焦比

高炉炼铁技术经济指标

焦比是高炉炼铁的技术经济指标之一。即高炉每冶炼一吨合格生铁所耗用焦炭的吨数。

联合计算

简介

反映高炉炼铁原料、燃料、设备和技术操作水平的重要技术经济指标。

焦比= 每昼夜的焦炭消耗量(吨) / 每昼夜的生铁产量(吨)或平均每炼一吨生铁所消耗的焦炭量，用千克表示。

一般大中型高炉的焦比为0.6～0.8之间(或600～800千克之间)。世界先进水平焦比已接近400千克，个别为350千克。降低焦比，即可使每批炉料中的矿石相对增多，焦炭相对减少，就能多出铁，降低炼铁成本。降低焦比的主要措施有吃精料、提高风温(世界先进水平风温达1370°C)、采用综合鼓风(喷吹煤粉、重油或天然气加富氧)、增加高炉有效容积和提高技术水平等。

理论焦比就是在一定的冶炼条件下，高炉冶炼1 t生铁的最低焦炭消耗量。所谓一定的冶炼条件，就是指高炉使用的原料成分和性能，喷吹燃料的数量，冶炼时的鼓风参数 (风温、湿度、富氧率 ) ，冶炼的生铁成分等都已确定。在这样特定条件下，由高炉反应及热量消耗所决定的最低焦比，就是所谓的理论焦比。理论焦比的计算可以用来校验炼铁设计选取的焦比是否合适，也可对实际操作的高炉进行分析比较，寻求降低焦比的途径。但是，理论焦比并非高炉冶炼的实际焦比。理论焦比与实际焦比有怎样的关系以及它们的计算，这便是要探讨的问题。

计算条件及某些规定

( 1)计算以冶炼 1 t生铁作为基础，所用原料成份、生铁成份都是已知的。对于生产高炉，吨铁矿石用量，煤气成份及炉渣成份也是已知的；而对于设计高炉，矿石用量可由铁平衡方程先行求出。考虑到人们的习惯以及易与某些文献资料相对照比较，计算过程中用千卡 ( kcal)作热量单位，最后可转换成千焦 ( k J)。

( 2)当今高炉多使用高碱度烧结矿冶炼，并寻求合理的炉料结构，冶炼时加入熔剂数量已很少了。考虑到这种情况，计算时先假定高炉不使用熔剂，待焦比算出后，按照炉渣碱度要求，进行碱度校核，确定加入熔剂的种类 (石灰石或硅石 )和数量，并按其炉内行为再进行追加焦比的计算。

( 3)高炉高温区界限温度选在950℃是更为合适的。在高温区内碳的气化反应 C+ CO2 = 2CO充分发展，铁及合金元素的直接还原在此区内完成。对于浮士体的间接还原 FeO+ CO= Fe+ CO2，950℃时反应平衡常数 Kp = φ( CO2 ) /φ( CO)= 30. 9 /69。 1= 0. 447，因此还原 1 kmol铁所需要 CO的过量系数 n应为

n = 1+ 1 /Kp = 1+ 2. 237= 3. 237 kmol。

( 4)现代高炉多采用富氧喷煤强化冶炼措施，这里规定每吨生铁的喷煤量是已知的，并认为煤粉碳素在高炉风口前全部燃烧掉。

计算的准备

方法与其它方法的一个不同点，就是对每吨生铁的渣量、石灰石用量以及焦比等采用分解计算的方法，也就是分别计算矿石、焦炭、煤粉这些物料的成渣物质的数量，石灰石用量和各自的耗热量。这样就可以找出焦比、渣量、石灰石用量之间的关系，使得焦比的计算脱离许多假定数据 (如假定渣量 ) 的范畴。

焦比、直接还原度的联合计算

对于焦比算式K × w ( C， k) =m ( C， b， k) +m( C， d， Fe)+ m( C， d， a) +m ( C， c) ，在一定的条件下，碳量 m ( C， d， a )，m( C， c) 都是已知的，欲计算焦比，就要求出m ( C， b， k) 及m ( C， d， Fe) 两项数值。这就需要列出既满足高炉冶炼热量消耗，又要满足还原剂消耗所需碳量的两个方程，联立求解。

分布影响

以矿焦混装形式多量回收利用高炉槽下小块焦，替代大块冶金焦，不仅能提高块状带和软熔带矿石层的透气性，促进矿石还原，提高煤气利用率，而且能显著降低焦比和生产成本。国内外高炉普遍使用小块焦或焦丁，用量 20 一 40kg/t，生产效果良好，经济效益很大。

炉况和透气性的变化及控制

小块焦比由 20kg/t 逐步提高到50kg/ t 时，风压、压差和K 值基本不变，甚至有所下降。但提高到55kg/t 以上时，风压、压差、K 值逐步上升，小块焦比达60kg/ t时，风压升高到397kPa 、K 值达到2.75。试验期间高炉压差维持在165kPa 以下，顺行一直良好，没有炉况波动，表明在当前生产条件下，2 号高炉可稳定接受60kg/t 的小块焦比。

利用 0.53m 耐高炉模型进行的高炉块状带透模拟试验表明，在宝钢原燃料质量条件下，小块焦比越高，高炉动态压差升高的幅度越大。小块焦比增加对高炉块状带透气性的影响可用Ergun公式进行分析。根据Ergun 公式，在高炉产量基本不变的条件下，影响块状带透气性的主要因素是料层的孔隙度、炉料的平均直径和料层厚度。

煤气流分布变化及控制

试验过程中，随小块焦比提高，中心和边缘煤气流总体变化不大，但通过上下部调剂，使高小块焦比下煤气流分布稳定合理，保持高的透气性和煤气利用率，是非常重要的。试验期间，2 号高炉由于炉体温度和热负荷较低且波动较大，炉身下部、炉腰、炉腹常有粘结和脱落，为此将风口面积由0.4727m2扩大到0. 4789m2，调整后炉体温度上升、脱落减少，但边缘煤气流偏强，鼓风动能较低。

此外，大量使用小块焦后死料柱粉末增多、体积扩大，也使高炉下部初始煤气流向边缘增强。根据2号高炉的操作特点，压差较低、煤气流分布适宜的要求是：必须保证充沛稳定的中心煤气流 ( 十字测温中心点 600 ℃ 以上 )， W 值控制在1.4 一 1.6。在50kg/t 以上小块焦比下，为发展中心、保持较强的中心气流和降低K 值，上部调剂主要采取抑制边缘的措施。

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