变压吸附制氧技术在高炉生产中的应用

随着焦煤资源日益紧张，焦炭价格日趋昂贵，寻求价格低廉的其他资源替代焦炭一直

是钢铁企业努力的方向。经过近年来的发展，高炉喷吹煤粉技术已经广泛运用于各企业，但
要提高喷煤比，实现大喷吹量，除提高风温、改善炉料结构和质量外，提高富氧率是必不可
少的手段。由于各企业高炉富氧的氧气来源大多是炼钢生产富余的，造成氧气供应没有保证，
富氧率不稳定，不利于炉况的稳定和充分发挥喷煤的作用，而变压吸附制氧新技术为高炉
富氧提供了新的选择和方向。

富氧喷煤是高效炼铁的有效手段
喷吹煤粉是高炉降低焦比、强化冶炼的有效措施，目前中国高炉的喷煤已经达到了较高

水平，部分企业已经实现了

200kg/t 以上的喷煤比。但大多数高炉受条件制约，喷煤比一直

在

120kg/t 甚至更低的水平徘徊，导致入炉焦比居高不下，影响了高炉的强化和效益的提高。

特别是近年焦炭价格大幅上涨，喷吹用煤差价在

600 元以上，提高喷煤比对炼铁生产的影

响显得尤为突出。

富氧喷煤是高炉富氧鼓风和喷吹煤粉技术的有机结合，是高炉高效喷吹技术的发展方

向，是提高喷煤量、改善喷吹效果的重要技术措施，富氧喷煤技术的应用可以强化高炉冶炼，
大幅增产节焦、降低成本，是高炉高效炼铁的重要手段。作为一项成熟的技术，目前富氧喷
煤已广泛应用于高炉炼铁生产。

喷吹煤粉对高炉冶炼的影响
风口前理论燃烧温度：由于煤粉的吸热、气化、裂解，喷吹煤粉会导致风口前理论燃烧

温度降低，特别是大喷煤量对理论燃烧温度的影响尤为突出。

煤气量及鼓风动能：由于煤粉的碳氢化合物含量远高于焦炭，碳氢化合物在风口前气

化产生大量氢气使煤气体积增大，煤粉中

H/C 比越高增加的煤气量越多。另外，煤粉枪喷

出的煤粉在风口内和风口前进行脱气、分解、燃烧，燃烧产物与热风形成混合气流，其流速
与全焦冶炼时的风速相比要大得多，故喷吹煤粉使煤气量和鼓风动能增大，且煤气量和鼓
风动能随着喷煤量的增加而增加，有利于中心发展。

间接还原和直接还原反应：喷吹煤粉使得煤气中的还原性气体成分（主要是

CO、H2）

增加，特别是氢含量增加，促使间接还原反应发展。喷吹煤粉后，矿

/焦比的提高改善了间

接还原反应，抑制直接还原反应的发展。

煤粉的燃烧率及未燃煤粉的行为：煤粉在高炉风口回旋区有限的时间和空间内完全燃

烧是不可能的，它的燃烧行为直接影响高炉喷煤的效果和高炉炉况。在没有其他措施配合的
情况下，煤粉在风口回旋区内的燃烧率比较低，喷煤量越大，未燃煤粉的绝对量也越大，
特别是大喷煤量时存在有大量未燃煤粉。未燃煤粉在炉内有少量被有效利用，大量的未燃煤
粉给高炉的冶炼操作带来困难：一部分未燃煤粉随炉顶煤气被带出炉外，另一部分则滞留
炉内参加渗碳、气化、直接还原等；当滞留炉内的未燃煤粉超过一定量时会恶化炉况。如炉缸
内未燃煤粉过多，就会影响炉渣的透液性，引起炉缸堆积，渣中带铁，大量烧坏风、渣口，
炉渣流动性变差，影响出渣出铁。如高炉中上部滞留的未燃煤粉过多，就会影响整个料柱的