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4.2，高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)4 2。1.高爐設(shè)計(jì)選用的年平均有效容積利用系數(shù)，爐缸面積利用系數(shù)、燃料比、焦比 爐腹煤氣量指數(shù)等主要設(shè)計(jì)指標(biāo),應(yīng)根據(jù)原料,燃料條件、風(fēng)溫。富氧率，高爐裝備水平等綜合因素,并參照條件基本相同。而操作較好的高爐的生產(chǎn)指標(biāo)來(lái)選取,1、利用系數(shù) 燃料比和焦比.根據(jù)中國(guó)金屬學(xué)會(huì)和煉鐵信息網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).按高爐爐容級(jí)別列出了近年來(lái)各高爐的利用系數(shù)。焦比和燃料比的數(shù)據(jù),見(jiàn)表14,表17，表14，4000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù)、燃料比和焦比，含小塊焦,表15 3000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù)。燃料比和焦比表16,2000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù) 燃料比和焦比表17.1000m3級(jí)高爐年平均利用系數(shù)、燃料比和焦比，在對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后、得知1000m3級(jí)和2000m3高爐的利用系數(shù)參差不齊 生產(chǎn)條件不同 原燃料質(zhì)量差距大 不見(jiàn)得能與3000m3級(jí)和4000m3級(jí)高爐媲美、我國(guó)的能源，礦產(chǎn)資源和環(huán)境狀況對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已構(gòu)成嚴(yán)重的制約,高爐煉鐵應(yīng)把節(jié)約資源和能源作為基點(diǎn)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型的高爐。切實(shí)走新型煉鐵工業(yè)的發(fā)展道路。堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展.清潔發(fā)展,安全發(fā)展.實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、制約我國(guó)高爐指標(biāo)改善的主要因素是高爐燃料比高,大型高爐的優(yōu)勢(shì)在于燃料比較低，各級(jí)高爐的燃料比統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖5.圖5，高爐爐容與燃料比的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總體上、我國(guó)煉鐵技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)行列 企業(yè)之間技術(shù)水平差距大,大多數(shù)企業(yè)在高爐壽命.能耗指標(biāo)，燃料比、以及設(shè)備效用率等方面,仍與世界先進(jìn)水平存在一定的差距、我國(guó)是能源和焦煤缺乏的國(guó)家,在降低燃料比、焦比、能耗指標(biāo)方面必須引起煉鐵界的高度重視、重視優(yōu)化能耗指標(biāo)應(yīng)當(dāng)超過(guò)對(duì)利用系數(shù)的追求、2，爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和利用系數(shù)。由于提高爐腹煤氣量是強(qiáng)化高爐冶煉的手段之一、因此必須說(shuō)明它具有兩面性 噸鐵爐腹煤氣量與燃料比 能源介質(zhì)的消耗密切相關(guān),為了獲得良好的高爐能耗指標(biāo)必須減少噸鐵爐腹煤氣量。而提高爐腹煤氣量指數(shù)將提高爐內(nèi)煤氣的流速和阻力損失，過(guò)分提高爐內(nèi)煤氣流速將影響高爐順行、并招致煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間過(guò)短 使得爐頂煤氣利用率下降。燃料比上升.為了研究合適的最大爐腹煤氣量指數(shù)和日常操作采用的爐腹煤氣量指數(shù)、規(guī)范編制組廣泛征集一些高爐操作較好時(shí)期,有關(guān)高爐強(qiáng)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。表18為爐腹煤氣量指數(shù)與其他高爐操作指標(biāo)的關(guān)系.表18 某些高爐的主要指標(biāo)，根據(jù)表18中的高爐操作指標(biāo)做成爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系圖 見(jiàn)圖6。圖6,各高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和有效容積利用系數(shù)的回歸曲線匯總圖,由表18和圖6可知 1 大部分操作指標(biāo)較好的高爐日最大爐腹煤氣量指數(shù)在68m，min以下，特別是大型高爐的爐腹煤氣量指數(shù)基本上在66m、min以下 爐腹煤氣量指數(shù)較高的高爐燃料比也較高 2。高爐的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比均呈.U.字形的關(guān)系.存在最低點(diǎn) 大多數(shù)高爐經(jīng)常操作點(diǎn)是處于.U，字形右側(cè)的上升段上 說(shuō)明高爐還有降低燃料比的潛力,3.燃料比回歸曲線的最低點(diǎn)在500kg，t以下的高爐平均爐腹煤氣量指數(shù)均在60m。min左右,回歸的燃料比最低點(diǎn)隨著爐腹煤氣量指數(shù)而升高時(shí),最低燃料比的數(shù)值也上升 而不是下降 說(shuō)明控制爐腹煤氣量指數(shù)對(duì)降低燃料比有利,對(duì)高爐操作也有重要意義.4.高爐利用系數(shù)呈相反的趨勢(shì)、也存在最高點(diǎn)。而且較高的爐腹煤氣量指數(shù)操作的高爐數(shù)據(jù)在回歸時(shí),不得不刪除較多的因爐況波動(dòng)使得容積利用系數(shù)低于1，7t、m3，d、或者燃料比偶然上升30kg，t的日平均數(shù)據(jù)。例如 有的高爐一段時(shí)期爐腹煤氣量過(guò)高操作數(shù)據(jù)波動(dòng)太大.而無(wú)法作出回歸曲線的情況.見(jiàn)圖7，d。圖7，幾種高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比和有效容積利用系數(shù)之間的關(guān)系，由圖7可知，前兩種類型的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系呈.U,字形 存在最低點(diǎn)，由圖7 a、7 b、可知，形成,U 字形的兩翼中的左翼 即爐腹煤氣量指數(shù)較低的那側(cè)是由于爐況波動(dòng)所造成燃料比的上升 因此左翼有其偶然性 形成，U、字形的兩翼中的右翼,即爐腹煤氣量指數(shù)較高的那側(cè)是由于爐內(nèi)煤氣流速上升。含鐵原料與煤氣的接觸條件變差引起燃料比的上升、從圖7。a,可知、第一種。爐腹煤氣量指數(shù)控制的范圍比較合理。爐況波動(dòng)的概率低,爐況穩(wěn)定,利用系數(shù)的波動(dòng)范圍小 燃料比低，即使達(dá)到最高爐腹煤氣量指數(shù)時(shí)燃料比的上升也不多,這也證明爐腹煤氣量不宜高于66m,min,這種操作方式應(yīng)該是當(dāng)前降低燃料比.降低能源消耗.降低成本的主流.由圖7。b,可知、第二種。爐腹煤氣量指數(shù)較高、大多數(shù)時(shí)間在高爐腹煤氣量指數(shù)條件下操作，爐況容易波動(dòng),燃料比較高.所舉實(shí)例是較早時(shí)期G高爐的數(shù)據(jù)，目的有兩個(gè)，一是那時(shí)剛采用爐腹煤氣量指數(shù)控制高爐操作、應(yīng)用得還不夠熟練.當(dāng)時(shí)是由過(guò)去盲目追求高冶煉強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾暯档腿剂媳群统杀镜倪^(guò)渡階段，二是那時(shí)的原料質(zhì)量比較高,可以說(shuō)明忽視控制爐腹煤氣量指數(shù)也是引起燃料比較高的原因之一。由圖7、c?？芍?第三種情況企圖高強(qiáng)度冶煉、其結(jié)果爐況波動(dòng)。高爐不接受風(fēng)量。經(jīng)常因爐況不順加空焦 燃料比升高、采用這種操作方式的高爐已經(jīng)很少.因此我們推薦采用第一種類型的操作，控制爐腹煤氣量指數(shù) 控制爐內(nèi)煤氣流速進(jìn)行操作、我們將各廠提供的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行了整理.對(duì)爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比等日平均數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸、得到圖8?；貧w的結(jié)果可以分為三種類型 第一種類型合理控制爐腹煤氣量。見(jiàn)表18中的N1，N2，Q1.Q2，N4,H1 H2，Q3。M1,M2和N5高爐，占一半以上高爐的燃料比較低達(dá)到本規(guī)范表4，2 1的要求.目前用這種類型操作的高爐越來(lái)越多.以H1號(hào)3200m3高爐為代表、第二種類型爐腹煤氣量偏高 這種類型的高爐比較多約占表18中高爐數(shù)目的一半。并且在2000m3級(jí)高爐多一些。有些高爐的燃料比超過(guò)了規(guī)范表4、3,1的規(guī)定 以C1高爐為代表，第三種類型。過(guò)去用冶煉強(qiáng)度來(lái)衡量高爐的強(qiáng)化程度時(shí)，現(xiàn)在已經(jīng)很少見(jiàn)到了。目前大多數(shù)高爐已經(jīng)較好地控制了爐腹煤氣量指數(shù),以T3、3高爐為代表 由表18的數(shù)據(jù)來(lái)看、除了2000m3級(jí)高爐的強(qiáng)化程度變化比較大以外.其他級(jí)別的高爐絕大部分日平均爐腹煤氣量都控制在60m min左右,由于2000m3級(jí)高爐的氣體動(dòng)力學(xué)條件有利，并且受小型高爐影響比較大，許多廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)要求向小型高爐看齊。因此爐腹煤氣量指數(shù)的高低參差不齊 因此有必要對(duì)2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系進(jìn)行分析，從中尋找一些規(guī)律、圖8為2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系.回歸結(jié)果表明所有高爐的爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系都呈，U，字形的規(guī)律.為了使?fàn)t腹煤氣量指數(shù)與燃料比和利用系數(shù)的關(guān)系更明顯,在圖8中將各高爐、U.字形回歸曲線最低燃料比的點(diǎn)用方框紅點(diǎn)表示 圓形綠色為各高爐操作期間日平均燃料比的位置,右上角的黑色圓點(diǎn)為高爐操作期間的日平均有效容積利用系數(shù)、圖8。2000m3級(jí)高爐爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比的關(guān)系 由圖8可以得到以下結(jié)論。1，從回歸曲線的最低燃料比和操作的燃料比的分布來(lái)看.在爐腹煤氣量指數(shù)54m min，62m min的區(qū)間內(nèi)最低點(diǎn)上升得比較緩慢。燃料比的最低值一般出現(xiàn)在爐腹煤氣量指數(shù)60m。min左右。而爐腹煤氣量指數(shù)小于64m min時(shí),U.字形曲線的最低燃料比上升得很不明顯.爐腹煤氣量指數(shù)由54m.min增加到64m.min最低燃料比的增加量在10kg。t以內(nèi)，2,在爐腹煤氣量指數(shù)在63m，min、64m，min左右有明顯變化，超過(guò)64m、min燃料比迅速抬升，并且上下波動(dòng)比較大、操作點(diǎn)變得混亂。3。不但單個(gè)高爐的燃料比與爐腹煤氣量指數(shù)符合一定的規(guī)律，各高爐 U。字形回歸曲線的最低燃料比,隨爐腹煤氣量指數(shù)的上升存在一個(gè)突變說(shuō)明,控制爐腹煤氣量是降低燃料比的重要手段之一.4、圖中黑色圓點(diǎn)為高爐爐腹煤氣量指數(shù)與有效容積利用系數(shù)的關(guān)系。在總體上.隨著平均爐腹煤氣量指數(shù)上升.平均利用系數(shù)并沒(méi)有上升.基本上持平,因此單純用提高爐腹煤氣量來(lái)強(qiáng)化高爐。并沒(méi)有得到任何效果、反而引起燃料比。能耗的上升.綜合以上調(diào)研的結(jié)果證明、本規(guī)范表4。2、1規(guī)定的爐腹煤氣量指數(shù)范圍是正確的,可以采用表中的爐腹煤氣量指數(shù)值作為高爐正常的操作控制范圍.為了說(shuō)明在爐腹煤氣量指數(shù)與燃料比呈。U。字形曲線中.隨著爐腹煤氣量指數(shù)升高燃料比升高的原因,我們對(duì)高爐煤氣利用率ηco與爐腹煤氣量指數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了回歸，現(xiàn)舉例如下，圖9為H2高爐爐腹煤氣量指數(shù)與爐頂煤氣利用率ηco的關(guān)系，正如前面圖7 a、和圖9,a,所示H2高爐的燃料比低是由于爐頂煤氣的利用率ηco高的緣故。其平均煤氣利用率達(dá)到了50、32、即使在回歸期間最高的爐腹煤氣量指數(shù)為65，53m min 仍然在合適的范圍內(nèi),煤氣利用率ηco仍達(dá)到了49,50、圖9。b,所示的Q2高爐、煤氣利用率在爐腹煤氣量指數(shù)為58m min左右達(dá)到最高點(diǎn),約50。5,煤氣利用率的最高點(diǎn)正好與回歸得到的燃料比最低點(diǎn)位于爐腹煤氣量指數(shù)58。78m min處相對(duì)應(yīng) 而且煤氣利用率隨爐腹煤氣量指數(shù)的上升迅速下降還可以解釋圖9中Q2高爐的燃料比隨著爐腹煤氣量上升迅速上升的原因,圖9 高爐爐腹煤氣量指數(shù)與爐頂煤氣利用率ηco的關(guān)系。然而.G高爐日常操作的爐腹煤氣量指數(shù)比較高。流速比較高.煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短、爐料與煤氣的接觸條件變差 在爐腹煤氣量高的區(qū)域、燃料比升高的同時(shí)爐頂煤氣利用率下降。其次。爐內(nèi)的煤氣流量多，爐料下降的阻力比較高、為了讓大量的煤氣較順暢地通過(guò)料柱，就必須采取疏松邊緣或者中心的布料措施，也使煤氣的利用率降低、目前雖然大家都認(rèn)識(shí)到控制爐腹煤氣量指數(shù)的重要性.可是提高利用系數(shù)的想法仍然誘惑著許多管理者 所以尚存在強(qiáng)化程度過(guò)高的傾向 這是使得爐頂煤氣利用率下降.燃料比有上升的重要因素、根據(jù)以上調(diào)研的結(jié)果證明。本規(guī)范規(guī)定的年平均爐腹煤氣量指數(shù)是合適的、本規(guī)范研究了歷年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。規(guī)定的設(shè)計(jì)年平均有效容積利用系數(shù)和爐缸面積利用系數(shù)應(yīng)該是正常年份所能達(dá)到的，為了能較早的回收投資,必須有較高的利用系數(shù).因此設(shè)定了下限值.在改善了原料 燃料的條件下。高爐的年平均利用系數(shù)仍然存在著上限值。本規(guī)范設(shè)定了年平均利用系數(shù)的上限值。只要降低燃料比,完全能夠取得更高的利用系數(shù)、本規(guī)范設(shè)置上限值的目的是為了克服過(guò)高的年平均利用系數(shù)引起的如下弊端 1。對(duì)全面貫徹高爐煉鐵的技術(shù)方針不利 如果過(guò)分強(qiáng)化來(lái)提高利用系數(shù),而不是以降低燃料比的方式來(lái)提高利用系數(shù).不符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的要求、不符合鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路。2 不利于煉鐵車間綜合設(shè)備能力的發(fā)揮。設(shè)計(jì)過(guò)程一般根據(jù)總體規(guī)模先定產(chǎn)量、高爐的上料能力，送風(fēng)系統(tǒng)和煤氣除塵系統(tǒng)的能力、渣鐵處理系統(tǒng)的能力等。都是直接按鐵產(chǎn)量定的。唯有爐容有較大彈性.高爐本體的投資在總投資中的比重一般為10。15.在設(shè)計(jì)時(shí)很有必要考慮設(shè)備綜合能力的利用效率。防止出現(xiàn)，大馬拉小車?，F(xiàn)象。3 不利于企業(yè)的生產(chǎn)平衡,使高爐生產(chǎn)始終處于被動(dòng)狀態(tài) 煉鐵經(jīng)常處于生產(chǎn)的。瓶頸,使得整個(gè)企業(yè)的投資和設(shè)備能力難以發(fā)揮 4,從我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策和能源政策來(lái)看,首先要抓的是降低能耗.利用系數(shù)將在次要位置 只有以降低能耗而得到的高利用系數(shù)才是科學(xué)的,5，在本規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)年平均爐腹煤氣量指數(shù)能夠把設(shè)計(jì)年平均有效容積利用系數(shù)和爐缸面積利用系數(shù)和燃料比聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)完整的指標(biāo)體系,6.過(guò)高的利用系數(shù)將導(dǎo)致燃料比,能耗上升 高爐壽命縮短.對(duì)降低成本不利。高爐按適宜爐腹煤氣量來(lái)強(qiáng)化高爐操作,可實(shí)現(xiàn)最佳指標(biāo)，近年日本高爐指標(biāo)證明了按爐腹煤氣量操作的合理性、表19 近年來(lái)日本高爐指標(biāo) 總之、設(shè)計(jì)要反對(duì)設(shè)定過(guò)高的.不易到達(dá)的利用系數(shù) 造成能力的長(zhǎng)期積壓。避免在低的設(shè)備效用率,高的空運(yùn)轉(zhuǎn)率下運(yùn)行、防止寬打窄用.4,2、2、為了與鋼鐵企業(yè)其他生產(chǎn)單元相銜接，與國(guó)外高爐指標(biāo)相一致,為了生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的方便,本規(guī)范采用作業(yè)率 而不采用原蘇聯(lián)的年工作日數(shù)、過(guò)去對(duì)規(guī)定工作日數(shù)的定義為日歷日數(shù)減掉大.中修休風(fēng)日數(shù)、高爐壽命已經(jīng)延長(zhǎng)至15年以上,并取消了中修 高爐大修又取決于生產(chǎn)組織和大修規(guī)模等不確定因素、因此無(wú)法分?jǐn)偟矫磕曛?4，2，3。高爐應(yīng)保持在合適的利用系數(shù)下操作、以達(dá)到績(jī)效的最佳化，高爐的強(qiáng)化。生產(chǎn)能力的提高主要依靠改善原料,燃料條件 降低燃料比和焦比，以及提高爐頂壓力 提高富氧率降低單位生鐵爐腹煤氣量和鼓風(fēng)量來(lái)達(dá)到.R廠高爐就是以此理念進(jìn)行設(shè)計(jì)的,高爐在不同利用系數(shù)下操作,對(duì)應(yīng)有不同的操作指標(biāo),設(shè)計(jì)R廠2號(hào)高爐時(shí)采用的操作指標(biāo)見(jiàn)表20、表20。R廠2號(hào)高爐原設(shè)計(jì)的操作水平