由图1可见，5号高炉的燃料比和煤气利用率有一定的相关性。当煤气利用率较低时燃料比就一定高，而煤气利用率高时燃料比就会相对低一些。合理的煤气流分布必须和原燃料条件、送风制度、习惯性操作以及高炉冶炼规律相适应才能获得最佳冶炼效果，从而实现低燃料比下的稳定生产。

1.3  对热负荷的影响

控制合理的煤气流分布是实现炉体温度和热负荷合理稳定分布的基础。在正常生产时，炉腹以上炉体各段温度应呈有规律地分层分布，并在一定的范围内波动，各曲线之间不出现交叉，无明显发散。。大型高炉的生产操作要将煤气流分布、炉内压量关系适应性、燃料比、炉热水平和炉体各段温度结合起来分析，以定性判断炉况的稳定顺行性。

2011年1月后，5号高炉通过对炉身中上部进行硬质压入处理后，对稳定边缘煤气流有一定的作用，有助于实现炉体各段温度和热负荷的合理分层分布，并在生产操作中追求圆周方向煤气流的均匀性，通过硬质压入造衬和煤气流的调整相结合，来达到维持合理操作炉型的目的。5号高炉生产经验，要实现对炉体各段热负荷进行有效控制，就是要通过煤气流分布来建立合理的操作炉型，以确保将炉体各段热负荷控制在合理范围。怎样在既保证边缘有一定的煤气流的情况下，使炉身中上部温度不攀升，而又能保证炉腰区温度的活跃性，从而改善炉内压量关系，实现合理的煤气流分布，是大型高炉生产操作和煤气流控制的重点。5号高炉热负荷能维持在100～120GJ/h的水平就比较好。

2  控制合理煤气流的措施

2.1  透气性和煤气利用率的平衡

由于高炉内冶炼处于气固移动床状态，要兼顾好煤气利用率和透气性相适应的原则。通常煤气在炉内停留的时间不到3s就能通过高炉内的行程[1]。5号高炉在日常生产过程中，不但关注压量关系及煤气利用率情况，更关注不同焦炭负荷下，透气性指数K值和炉墙温度的适应性，以此来判定煤气流分布的合理性。在一定的炉腹煤气量指数下，炉内透气性指数K值是煤气流分布形态的一个表征，过高或过低都不适宜。

5号高炉2010年来的经验，大型高炉炉腹煤气量指数达到65m3/（min•m2）以上时，应通过追求高而稳定的煤气利用率，以低燃料比来实现高煤比和高利用系数生产。在大型高炉操作的关键，是要平衡好炉腹煤气量指数，煤气利用率和K值这三者的关系。5号高炉在煤比180kg/t以上生产时，透气性指数K值控制在2.3～2.6之间，煤气利用率能维持在50%～51%，炉顶温度180～200℃的水平。

2.2  维持炉内一定的焦层厚度

5号高炉5年多的生产经验，只要在炉况接受的情况下，一般先保持焦批不变，通过调整矿批来调整负荷，再调整布料档位来调整煤气流分布，这样就尽可能地稳定了炉内焦窗数目和焦层厚度。在同样焦炭负荷的情况下，采取扩大矿批来增加焦层厚度。软熔带中的焦炭层性质对压力损失起决定性作用。因而增大焦炭批重使其层厚增高，改善焦炭热态强度减少破碎和粉化，保持焦层有较大的孔隙度等对降低软熔带的阻力都是至关重要的[2]。5号高炉不同焦炭负荷下煤气利用率和技术经济指标对比见表2。

由表2可见，5号高炉在维持大矿批136.6t，焦炭负荷由5.04逐步增加到5.58生产时，煤气利用率提高了1.8%，炉顶温度降低了20℃。在焦比降低了30kg/t的基础上，煤比提高了30kg/t，燃料比降低了7kg/t。保证高炉合理的批重，才能保证高炉煤气流的稳定。过小或过大的焦、矿批重都会对高炉生产带来不利的影响[3]。大型高炉在煤比200kg/t、焦炭负荷重达5.60以上的生产情况下，一般要将炉喉处的焦层厚度控制在500mm以上，炉腰处的焦层厚度控制在200mm以上，以此来确定矿石批重。通过维持炉内一定的焦层厚度，来稳定煤气流的分布，实现煤气的热能和化学能充分有效利用。大型高炉煤气利用率若能稳定到50.0%以上时，燃料比一般能控制在495～498kg/t的水平，此时铁水温度能维持在1490～1520℃，生铁[Si]含量能控制到0.30%～0.50%，结合合理的造渣制度，能达到渣铁热量充沛、流动性良好的效果。

2.3  煤气流调整过程中度和量的把握

在生产中，找到一个与原燃料条件和送风制度适宜的装料制度，是高炉操作和管理的关键技术。大型高炉的煤气流控制，特别要注意防止边缘过重，其十字测温边缘4点温度最好控制在100℃以上，在该温度条件下，可利用煤气流去除炉料中的水分，保护炉墙，又可避免因炉墙黏结而引起压差升高或形成风口曲损。适当的边缘煤气流可提高煤气利用率和炉况顺行性。

装料制度的调整能显著影响炉内煤气流分布，高炉顺行及提高高炉接受风量的能力，改变产量水平。长期使用的布料制度，在需要改变时，要有耐心。因高炉内型已与煤气分布相适应，煤气通道比较顺畅，改变需要“磨合”，需要时间[4]。5号高炉生产经验，大型高炉操作制度在调整2～3天后才会真正起作用。保持高炉中心通路，非常重要。高炉越大，中心越重要。但中心集中加焦炭，一般不可取。中心高温区域不能过宽，过宽，煤气利用变差，浪费高炉燃料。窄一些，即可保持高炉顺行，又能节约燃料[5]。5号高炉生产经验，大型高炉炉顶十字测温中心温度控制在550～600℃，次中心温度在200～250℃时中心气流较畅通，此时，将边缘4点温度控制在90～110℃时，整个炉内煤气流较为稳定。

大型高炉的布料模式受很多因素的影响，需要不断摸索优化，最终应由炉墙温度和热负荷状况、十字测温的温度分布，炉顶温度和煤气利用率等的综合效果来判断，进而摸索出适合本高炉最合理的装料制度。5号高炉布料档位对应煤气利用率情况见表3。

由表3可见，5号高炉在进行不同煤比和利用系数生产时，通过矿石和焦炭布料档位的逐步调整，稳定了煤气利用率和燃料比，使5号高炉得到了有效强化。大型高炉在装料制度的调整过程中，认为“松边”或“压边”的依据是，当炉体热负荷走到一个较低值后，若风压和压差出现明显偏高，压量关系趋于紧张，同时，伴随着1～3个方位炉体温度和热负荷出现不稳定的现象，便认为边缘有过重的可能；反之，在炉体热负荷整体处于较高位时，还是应优先采取压边的措施。低炉顶温度和高煤气利用率是大型高炉调整煤气流的目标。

3  结论

﹙1﹚合理的煤气流分布能够实现炉内风压平稳，压量关系和透气性指数K值适应，煤气利用率高而稳定，炉体各层温度分布合理，特别是炉腰区的温度不呆滞，燃料比能够控制到较低的水平而渣铁热量充沛等。

（2）合理的煤气流分布同冷却制度相结合，才能实现操作炉型的有效控制。当通过装料制度的调整对炉身中部以上的热负荷控制作用不大时，就必须对其进行硬质压入处理来规整操作炉型。炉身中部以下的热负荷控制主要依靠合理的煤气流分布和热制度的共同作用来完成。

（3）在实际生产过程中，保持一定的焦层厚度，根据炉内压量关系来平衡好透气性和煤气利用率，根据炉体温度和热负荷的变化，来进行煤气流的调整，并且要注意时效性。

（4）大型高炉操作追求的目标一定是合理的煤气流分布下，炉况的长期稳定顺行，实现高煤气利用率、低炉顶温度和较低的热负荷下的低燃料比生产，使高炉利用系数和寿命得到稳定和提高。

参考文献：

[1] 项钟庸，王筱留主编.高炉设计—炼铁工艺设计理论与实践[M].北京.冶金工业出版社，2007:122-123.

[2] 周传典主编.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2003：135-151.

[3] 李维国.大型高炉的操作和管理要点[J].炼铁，2011，30（3）：2-7.

[4] 王晓鹏，王胜，陈军等.首钢2高炉煤气流分布的调整[J]，炼铁，2009，28（1）：11.

[5] 刘云彩.无钟布料操作的几个问题[J].炼铁，2007，26(4):42-43.