【正文】 ，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噸鐵噴煤超過了 200kg大關(guān)，如： 1991年 l0月英國鋼鐵公司斯肯索普工廠維多利亞女王號高爐 201kg(粒煤 )， 1992年 11月德國蒂森公司施韋爾根 1號高爐200． 6kg， 1992年 11月荷蘭霍戈文公司艾 莫依登廠 6號高爐 205kg， 1993年 11月日本新日鐵君津廠 3號高爐 200kg、 1994年 l0月 NKK公司福山廠 4號高爐 218kg等指標均已是當時的世界一流水平。 高爐噴煤的意義 高爐噴煤對現(xiàn)在高爐煉鐵技術(shù)來說是一項重要的技術(shù)革命。所謂高爐噴煤，就是指從高爐風口向爐內(nèi)直接噴吹磨細了的煤粉（無煙煤、煙煤或兩者的混合煤粉以及褐煤），以代替焦炭向高爐提供熱量和還原劑。它的意義在于： ，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。 。 ，是高爐穩(wěn)定順行。 。 因為噴吹煤粉會使風口前理論燃燒溫度降低，導致理論燃燒溫度降低的主要原因有： 1） 高爐噴吹煤粉后煤氣量增加，加熱煤氣需要消耗熱量； 2） 噴吹煤粉帶入的熱量少，而焦炭進入風口區(qū)時已被充分加熱，溫度高達1450~1500℃，而噴吹的煤粉溫度不超過 100℃； 3） 煤粉中的碳氫化合物分解需要熱量。 1 前言 2 ，氫氣提高了煤氣的還原能力和穿透擴散能力，有利于礦石的還原和高爐操作指標的改善。 分焦炭，不僅緩解了焦煤的供需緊張狀況，也減少了對煉焦設(shè)施的投資和建設(shè)，更降低了煉焦生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 高爐噴煤基本流程 根據(jù)制粉裝置到高爐距離的遠近、煤粉倉，噴吹罐安放位置的差異、噴吹管路的粗細、噴吹壓力的高低、輸送濃度的大小以及噴槍形式的不同，可以有直接噴吹、間接噴吹；串罐噴吹、并罐噴吹；總管噴吹、多支管噴吹；高壓噴吹、常壓噴吹；濃相噴吹、稀相噴吹和氧煤槍噴吹、常規(guī)槍噴吹等各種形式的噴吹。不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)和組合可以產(chǎn)生以下幾種較成熟的工業(yè)性生產(chǎn)流程。 1． 德國 KvTTNER 流程 煤粉罐、中間罐 、噴吹罐三罐串接→流化小罐→噴吹支管→噴槍；支管上裝有流量計和二次風入口，安裝位置前者靠近噴吹罐出口，后者靠近高爐。近十多年來， KvTTNER公司又推出了一種新流程：煤粉倉→并列噴吹罐→流化小罐→總管一分配器一支管一氧煤噴槍，并得到了更多的推廣。新流程為雙罐、雙總管和雙分配器形式，仍然使用氮氣加壓、流化，采用濃相輸送。 上鋼一廠 2500m3 高爐噴煤選用的即是 KvTTNER 新流程，但是未用氧煤噴槍。此外，重鋼高爐噴煤也選用了 KvTTNER 新流程 (常規(guī)噴槍 )，所不同的是該廠 5號三座高爐共用一套噴吹裝置， 這套裝置已于 2021 年 11 月投產(chǎn)，運行正常。 2. 美國阿姆科 (ARMCO)流程 煤粉倉→并列噴吹罐→總管→分配器→支管→常規(guī)噴槍。與新 KuTrNER 流程不同的是 ARMCO 流程使用 3 個噴吹罐，一根總管、一個分配器；總管既變徑，局部還要變形，為確保足夠的分配精度，分配器必須置于高爐爐頂，所有支管也必須等徑、等長、等形狀。加壓、流化使用氮氣，因為是稀相輸送，所以還需添加壓縮空氣。寶鋼 1高爐噴煤即屬阿姆科流程。 3． 日本住友流程 煤粉倉→并列噴吹罐→旋轉(zhuǎn)給料器→噴吹小罐→總管→第一分配器→第二分配器→支管→噴槍。 住友流程總管上裝有壓差式流量計與旋轉(zhuǎn)給料器共同調(diào)節(jié)噴煤總量，控制和設(shè)備組成均較復雜，和歌山 5高爐噴煤即為這種流程。 4． 日本川崎流程 1 前言 3 煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→多支管→噴槍；噴吹罐上出料，底部設(shè)有攪拌器并在支管出口處接人二次風 (壓縮空氣 )稀釋。寶鋼 2 高爐噴煤即屬川崎流程。 5． 盧森堡 Paul Wurth 流程 歷史上 PW公司與 KvTTNER公司曾有過一段較長時間的合作，因此無論新流程還是老流程，兩家的差異都不大，基本上大同小異，僅在個別設(shè)備的選用上有出入。如老流程中 PW用旋轉(zhuǎn)給料器代替了 KvTTNER的流化小罐；新流程中用聲納管代替了阻損管、用流化噴嘴代替了流化罐、增設(shè)泄壓氣回收裝置等。武鋼 5號高爐噴煤選用的即是 PW流程，已于 2021年投產(chǎn)。 6． 混合型流程 煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；這是在上述多支管流程基礎(chǔ)之上的一種改良流程。也可以稱作混合流程。寶鋼 3號高爐噴煤用的即是該種流程。 7． 英鋼聯(lián)粒煤噴吹流程 煤粉倉、中間罐、噴煤泵三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；主要特點是用噴煤泵代替了傳統(tǒng)的噴吹罐，中間罐與噴煤泵之間使用圓頂閥聯(lián)接，同樣條件下，噴煤泵工作壓力通常小 于傳統(tǒng)噴吹罐工作壓力，噴煤泵出口設(shè)有由變頻電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)給料閥。 斯肯索普安娜女王號高爐及克里夫蘭 4號高爐采用的即是典型的粒煤噴吹流程；其中，克里夫蘭 4號高爐的設(shè)計噴煤比競高達匪夷所思的 400kg／ t，是迄今為止煤比最高的設(shè)計。 以上各流程均有噸鐵噴吹 200kg的能力和生產(chǎn)實績，但無論是濃相或稀相，無論使用氧煤噴槍與否，抑或噴吹粉煤粒煤，近十年來新建噴煤裝置采用較多的流程當屬并罐、總管加分配器流程。 噴吹技術(shù)的發(fā)展 本世紀 60年代高爐噴煤技術(shù)開始發(fā)展和應 用 ，至 8O年代得到廣泛應用。最近 10年，世界高爐 噴煤技術(shù)發(fā)展很快， 普及率、噴吹量、計量及自動控制水平在不斷提高，噴吹技術(shù)也有創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 1 前言 4 富氧大噴煤量技 術(shù) 高爐鼓風中含氧每增加 1％ ， 可增產(chǎn) 3％ ，可多噴煤 8～ lOkg／ t。原蘇聯(lián)是世界上富氧率最高的國家，鼓風中含氧一般在 3O％左右。西歐、 日本由于鋼鐵限產(chǎn)，鼓風含氧一般只有 22％ ～ 23％ （ 有的高爐不 富 氧鼓風 )。我國鞍鋼 2號高爐在 “ 七五 ”期間進行富氧大噴煤量試驗， 鼓風含氧由 21％ 增至 ％ ，噴煤量由 73 kg／ t提高到 170kg／ t，取得了利用系數(shù) ／ m3178。 d、 焦比 428 kg／ t的好成績。 高爐富氧大噴煤量操作與常規(guī)的富氧鼓風不同，是用煤氧噴槍提高煤粉燃燒區(qū)局部氧氣濃度，以促進煤粉在風口區(qū)的燃燒和氣化 。 國內(nèi)外理論和實踐都證明在相同富氧量條件下，采用高爐直吹管及風口區(qū)局部富氧的方式出提高整個鼓風含氧量更合理。富氧大噴畋是投資少 、 增鐵節(jié)焦有效且簡單易行的措施，已成為當今世界煉鐵技術(shù)發(fā)展的趨勢。 利 用 等離子大量噴吹煤 粉 比利時和法國等國的煉鐵工作者正在研究和開發(fā)等離子加熱器促進煤粉燃燒的技術(shù)，以提高噴煤數(shù)量。 復合噴吹 技術(shù) 利用高爐噴煤設(shè)施開發(fā)復合噴吹技術(shù)， 除噴吹煤 粉 外，可根據(jù)高爐冶煉的需要同時噴 吹 鐵礦 粉 或熔劑。 如日本住友金屬工業(yè)公司利用停爐的和歌 山 3號高爐， 在一個風口進行了超復合鼓風法 的 試驗。從風口同時大量噴吹煤粉 (200kg／ t)和礦粉 (200 kg／ t)，在煤粉的燃燒性 、 礦粉的熔融還原性方面得到了有益的經(jīng)驗。 日本川崎鋼鐵公司開發(fā)了多功能噴煤裝置。除噴吹煤粉外，還可噴吹礦粉和石灰粉。該裝置已應用于千葉廠 5號、水島廠 4號高爐上，效果良好。 粒 煤噴吹技術(shù) 英國鋼鐵公司的斯肯索普廠、 雷文斯克雷格廠首先采用粒煤噴吹技術(shù)并獲成功。斯肯索普廠噴吹的粒煤粒 度 95％雖小于 2 mm，但只有 10％ ～ 3O％小于 74μ m， 其三座高爐通常噴煤量為 150kg／ t。在 1991年 1O月到 1992年 2月進行的 l8周試驗期1 前言 5 間，維多利亞女王號高爐平均噴煤量為 196 kg／ t，最后 4周的平均噴煤量 達 207 kg／ t，焦比降至 289kg／ t，達到世界領(lǐng)先水平。 原西德的克勒克納鋼鐵公司，瑞典的律勒歐鋼鐵廠 、 德國的洛爾豐特鋼鐵廠的高爐也相繼采用了粒煤噴吹技術(shù)，美國伯利恒鋼鐵公司也正在伯恩斯港廠 C、 D兩座高爐上安裝粒煤制備和噴吹系統(tǒng)。 我國噴煤噴吹技術(shù) 我國噴煤噴吹技術(shù)現(xiàn) 狀 高爐應用噴煤技術(shù)始于 6O年代，進 入 9O年代后 ， 西歐 、 美國和 日 本的一批焦爐開始老化 ， 由于焦煤資源 日 益短缺 ， 加上環(huán)保及投資等原因 ， 很難新建和改造焦爐 ， 必須大幅度降低焦炭消耗 。 因此，噴煤成為彌補焦炭缺口的有效措施 ， 并成為高爐技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 目前，這些國家的高爐噴煤已較普遍 ， 噴煤量和用氧量不斷提高 ， 噴煤工藝與配套技術(shù)日臻完善。 日 本、西歐國家約 2/3的高爐噴煤 ， 一些高爐的平均噴煤量已達140～ l8O千克／噸鐵 ， 日本鋼管公司福山廠 4號高爐自 l994年 10月創(chuàng)造和保持了 218千克／噸鐵的噴煤記錄。英國、意大利、 荷蘭在聯(lián)營公司的支持下，準備投資 600萬英鎊，在一座爐缸直徑為 6米的高爐上進行富氧噴煤煉鐵試驗，其目標噴煤量為300～ 400千克／噸鐵 ， 國外大噴煤量高爐用氧量達到 40～ 70m3／噸鐵 ， 噴吹的煤種已向煙煤或煙煤加無煙煤發(fā)展。 我國由于優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源和運輸供應日益緊張，冶金企業(yè)近 1/3的焦爐接近老化 ， 優(yōu)質(zhì)焦炭的 生 產(chǎn)供應已成為鋼鐵工業(yè)發(fā)展的限制 的限制 之一 。 但我國非煉焦煤資源豐富 ， 并且分布較廣，用這些煤部分替代焦炭已成為保證鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必要措施和煉 鐵 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)。高爐大量噴煤粉可以大幅度降低成本和消耗 ， 利于提高鋼鐵產(chǎn)品的競爭力。 我國現(xiàn)在 1000m3 以上的高爐有 38 座 ， 若噴煤量增加到 100 千 克／噸鐵 ， 就可節(jié)約焦炭 130萬噸，生鐵成本降低約 4元／噸 ， 年經(jīng)濟效益為 ， 噴煤時富氧量增加 1％ ， 可增產(chǎn)鐵 3～ 5％ 。發(fā)展煤氧強化煉鐵工藝可以改造現(xiàn)有高爐，從而少建新高爐、新焦爐 ， 節(jié)約大量投資 ， 還有利于環(huán)保。因此 ， 發(fā)展和采用高爐氧煤強化煉鐵 新工藝意義十分重大。 1 前言 6 我國高爐噴煤技術(shù)的進步 我國是世界上高爐采用噴煤技術(shù)較早的國家之一，近年來冶金部大力推動噴煤技術(shù)的發(fā)展和應用，取得了重大效果。全國噴煤量從 l990年的 218萬噸 ， 到 1995年將近翻一番 ， 1996年計劃達到 450萬噸。噴煤比也持續(xù)上升，重點企業(yè)平均噴煤比 大 于60千克／噸鐵。目前 ， 重點企業(yè)有噴煤裝置的高爐已占全部高爐的 90％ 。從 l990年到 l993年，噴煤代替的焦炭可多生產(chǎn)鐵 160萬噸 ， 少建焦爐節(jié)約投資約 l0億多元，我國的噴煤工藝技術(shù)也有很大提高。 1995年在鞍鋼 3號高爐所進行的工業(yè)試驗連續(xù)個月噴煤量達到 203千克／噸鐵，成為世界上高噴煤量連續(xù)操作時間最長的高爐。焦比降到 367千克／噸鐵 ， 利用系數(shù)達到 ／天178。立方米，各項技術(shù)經(jīng)濟指標良好 ，達到 了國際先進水平 。 這標志著我國已掌握了高爐富氧噴煤時高爐操作調(diào)劑、噴吹設(shè)備和相關(guān)條件等全套技術(shù) ， 使我國氧煤煉鐵技術(shù)總體水平有很大提高。開發(fā)的新工藝如煙煤噴吹工藝、噴吹系統(tǒng)新流程、制粉系統(tǒng)新流程、高濃度輸送、分配、檢測和控制新技術(shù)都達到很高水平 ， 高爐氧槍及安全技術(shù)、高爐的一些特殊檢測設(shè)備、氧煤燃燒等一些應用理論研究已躍居世界領(lǐng)先水平。噴煤技術(shù)還給包鋼復合礦的強化冶煉提供了新途徑 ， 高爐利用系數(shù)由原來的 ，“ 八五 ”前，我國高爐僅能噴吹無煙煤，現(xiàn)在鞍鋼、寶鋼、酒鋼、唐鋼、蘇鋼、石家莊鋼鐵廠都可噴 煙煤 ， 煙煤噴吹安全技術(shù)也在實際中得到應用?？梢哉f我國高爐噴吹煙煤的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)過關(guān)。 高爐氧煤強化煉鐵新工藝的推廣應用不僅給鋼鐵企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益，還促進了鋼鐵工業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ， 很好地引導了基建和技術(shù)改造的投資 。 我國高爐噴煤存在的問題 盡管我國高爐噴煤技術(shù)有了長足的進步和發(fā)展，但還存在下列問題： 1） 噴煤量增長速度不能滿足要求 統(tǒng)計表明 ， 從 l990年到 l994年問平均年增噴煤量 28萬噸 ， 年增噴煤總量最多的1995年達到 55萬噸。據(jù)預測， “ 九五 ” 末期我國高爐噴煤量將努力爭取達到 l000萬噸，需要 年均增加 100萬噸 以 上，顯然 ， 目前的增長速度不能滿足要求，需要大力普及 ， 加快發(fā)展 。 2） 噴煤整體水平較低 1 前言 7 因為我國絕大部分高爐噴煤設(shè)備是在 70～ 80年代建設(shè)的 ， 工藝流程已經(jīng)落后，設(shè)備陳舊，僅鞍鋼等少數(shù)企業(yè)對噴煤系統(tǒng)進行了現(xiàn)代化改造。雖然近年一些新建的現(xiàn)代化高爐新建了噴煤設(shè)備 ， 但大多數(shù)卻依然采用老流程 這些老流程存在下列共性問題： 制粉設(shè)備陳舊、不配套，制約了制粉能力 ， 限制了噴煤量的增加；熱風爐風溫普遍呈下降趨勢 ， 在這種條件下要擴大噴煤量是困難的 ， 甚至是不可能的 。 改造熱風爐提高風溫迫在眉捷；噴煤量要提高 到 120千克／噸鐵 上， 富氧是必不可少的工藝條件。但我國高爐尚無專用氧氣機，使用煉鋼親氧常常得不到保證 ， 致使噴煤量不可能達到 150～ 200千克／噸鐵；原燃精條件差 ， 不利于改善料往透氣性 ， 從而阻礙噴煤量的增加 。 統(tǒng)計表明 ， 生鐵產(chǎn)量約占 5％ 的重點 鋼鐵企業(yè)噴煤量占全國噴煤總量的 80％ ， 其余為生鐵產(chǎn)量約占 27％ 的地方骨干企業(yè)的噴煤量 ； 從噴煤設(shè)施的建設(shè)來看 ， 18家重點企業(yè)中還有 1家沒有噴煤設(shè)備 ， 36家地方骨干企業(yè)中 有 15家沒有噴煤設(shè)備，地縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的高爐 ， 全無噴煤設(shè)備。可見 ， 高爐噴煤普及不夠 。 我國高爐發(fā)展