4.2、高炉生产技术指标4，2、1 高炉设计选用的年平均有效容积利用系数 炉缸面积利用系数.燃料比 焦比 炉腹煤气量指数等主要设计指标.应根据原料.燃料条件,风温.富氧率，高炉装备水平等综合因素 并参照条件基本相同 而操作较好的高炉的生产指标来选取 1。利用系数、燃料比和焦比。根据中国金属学会和炼铁信息网的统计数据 按高炉炉容级别列出了近年来各高炉的利用系数、焦比和燃料比的数据、见表14，表17。表14.4000m3级高炉年平均利用系数.燃料比和焦比，含小块焦，表15 3000m3级高炉年平均利用系数、燃料比和焦比表16 2000m3级高炉年平均利用系数、燃料比和焦比表17 1000m3级高炉年平均利用系数 燃料比和焦比。在对表中的数据进行分析后,得知1000m3级和2000m3高炉的利用系数参差不齐 生产条件不同，原燃料质量差距大.不见得能与3000m3级和4000m3级高炉媲美.我国的能源 矿产资源和环境状况对经济发展已构成严重的制约.高炉炼铁应把节约资源和能源作为基点。发展循环经济 建设资源节约型。环境友好型的高炉,切实走新型炼铁工业的发展道路，坚持节约发展 清洁发展 安全发展,实现可持续发展 制约我国高炉指标改善的主要因素是高炉燃料比高.大型高炉的优势在于燃料比较低,各级高炉的燃料比统计见图5、图5、高炉炉容与燃料比的统计数据,总体上 我国炼铁技术已经进入世界先进行列，企业之间技术水平差距大，大多数企业在高炉寿命。能耗指标。燃料比，以及设备效用率等方面 仍与世界先进水平存在一定的差距 我国是能源和焦煤缺乏的国家.在降低燃料比，焦比、能耗指标方面必须引起炼铁界的高度重视.重视优化能耗指标应当超过对利用系数的追求、2、炉腹煤气量指数与燃料比和利用系数 由于提高炉腹煤气量是强化高炉冶炼的手段之一 因此必须说明它具有两面性。吨铁炉腹煤气量与燃料比、能源介质的消耗密切相关 为了获得良好的高炉能耗指标必须减少吨铁炉腹煤气量。而提高炉腹煤气量指数将提高炉内煤气的流速和阻力损失.过分提高炉内煤气流速将影响高炉顺行.并招致煤气在炉内的停留时间过短,使得炉顶煤气利用率下降，燃料比上升。为了研究合适的最大炉腹煤气量指数和日常操作采用的炉腹煤气量指数.规范编制组广泛征集一些高炉操作较好时期，有关高炉强化的数据进行了分析、表18为炉腹煤气量指数与其他高炉操作指标的关系、表18，某些高炉的主要指标、根据表18中的高炉操作指标做成炉腹煤气量指数与燃料比的关系图。见图6。图6,各高炉炉腹煤气量指数与燃料比和有效容积利用系数的回归曲线汇总图。由表18和图6可知.1 大部分操作指标较好的高炉日最大炉腹煤气量指数在68m。min以下，特别是大型高炉的炉腹煤气量指数基本上在66m，min以下.炉腹煤气量指数较高的高炉燃料比也较高。2。高炉的炉腹煤气量指数与燃料比均呈 U，字形的关系、存在最低点,大多数高炉经常操作点是处于。U,字形右侧的上升段上 说明高炉还有降低燃料比的潜力。3。燃料比回归曲线的最低点在500kg、t以下的高炉平均炉腹煤气量指数均在60m，min左右.回归的燃料比最低点随着炉腹煤气量指数而升高时，最低燃料比的数值也上升。而不是下降,说明控制炉腹煤气量指数对降低燃料比有利,对高炉操作也有重要意义.4 高炉利用系数呈相反的趋势,也存在最高点,而且较高的炉腹煤气量指数操作的高炉数据在回归时。不得不删除较多的因炉况波动使得容积利用系数低于1.7t.m3，d、或者燃料比偶然上升30kg.t的日平均数据。例如,有的高炉一段时期炉腹煤气量过高操作数据波动太大,而无法作出回归曲线的情况，见图7，d.图7。几种高炉炉腹煤气量指数与燃料比和有效容积利用系数之间的关系。由图7可知。前两种类型的炉腹煤气量指数与燃料比的关系呈 U，字形，存在最低点。由图7、a、7,b，可知，形成、U，字形的两翼中的左翼、即炉腹煤气量指数较低的那侧是由于炉况波动所造成燃料比的上升。因此左翼有其偶然性 形成,U、字形的两翼中的右翼.即炉腹煤气量指数较高的那侧是由于炉内煤气流速上升，含铁原料与煤气的接触条件变差引起燃料比的上升。从图7,a。可知 第一种。炉腹煤气量指数控制的范围比较合理，炉况波动的概率低.炉况稳定、利用系数的波动范围小 燃料比低。即使达到最高炉腹煤气量指数时燃料比的上升也不多 这也证明炉腹煤气量不宜高于66m。min 这种操作方式应该是当前降低燃料比，降低能源消耗。降低成本的主流,由图7,b、可知。第二种.炉腹煤气量指数较高，大多数时间在高炉腹煤气量指数条件下操作，炉况容易波动。燃料比较高。所举实例是较早时期G高炉的数据,目的有两个、一是那时刚采用炉腹煤气量指数控制高炉操作。应用得还不够熟练、当时是由过去盲目追求高冶炼强度转变为重视降低燃料比和成本的过渡阶段,二是那时的原料质量比较高,可以说明忽视控制炉腹煤气量指数也是引起燃料比较高的原因之一,由图7.c 可知。第三种情况企图高强度冶炼 其结果炉况波动。高炉不接受风量 经常因炉况不顺加空焦,燃料比升高。采用这种操作方式的高炉已经很少 因此我们推荐采用第一种类型的操作、控制炉腹煤气量指数 控制炉内煤气流速进行操作、我们将各厂提供的数据再次进行了整理 对炉腹煤气量指数与燃料比等日平均数据进行了回归.得到图8。回归的结果可以分为三种类型 第一种类型合理控制炉腹煤气量 见表18中的N1.N2,Q1 Q2，N4.H1,H2 Q3、M1 M2和N5高炉,占一半以上高炉的燃料比较低达到本规范表4、2.1的要求。目前用这种类型操作的高炉越来越多、以H1号3200m3高炉为代表、第二种类型炉腹煤气量偏高 这种类型的高炉比较多约占表18中高炉数目的一半,并且在2000m3级高炉多一些。有些高炉的燃料比超过了规范表4，3.1的规定，以C1高炉为代表 第三种类型。过去用冶炼强度来衡量高炉的强化程度时 现在已经很少见到了.目前大多数高炉已经较好地控制了炉腹煤气量指数。以T3、3高炉为代表.由表18的数据来看.除了2000m3级高炉的强化程度变化比较大以外。其他级别的高炉绝大部分日平均炉腹煤气量都控制在60m、min左右、由于2000m3级高炉的气体动力学条件有利 并且受小型高炉影响比较大，许多厂级领导要求向小型高炉看齐。因此炉腹煤气量指数的高低参差不齐 因此有必要对2000m3级高炉炉腹煤气量指数与燃料比的关系进行分析。从中寻找一些规律.图8为2000m3级高炉炉腹煤气量指数与燃料比的关系,回归结果表明所有高炉的炉腹煤气量指数与燃料比的关系都呈、U。字形的规律。为了使炉腹煤气量指数与燃料比和利用系数的关系更明显，在图8中将各高炉 U，字形回归曲线最低燃料比的点用方框红点表示.圆形绿色为各高炉操作期间日平均燃料比的位置、右上角的黑色圆点为高炉操作期间的日平均有效容积利用系数,图8,2000m3级高炉炉腹煤气量指数与燃料比的关系 由图8可以得到以下结论、1。从回归曲线的最低燃料比和操作的燃料比的分布来看 在炉腹煤气量指数54m。min，62m.min的区间内最低点上升得比较缓慢 燃料比的最低值一般出现在炉腹煤气量指数60m min左右 而炉腹煤气量指数小于64m。min时。U，字形曲线的最低燃料比上升得很不明显。炉腹煤气量指数由54m.min增加到64m。min最低燃料比的增加量在10kg t以内.2 在炉腹煤气量指数在63m.min 64m.min左右有明显变化，超过64m,min燃料比迅速抬升.并且上下波动比较大，操作点变得混乱。3.不但单个高炉的燃料比与炉腹煤气量指数符合一定的规律。各高炉.U 字形回归曲线的最低燃料比，随炉腹煤气量指数的上升存在一个突变说明、控制炉腹煤气量是降低燃料比的重要手段之一，4、图中黑色圆点为高炉炉腹煤气量指数与有效容积利用系数的关系，在总体上，随着平均炉腹煤气量指数上升 平均利用系数并没有上升.基本上持平 因此单纯用提高炉腹煤气量来强化高炉.并没有得到任何效果 反而引起燃料比。能耗的上升、综合以上调研的结果证明、本规范表4.2 1规定的炉腹煤气量指数范围是正确的 可以采用表中的炉腹煤气量指数值作为高炉正常的操作控制范围、为了说明在炉腹煤气量指数与燃料比呈.U，字形曲线中 随着炉腹煤气量指数升高燃料比升高的原因 我们对高炉煤气利用率ηco与炉腹煤气量指数的关系进行了回归，现举例如下。图9为H2高炉炉腹煤气量指数与炉顶煤气利用率ηco的关系。正如前面图7。a。和图9，a 所示H2高炉的燃料比低是由于炉顶煤气的利用率ηco高的缘故。其平均煤气利用率达到了50,32、即使在回归期间最高的炉腹煤气量指数为65。53m min 仍然在合适的范围内，煤气利用率ηco仍达到了49 50，图9,b 所示的Q2高炉,煤气利用率在炉腹煤气量指数为58m min左右达到最高点 约50 5 煤气利用率的最高点正好与回归得到的燃料比最低点位于炉腹煤气量指数58。78m、min处相对应，而且煤气利用率随炉腹煤气量指数的上升迅速下降还可以解释图9中Q2高炉的燃料比随着炉腹煤气量上升迅速上升的原因 图9，高炉炉腹煤气量指数与炉顶煤气利用率ηco的关系。然而、G高炉日常操作的炉腹煤气量指数比较高.流速比较高,煤气在炉内的停留时间缩短 炉料与煤气的接触条件变差.在炉腹煤气量高的区域。燃料比升高的同时炉顶煤气利用率下降。其次，炉内的煤气流量多。炉料下降的阻力比较高。为了让大量的煤气较顺畅地通过料柱.就必须采取疏松边缘或者中心的布料措施、也使煤气的利用率降低.目前虽然大家都认识到控制炉腹煤气量指数的重要性.可是提高利用系数的想法仍然诱惑着许多管理者。所以尚存在强化程度过高的倾向,这是使得炉顶煤气利用率下降、燃料比有上升的重要因素 根据以上调研的结果证明。本规范规定的年平均炉腹煤气量指数是合适的,本规范研究了历年的生产统计数据，规定的设计年平均有效容积利用系数和炉缸面积利用系数应该是正常年份所能达到的、为了能较早的回收投资、必须有较高的利用系数，因此设定了下限值 在改善了原料 燃料的条件下.高炉的年平均利用系数仍然存在着上限值。本规范设定了年平均利用系数的上限值 只要降低燃料比.完全能够取得更高的利用系数 本规范设置上限值的目的是为了克服过高的年平均利用系数引起的如下弊端，1，对全面贯彻高炉炼铁的技术方针不利 如果过分强化来提高利用系数。而不是以降低燃料比的方式来提高利用系数,不符合钢铁产业发展政策的要求。不符合钢铁工业可持续发展的道路,2。不利于炼铁车间综合设备能力的发挥,设计过程一般根据总体规模先定产量.高炉的上料能力 送风系统和煤气除尘系统的能力 渣铁处理系统的能力等、都是直接按铁产量定的.唯有炉容有较大弹性。高炉本体的投资在总投资中的比重一般为10，15。在设计时很有必要考虑设备综合能力的利用效率、防止出现。大马拉小车 现象，3、不利于企业的生产平衡，使高炉生产始终处于被动状态、炼铁经常处于生产的,瓶颈 使得整个企业的投资和设备能力难以发挥、4 从我国的钢铁产业政策和能源政策来看.首先要抓的是降低能耗、利用系数将在次要位置 只有以降低能耗而得到的高利用系数才是科学的.5.在本规范中规定的设计年平均炉腹煤气量指数能够把设计年平均有效容积利用系数和炉缸面积利用系数和燃料比联系起来形成一个完整的指标体系。6,过高的利用系数将导致燃料比，能耗上升.高炉寿命缩短，对降低成本不利。高炉按适宜炉腹煤气量来强化高炉操作 可实现最佳指标、近年日本高炉指标证明了按炉腹煤气量操作的合理性.表19,近年来日本高炉指标，总之.设计要反对设定过高的、不易到达的利用系数 造成能力的长期积压 避免在低的设备效用率、高的空运转率下运行.防止宽打窄用。4.2.2、为了与钢铁企业其他生产单元相衔接，与国外高炉指标相一致、为了生产统计的方便 本规范采用作业率。而不采用原苏联的年工作日数,过去对规定工作日数的定义为日历日数减掉大,中修休风日数，高炉寿命已经延长至15年以上,并取消了中修、高炉大修又取决于生产组织和大修规模等不确定因素。因此无法分摊到每年中.4，2。3，高炉应保持在合适的利用系数下操作，以达到绩效的最佳化、高炉的强化、生产能力的提高主要依靠改善原料 燃料条件.降低燃料比和焦比，以及提高炉顶压力,提高富氧率降低单位生铁炉腹煤气量和鼓风量来达到、R厂高炉就是以此理念进行设计的.高炉在不同利用系数下操作 对应有不同的操作指标。设计R厂2号高炉时采用的操作指标见表20。表20 R厂2号高炉原设计的操作水平