炉腹渣黏度、焦炭在炉腹处的粒度及孔隙度、煤比、炉内有害元素的含量等。可见，精料、降低渣铁比和改善焦炭质量的措施，都有利于高炉适应高炉腹煤气量指数操作。目前，太钢初步将5号高炉合理的炉腹煤气量指数控制值定位在60m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。炉腹煤气量指数处于该值时，高炉易于操作，技术经济指标良好，炉况稳定，也有益于高炉长寿。

在高炉操作上，通过适当提高富氧率和炉顶压力，将炉腹煤气量指数控制在一定范围内，实现低燃料比生产，是大型高炉提高产量的主要措施。各项操作制度的选择和匹配是一项系统工作，一定要将送风制度、装料制度、炉缸热制度和造渣制度统一结合起来，从而形成煤气流分布曲线和操作炉型的合理控制，才能实现炉况长期稳定顺行。在原燃料一定的条件下，要想提高产量，唯有进一步降低燃料比，从而降低单位生铁耗风量和其吨铁炉腹煤气量指数值，才能实现。

5号高炉将炉腹煤气量指数和透气性指数K值视为衡量高炉强化程度的2个重要参数。当生产要求进一步强化高炉冶炼时，管理者应该检查透气阻力系数和炉腹煤气量指数的潜力，采取必要的措施，降低透气阻力系数，使炉腹煤气量接近最大值；已经接近最大值时，应为高炉创造必要的条件，采取减少吨铁炉腹煤气量的措施，保持炉况稳定和顺行。

综上所述，炉腹煤气量指数的上限受原燃料条件、炉型、高炉操作方式和渣铁排放状态等因素的综合影响，现初步定位大型高炉合理炉腹煤气量指数控制值在58m3/(min·m2)～65m3/(min·m2)。此时，煤气流和操作炉型易于控制，技术经济指标也较好。大型高炉在炉腹煤气量指数低于60m3/(min·m2)运行时，可以通过增大风量、提高炉腹煤气量来增产，当炉腹煤气量指数将要大于66m3/(min·m2)时，则须通过提高富氧率和炉顶压力，降低燃料比和低硅冶炼来增产。大型高炉在较高炉腹煤气量指数运行状态下，通过调整富氧率、风口工作面积、焦炭负荷、矿批和布料档位等操作制度和参数，合理控制炉腹煤气量指数，进而控制炉内煤气流速，可以实现较低的燃料比和较好的顺行状态。