1、什么是高爐煉鐵的還原過程?使用什么還原劑?

答：自然界中沒有天然純鐵，在鐵礦石中鐵與氧結合在一起，成為氧化物，高爐煉鐵就是要將礦石中的鐵從氧化物中分離出來。鐵氧化物失氧的過程叫還原過程，而用來奪取鐵氧化物中的氧并與氧結合的物質(zhì)就叫還原劑。凡是與氧結合能力比鐵與氧結合能力強的物質(zhì)都可以做還原劑，但從資源和價格考慮最佳還原劑是C、CO和H2，C來源于煤，將它干餾成焦炭作為高爐煉鐵的主要燃料，煤磨成粉噴入高爐成為補充燃料。CO來自于C，在高爐內(nèi)氧化形成，H2則存在于燃料中的有機物和揮發(fā)分，也來自于補充燃料的重油和天然氣。

2、在高爐煉鐵過程中鐵礦石所含氧化物哪些可以被還原?哪些不能被還原?

答：高爐煉鐵選用碳作為還原劑，判斷鐵礦石中氧化物能否在高爐冶煉條件下被還原，就要較該氧化物中元素與氧的親和力同碳與氧親和力誰大誰小：前者大于后者就不能還原，前者小于后者則能還原。判別元素與氧親和力大小最常用的手段之一是氧化物的分解壓po2和標準生成自由能△G。

所謂氧化物的分解壓就是氧化物分解為元素和氧的反應達到平衡時氧的分壓。氧化物的分解壓越大，元素與氧結合能力越小，氧化物的穩(wěn)定性越小，就越易被還原劑還原，一般來說隨溫度升高分解壓增大，氧化物變得越易還原。

所謂氧化物的標準生成自由能是熱力學的函數(shù)之一，用作判斷冶金過程中反應的方向及平衡狀態(tài)的依據(jù)。對大多數(shù)元素的氧化物來說，標準生成自由能的負值數(shù)越大，它的穩(wěn)定性越高，越難還原。一般來說隨溫度升高氧化物的自由能的負值數(shù)變小，即氧化物的穩(wěn)定性變差，只有CO例外，隨溫度升高CO 的△G負值數(shù)變大，也就是CO 變得更穩(wěn)定，即C與O2的結合能力越強，在高溫下可以還原更多的氧化物，這也是CO作為還的優(yōu)越性。

(1)極易被還原：Cu、 Ni 、Pb 、Co

(2)較難被還原：.P 、Zn 、Cr 、Mn 、V 、Si 、Ti，但是P、 Zn是幾乎100%被還原的，其余的只能部分被還原。

(3)完全不能還原：Mg、 Ca 、Al

3、鐵氧化物在高爐內(nèi)的還原反應有哪些規(guī)律?

答：規(guī)律如下：(1)還原順序。不論用何種還原劑，鐵氧化物還原是由高級氧化物向低級氧化物到金屬逐級進行的，順序是：

﹥570℃ Fe2O3---Fe3O4---FeO---Fe

﹤570℃ Fe2O3---Fe3O4 ---Fe

(2)用氣體還原劑CO、H2還原時：Fe2O3是不可逆反應;Fe3O4和FeO是可逆反應;

(3)上述諸還原反應中，只有FeO間接反應是放熱反應，其余都是吸熱反應。

4、什么叫鐵的間接還原?什么叫鐵的直接還原?

答：用氣體還原劑CO和H2還原鐵氧化物的反應叫做間接還原，高爐內(nèi)的CO是由焦炭和噴吹煤粉中C氧化而來的，間接還原是間接消耗C的反應。由于Fe3O4和FeO的間接還原都是可逆反應，所以要過量還原劑保證反應的順利進行，它們在高爐內(nèi)塊狀帶的中低溫區(qū)進行。

用固體還原劑C還原鐵氧化物的反應叫直接還原。因為直接還原是不可逆反應，它不需要過量還原劑保證，但它們是大量的吸熱反應，需要燃燒很多C放出熱量來保證，它們在高爐內(nèi)高溫區(qū)進行。在高爐內(nèi)塊狀帶內(nèi)固體的鐵礦石與焦炭接觸發(fā)生直接還原的幾率是很少的。實際的直接還原是借助于碳素溶解損失反應、水煤氣反應與間接還原反應疊加而實現(xiàn)的。

5、一氧化碳利用率和氫利用率?

答：一氧化碳利用率是衡量高爐煉鐵中氣固相還原反應中CO轉(zhuǎn)化為CO2程度的指標，也是評價高爐間接還原發(fā)展程度的指標。

氫利用率是衡量高爐煉鐵中氫參與鐵氧化物還原轉(zhuǎn)化為H2O的程度的指標。

6、高爐內(nèi)爐渣是怎樣形成的?

答：高爐造渣過程是伴隨著爐料的加熱和還原而產(chǎn)生的重要過程——物態(tài)變化和物理化學過程。

(1)物態(tài)變化。鐵礦石在下降過程中，受上升煤氣的加熱，溫度不斷升高，其物態(tài)也不斷改變，使高爐內(nèi)形成不同的區(qū)域：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶和下爐缸的渣鐵貯存區(qū)。

1)塊狀帶。在這里發(fā)生游離水蒸發(fā)、結晶水和菱鐵礦的分解、礦石的間接還原(還原度可達(30-40%)等現(xiàn)象。但是礦石仍保持固體狀態(tài)，脈石中的氧化物與還原出來的低級鐵和錳氧化物發(fā)生固相反應，形成部分低熔點化合物，為礦石中脈石成分的軟化和熔融創(chuàng)造了條件。

2)軟熔帶。固相反應生成的低熔點化合物在溫度提高和上面料柱重力作用下開始軟化和相互黏結，隨著溫度繼續(xù)升高和還原的進行，液相數(shù)量增加，最終完全熔融，并以液滴或冰川狀向下滴落。這個從軟化到熔融的礦石軟熔層與焦炭層間隔地形成了軟熔帶。一般軟熔帶的上邊界溫度在1100℃左右，而下邊界溫度在1400-1500℃。在軟熔帶內(nèi)完成礦石由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的變化過程以及金屬鐵與初渣的分離過程：還原出的金屬鐵經(jīng)部分滲碳而熔點降低，熔化成為液態(tài)鐵滴，脈石則與低價鐵氧化物和錳氧化物等形成液態(tài)初渣。

3)滴落帶。軟熔帶以下填滿焦炭的區(qū)域，在軟熔帶內(nèi)熔化成的鐵滴和匯集成渣滴或冰川流的初渣滴落入此帶，穿過焦柱而進入爐缸。在此帶中鐵滴繼續(xù)完成滲碳和溶入直接還原成元素的Si、Mn 、P 、S等，而爐渣則由中間渣轉(zhuǎn)向終渣。

4)下爐缸渣鐵貯存區(qū)。這是從滴落帶來的鐵和渣積聚的地區(qū)，在這里鐵滴穿過渣層時和渣層與鐵層的交界面上進行著渣鐵反應，最突出的是Si氧化和脫硫。

(2)爐渣形成過程。塊狀帶內(nèi)固相反應形成低熔點化合物是造渣過程的開始，隨著溫度的升高，低熔點化合物中呈現(xiàn)少量液相，開始軟化黏結，在軟熔帶內(nèi)形成初渣，其特點是FeO和MnO含量高，堿度偏低(相當于天然礦和酸性氧化球團自身的堿度)，成分不均勻。從軟熔帶滴下后成為中間渣，在穿越滴落帶時中間渣的成分變化很大。FeO和MnO被還原而降低，熔劑的或高堿度燒結礦中的"%# 的進入使堿度升高，甚至超過終渣的堿度，直到接近風口中心線吸收隨煤氣上升的焦炭灰分，堿度才逐步降低。中間渣穿過焦柱后進入爐缸積聚，在下爐缸渣鐵貯存區(qū)內(nèi)完成渣鐵反應，吸收脫硫產(chǎn)生的CaS和Si氧化的SiO2等成為終渣。

7、爐渣的主要成分是什么?

答：爐渣成分來自以下幾個方面：

(1)礦石中的脈石;

(2)焦炭灰分;

(3)熔劑氧化物;

(4)被浸的爐襯;

(5)初渣中含有大量礦石中的氧化物。

對爐渣性質(zhì)起決定性作用的是前三項。脈石和灰分的主要成分是SiO2和Al2O3稱酸性氧化物;熔劑氧化物主要是CaO和MgO稱堿性氧化物。當這些氧化物單獨存在時，其熔點都很高，高爐條件下不能熔化。只有它們之間相互作用形成低熔點化合物，才能熔化成具有良好流動性的熔渣。原料中加入熔劑的目的就是為了中和脈石和灰分中的酸性氧化物，形成高條件下能熔化并自由流動的低熔點化合物。爐渣的主要成分就是上述4種氧化物。用特殊礦石冶煉時，根據(jù)不同的礦石種類，爐渣中還會CaF2、TiO2、BaO、MnO等氧化物。另外，高爐渣中總是含有少量的FeO和硫化物。

8、爐渣在高爐冶煉過程中起什么作用?

答：由于爐渣具有熔點低、密度小和不溶于生鐵的特點，所以高爐冶煉過程中渣、鐵才能得以分離，獲得純凈的生鐵，這是高爐造渣過程的基本作用。另外，爐渣對高爐冶煉還有以下幾方面的作用：

(1)渣鐵之間進行合金元素的還原及脫硫反應，起著控制生鐵成分的作用。比如，高堿度渣能促進脫硫反應，有利于錳的還原，從而提高生鐵質(zhì)量。

(2)爐渣的形成造成了高爐內(nèi)的軟熔帶及滴落帶，對爐內(nèi)煤氣流分布及爐料的下降都有很大的影響，因此，爐渣的性質(zhì)和數(shù)量對高爐操作直接產(chǎn)生作用。

(3)爐渣附著在爐墻上形成渣皮，起保護爐襯的作用。但是另一種情況下又可能侵蝕爐襯，起破壞性作用。因此，爐渣成分和性質(zhì)直接影響高爐壽命。

在控制和調(diào)整爐渣成分和性質(zhì)時，必須兼顧上述幾方面的作用。

9、什么叫爐渣堿度?

答：爐渣堿度就是用來表示爐渣酸堿性的指數(shù)。盡管組成爐渣的氧化物種類很多，但

對爐渣性能影響較大和爐渣中含量最多的是CaO、MgO和SiO2 、Al2O3這四種氧化物，因此通

常用其中的堿性氧化物CaO、MgO和酸性氧化物SiO2 、Al2O3的質(zhì)量分數(shù)之比來表示爐渣堿度，常用的有以下幾種：

(1)四元堿度;(2)三元堿度;(3)二元堿度

高爐生產(chǎn)中可根據(jù)各自爐渣成分的特點選擇一種最簡單又具有代表性的表示方法。渣的堿度在一定程度上決定了其熔化溫度、熔化性溫度、黏度及黏度隨溫度變化的特征，以及其脫硫和排堿能力等。因此堿度是非常重要的代表爐渣成分的實用性很強的參數(shù)。

10、什么叫堿性爐渣和酸性爐渣?

答：爐渣成分可分為堿性氧化物和酸性氧化物兩大類?，F(xiàn)代爐渣結構理論認為熔融爐渣是由離子組成的。熔融爐渣中能提供氧離子&- 0 的氧化物稱為堿性氧化物，反之，能吸收氧離子的氧化物稱為酸性氧化物，有些既能提供又能吸收氧離子的氧化物則稱為中性氧化物或兩性氧化物。組成爐渣的各種氧化物按其堿性的強弱排列，其中CaF2以前可視為堿性氧化物，F(xiàn)e2O3和Al2O3

為中性氧化物，而TiO2、、SiO2為酸性氧化物。堿性氧化物可與酸性氧化物結合形成鹽類，并且

酸堿性相距越大，結合力就越強。以堿性氧化物為主的爐渣稱為堿性爐渣，以酸性氧化物

為主的爐渣稱為酸性爐渣。生產(chǎn)中常把二元堿度大于1.0的叫堿性渣，把二元堿度小于1.0的叫酸性渣。

11、高爐噴煤對煤的性能有何要求?

答：高爐噴吹用煤應能滿足高爐冶煉工藝要求并對提高噴吹量和置換比有利，以替代更多的焦炭。具體要求如下：

(1)煤的灰分越低越好，灰分含量應與使用的焦炭灰分相同，一般要求低于15%。

(2)硫含量越低越好，硫含量應與使用的焦炭硫含量相同，一般要求低于0.8%。

(3)表明煤結焦性能的膠質(zhì)層越薄越好，以免煤粉在噴吹過程中結焦，堵塞煤槍和風口，影響噴吹和高爐正常生產(chǎn)。生產(chǎn)中常用無煙煤、貧煤和長焰煙煤作為噴吹用煤。

(4)煤的可磨性好，高爐噴吹的煤需要磨細到一定細度，例如無煙煤- 200目(粒度小于0.074mm)的要達到80%以上，煙煤- 200目的要達到50%以上?？赡バ院?，則磨煤消耗的電能就少，可降低噴吹費用。

(5)煤的燃燒性能好，即煤的著火溫度低，反應性好，這樣可使噴入爐缸的煤粉能在有限的空間和時間內(nèi)盡可能多地氣化。另外燃燒性能好的煤也可以磨得粗一些，即- 200目占的比例少一些，以降低磨煤能耗和費用。就目前有的煤種來說，可以發(fā)現(xiàn)任何一種煤都不能達到上述全部要求，另外各種煤源由于產(chǎn)地遠近、開采方法、運輸?shù)綇S的方式等不同，其單位價格也不同，生產(chǎn)中常采用配煤來獲得性能好而且價格低的混合煤。國內(nèi)外常用碳含量高、熱值高的無煙煤與揮發(fā)分高、易燃的煙煤配合，使混合煤的揮發(fā)分在20~25%、灰分在12%以下，充分發(fā)揮兩種煤的優(yōu)點，取得良好的噴煤效果。我國寶鋼就是這樣處理的。

對磨好了的噴吹用煤粉的要求主要是：

(1)粒度。無煙煤- 200目的應達到80~85%;煙煤-200目的達到50~65%，含結晶水的煙煤、褐煤在高富氧的條件下粒度還可以更粗些。

(2)溫度。應控制在70~80℃，以避免輸送煤粉載體中的飽和水蒸氣結露而影響收粉。

(3)水分。煤粉的水分應控制在1.0%左右，最高不超過2.0%，因為水分大一方面影響煤粉的輸送，另一方面噴入爐缸，在風口前分解吸熱，加劇t理的下降。為保證必要的t理，要增加熱補償，無補償手段時要降低噴吹量。

12、 噴吹煤粉對高爐冶煉過程有什么影響?

答：噴吹煤粉對高爐冶煉過程的影響有：

(1)爐缸煤氣量增加，在風口面積不變的情況下鼓風動能增加，燃燒帶擴大。煤粉中含碳氫化合物越多(焦炭中揮發(fā)分含量一般小于1.5%，無煙煤中為5~12%，煙煤中為10~35%)，在風口前氣化后產(chǎn)生的H2越多，爐缸煤氣量增加越多(灰分很高的無煙煤例外，因為它的碳含量太低而使煤氣量減少)。煤氣中H2量的增加，有利于煤氣向爐缸中心滲透，使爐缸工作均勻。

(2)理論燃燒溫度下降，而爐缸中心溫度略有上升。t理降低的原因是：燃燒產(chǎn)物煤氣量增加;噴吹煤粉氣化時揮發(fā)分分解吸熱使燃燒放出的熱值降低;煤粉進入燃燒帶時的溫度(100℃左右)遠低于焦炭進入燃燒帶時的溫度(1500℃，因此燃料帶入燃燒帶的物理熱減少。爐缸中心溫度升高的原因是：鼓風動能和煤氣中H2含量增加使煤氣向中心滲透，爐缸中心部位的熱量收入曾加;上部還原得到改善，爐子中心直接還原數(shù)量減少，熱支出減少;熱交換因H2的增加而改善。

(3)料柱的阻損△p增加。噴吹煤粉以后，煤粉代替焦炭，使料柱中礦/焦比增大，焦炭數(shù)量減少，料柱的空隙度下降，煤氣上升時的阻力增加，壓差升高;上升煤氣量增加，使煤氣速度增大，△p也隨之升高。煤氣中H2量增加，由于其黏度和密度較小，有利于△p的下降，但其作用小于前二者的作用，所以最終△p總是升高的。

(4)間接還原發(fā)展，直接還原降低。其原因是：煤氣中還原性組分CO+H2數(shù)量和濃度增加H2的數(shù)量和濃度增加，加速間接還原發(fā)展;焦炭的溶損反應進行的幾率減少;礦石在爐內(nèi)停留時間增加等。計算表明，噴吹煤粉100kg/t 后，鐵的直接還原度降低8~10%。

13、什么叫噴煤“熱補償”?

答：高爐噴吹煤粉時，煤粉以70~80℃的溫度進入爐缸燃燒帶，它的揮發(fā)分加熱分解，消耗熱量，致使理論燃燒溫度下降，爐缸熱量顯得不足。為了保持良好的爐缸熱狀態(tài)，需要給予熱補償。嚴格地說，這個補償應包括溫度和熱量兩個方面，即將t理維持在所要求的水平和增加爐缸熱量收入。最好的熱補償措施是提高風溫，其次是富氧。

14、 什么叫噴煤的“熱滯后”?

答：在噴煤的實踐中發(fā)現(xiàn)，增加噴煤量后，爐缸出現(xiàn)先涼后熱的現(xiàn)象，即煤粉在爐缸分解吸熱，使爐缸溫度降低，直到增加的煤粉量帶來的煤氣量和還原性氣體(尤其是H2量)在上部改善熱交換和間接還原的爐料下到爐缸，使爐缸溫度上升，這一過程所經(jīng)歷的時間叫做“熱滯后”時間。而噴吹量減少時，出現(xiàn)與此相反的現(xiàn)象。因此用改變噴吹量調(diào)節(jié)爐況顯得不如風溫來得快，但掌握了規(guī)律后，仍可應用自如地用噴煤量調(diào)節(jié)。熱滯后時間與噴吹煤種、爐容、冶煉周期(料速)等因素有關。其一般規(guī)律是煤中H2含量越多，風口前分解消耗的熱越多，則熱滯后時間越長。例如噴煙煤就比噴無煙煤滯后時間長;爐容大滯后時間也長，一般滯后時間在2~4h。

15、高爐噴吹煤粉在風口前燃燒有何特點?

答：煤粉噴入爐缸燃燒經(jīng)歷煤粉加熱分解、揮發(fā)分燃燒和結焦與殘焦燃燒3個階段，這3個階段是在有限空間、有限時間、高速加熱、高壓下交織進行的。

有限空間是指煤粉從煤槍出口經(jīng)部分直吹管、風口到風口前燃燒帶共1600~2000mm長度的不大空間;有限時間是指煤粉從煤槍出口到離開燃燒帶的0.01~0.04s的短暫的時間;高速加熱是指煤從70~80℃,以103~106K/s) 的加熱速度迅速加熱到1500~2000℃，接近爆炸火焰的加速度和溫度;煤粉在熱風壓力0.25~0.45MPa(表壓)中燃燒。不僅燃燒過程完全不同于鍋爐內(nèi)的煤粉燃燒，而且燃燒產(chǎn)物也不同，煤粉在爐缸內(nèi)燃燒形成的最終

產(chǎn)物是CO、H2和N2，而鍋爐內(nèi)的燃燒產(chǎn)物是CO2、H2O和N2。

16、什么叫未燃煤粉?它對高爐冶煉有何影響?

答：國內(nèi)外高爐噴煤實踐和研究表明，在高爐煉鐵的條件下，噴入爐缸的煤粉在有限空間和短暫的時間內(nèi)不可能100%完全氣化，而且揮發(fā)分中碳氫化合物還不可避免地產(chǎn)生有很高抗表面氧化能力的炭黑微粒，這些就是噴煤操作中稱為未燃煤粉的來源。未燃煤粉數(shù)量與煤粉的燃燒性能，特別是煤粉的粒度、鼓風中含氧、風口工作的均勻性等有關。一般要求未燃煤粉量應低于噴煤量的!15~20% 。超量的未燃煤粉隨煤氣進入料柱將會產(chǎn)生對高爐行程不利的影響，它們是：

(1)大量進入爐渣超過直接還原所要求的數(shù)量，以懸浮狀存在于爐渣中，會增加爐渣的黏度，嚴重時造成滴落帶渣流不順利和爐缸堆積，這對攀鋼等特殊礦冶煉影響尤為嚴重。

(2)大量附著在爐料表面和空隙中，會降低料柱的空隙度，惡化煤氣上升過程中的流體力學條件，也就是煤氣通過料柱時的阻力增加。近來一些噴吹量大的高爐和噴吹煤粉粒度較粗的高爐出現(xiàn)中心氣流難打開，而邊緣氣流易發(fā)展的現(xiàn)象，這與噴吹燃料早期和噴吹量不大時出現(xiàn)的中心氣流發(fā)展的現(xiàn)象正相反，其原因可能是未燃煤粉和炭黑隨氣流上升較多地沉積在料柱的中心部分，使其透氣性變差。歐洲部分專家也持這種觀點，部分日本專家也用這個觀點來解釋大噴吹量下中心難于打開的現(xiàn)象。

(3)大量未燃煤粉和炭黑滯留在軟熔帶及滴落帶，降低了它們的透氣性和透液性，出現(xiàn)下部難行或懸料，也是造成液泛現(xiàn)象的前提。因此，在生產(chǎn)中提高煤粉在風口前燃燒帶內(nèi)的燃燒率(氣化率)，是提高噴吹量的重要課題。實踐表明，噴入高爐的煤粉在200kg/t以下時，其燃燒率應達到80~85%，而且噴吹量越大，其燃燒率應保持在越高的水平，因為相同燃燒率的情況下，未燃煤粉的絕對數(shù)量，隨噴吹量的提高而增加，給高爐行程帶來麻煩的可能性也越大。另外，高爐操作技術水平也在某種程度上產(chǎn)生影響，例如日本、寶鋼或歐洲一些高爐，在噴吹量提高時中心氣流難打開，借助于它們的布料技術能很好地調(diào)整邊緣和中心氣流分布，使未燃燒煤粉在爐內(nèi)完全氣化，高爐也能正常運行生產(chǎn);而一些原燃料條件差、布料技術不成熟或無良好的布料設施的高爐，就不能長期維持較高的噴吹量。盡管如此，由于未燃燒煤粉大部分在高爐內(nèi)被充分利用技術的出現(xiàn)，大大推動了噴吹煤粉量的迅速提高。

17、噴吹煙煤與噴吹無煙煤有何區(qū)別?

答：雖然噴吹煙煤與噴吹無煙煤都是從風口噴人高爐，用以代替一部分焦炭，但由于兩者化學成分不同，要求噴吹操作也有所不同，其主要區(qū)別是：

(1)煙煤含揮發(fā)分高，有自燃及易爆的特性。為了確保噴吹煙煤的安全作業(yè)，在制粉、輸粉、噴吹等系統(tǒng)都需有嚴密的氣氛保護，必須有溫度控制及滅火和防爆裝置。而無煙煤則無需氣氛保護，溫度控制和防爆裝置也簡單一些。因此，煙煤噴吹設施投資高。

(2)煙煤含揮發(fā)分高，著火點低，易于燃燒，易于被高爐接受，同樣條件下可以擴大噴吹量。

(3)煙煤含H2量高，產(chǎn)生的煤氣的還原能力強，有利于間接還原的發(fā)展。

(4)因煙煤一般煤質(zhì)較軟，可磨性比無煙煤好，磨制煙煤時制粉機出力可以提高。根據(jù)首鋼實踐，大同煙煤比京西無煙煤的制粉出力可提高13%。

(5)煙煤的密度較無煙煤小，輸煤時可以增大濃度，因而輸送速度較快。首鋼輸送揮發(fā)分為30%的煙煤時，其速度比無煙煤快25~30%。

(6)由于煙煤中含揮發(fā)分較高，單位質(zhì)量的煤完全燃燒所需補償熱與氧氣要多一些，所以同等條件下允許最大噴煤量要比無煙煤小一些。但噴吹煙煤有利于使用高風溫和富氧。

(7)煙煤的結焦性比無煙煤強，因此對噴吹支管防止積煤的要求要嚴些，在爐況不順、風口不活躍時，不能像無煙煤那樣大量強制噴煤，以免風口結焦。

(8)兩種煤對置換比的影響不完全一樣，無煙煤含碳高，需補償熱少是有利因素;煙煤含H2高、總熱量高也是有利因素。但決定置換比高低的主要因素是灰分，所以要以灰分的高低來綜合評價。

18、限制噴煤量的因素是哪些?

答：限制噴煤量的因素主要是：爐缸熱狀態(tài)、煤粉燃燒速率和流體力學3個方面。

(1)爐缸熱狀態(tài)。限制性因素是t理的下降，因為任何高爐煉鐵過程都存在一個允許的最低t理，它至少應高于液體產(chǎn)品溫度，允許的最低煤氣溫度應能保證液體渣鐵的過熱，高溫吸熱反應的進行。這個t理在大噴煤時至少要達到2050℃左右。不同的高爐應從爐缸所要求的高溫熱量Q缸=

V缸t理c 來確定允許的最低t理。一般燃料比高時，V缸大，t理可以低些;而燃料比低時t理就應高些，

(2)煤粉燃燒速率。它是目前限制噴煤量的主要因素，如果在有限空間和短暫的時間內(nèi)不能有足夠數(shù)量(80~85%)的煤粉氣化，剩余的未燃煤粉將給高爐帶來危害，而且煤粉利用率也降低。在大噴煤后，隨著噴煤量的增加，相同燃燒率80~85%時，剩下的未燃煤粉的絕對量增加，這是需要迫切解決的問題。一般是選用燃燒性能好的混合煤，適當控制煤粉粒度和富氧以提高煤粉燃燒時的氧過剩系數(shù)等來提高煤粉的燃燒速率。

(3)流體力學因素。主要是隨著噴煤量的增加，料柱中焦炭數(shù)量減少，透氣性變差，壓差△p上升，有可能影響高爐順行。但是這種限制可以用提高爐頂壓力降低實際煤氣流速和改善爐料的物理性能來部分地解決。高爐下部軟熔帶和滴落帶的三相區(qū)內(nèi)的爐渣滯留甚至出現(xiàn)液泛是整個噴煤的決定性限制環(huán)節(jié)。

19、什么叫噴煤置換比?

答：噴吹1kg煤粉能置換出多少焦炭的數(shù)值就叫噴煤置換比。表示置換比的方式有理論置換比、平均置換比、差值置換比和瞬時置換比等。

國外(例如西歐、北美)噴吹前后的焦比按生產(chǎn)統(tǒng)計所得的實際值取值，我國一般采用校正焦比，即統(tǒng)計值扣除噴吹前后冶煉條件變化對焦比的影響量，所以我國計算的置換比要低于國外。例如噴煤以后風溫提高了，風溫提高能降低焦比，在我國就要扣除這個影響，而國外則不扣除，因為他們認為風溫的提高是噴煤量變化帶來的，沒有噴煤量的增加，風溫就不會提高，因此風溫提高降低的焦比應記在噴煤量的提高上，這樣他們把所有因噴煤或因噴煤提高帶來的焦比都記入置換比內(nèi)。

20、影響噴煤置換比的因素是哪些?如何提高噴煤置換比?

答：噴吹煤粉能置換焦炭是由于煤粉中的碳代替了焦炭中的碳和煤粉中的氫代替了焦炭中的碳。這樣影響置換比的因素就有：

(1)煤粉的種類和質(zhì)量。

(2)煤粉在風口前氣化的程度。

(3)鼓風參數(shù)，通過高風溫、高壓、富氧和噴煤對高爐冶煉的影響，可以看出它們的作用和影響有相向之處。例如提高風溫和富氧可以提高t理，降低t頂，使rd升高;而噴煤則降

低t理，提高t頂，rd降低等。因此，風溫的高低、是否富氧等都影響置換比。

(4)操作是否精心，煤氣利用是否改善，噴吹煤粉提高煤氣的還原能力，能否在操作上使煤氣流分布適應噴煤的變化規(guī)律，充分發(fā)揮煤氣的還原能力，使ηCO和ηH2同時提高而提高置換比。

提高置換比的途徑是：

(1)提高煤粉的質(zhì)量，主要是煤的灰分和硫含量應與焦炭灰分和硫含量相當或最好低焦炭的灰分和硫含量。一般煤粉灰分降低1%，置換比提高1.5%左右。

(2)盡可能提高煤粉在風口前的燃燒率，減少未燃煤粉的數(shù)量，這就要求維持煤粉合理的細度，有足夠的氧過剩系數(shù)，保持一定的t理和均勻噴吹。

(3)精心操作，應用好上下部調(diào)節(jié)，采用中心加焦、礦石中加小焦等方法調(diào)節(jié)煤氣流。

(4)搞好精料工作，重點是降低渣量到300kg/t以下，篩除粉末、整粒，降低燒結礦的低溫還原粉化率，以保持料柱有良好的透氣性和透液性等。

21、噴吹煤粉的主要安全注意事項是什么?

答：煤粉是可燃物質(zhì)，尤其是揮發(fā)分高的煙煤。當煤粉懸浮濃度達到一定范圍時，在火源和空氣中易燃燒產(chǎn)生爆炸。因此噴吹煤粉的安全主要是防止著火與爆炸。具體的注意事項是：

(1)為防止原煤倉積存煤粉，多采用雙曲線原煤倉，不設水平管道。

(2)因制粉機(磨煤機等)要用熱廢氣做干燥風，因此在噴吹煙煤時，應控制磨煤機的出口溫度和氧含量小于10%。

(3)為防止積煤，煤粉倉、煤粉罐錐體部分角度均應大于70°。

(4)噴吹煙煤時，應采用氮氣(氧含量低于10%)往高爐煤粉罐輸送煤粉。同時，噴吹罐用氮氣充壓。

(5)為了防止回火，噴吹罐壓力必須高于高爐風壓50kPa以上;混合器前噴吹用壓縮空氣必須高于高爐風壓100kPa, 以上。此外還應在每個噴吹支管上安裝自動切斷系統(tǒng)，當經(jīng)過混合器后的管道內(nèi)壓力低于高爐風壓50kPa時，支管上的旋塞閥自動切斷，使熱風不能倒流入噴吹罐內(nèi)。防止火源方面，還應特別注意防止靜電產(chǎn)生火花，收粉布袋要選用防靜電材料，設備均應接地等。

(6)噴吹罐等罐體上部都應設有一個爆破膜，一般計算按罐內(nèi)壓力大于800kPa, 時即可破開，這是防止在一旦發(fā)生爆炸時破壞罐體的安全措施。

(7)噴吹罐設有測溫監(jiān)控裝置、CO和O2濃度巡回測定儀與報警裝置。

(8)在適當?shù)奈恢冒惭b蒸汽管及水管，當溫度升高時，用以消除著火與爆炸的危險。