铸铁高炉富氧喷煤制氧成套设备
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高炉富氧鼓风是指往高炉中加入工业氧，使鼓风中的氧含量超过大气中的含氧量。高炉使用富氧鼓风可以加速碳燃烧，在燃料比不变的情况下使产量增加。但富氧鼓风使进入高炉的风量减少，带入高炉的热量也减少。因此，高炉鼓风中的富氧率也受到一定限制。
高炉富氧鼓风的目的是：提高冶炼强度；增加产量；强化喷吹燃料在风口前燃烧。
1 富氧鼓风对高炉的影响
1.1 提高了冶炼强度。由于风中含氧量增加，因而每吨铁所需风量减少。若保持入炉风量不变，冶炼强度可以提高。
1.2 有利于高炉顺行。富氧后因带入氮减少，所以单位生铁的煤气量减少，富氧鼓风并定风量时，压差降低，利于顺行。
1.3 提高了理论燃烧温度。富氧后虽然风量减少使鼓风带入热量减少，但煤气量也相应减少，故能提高理论燃烧温度。
1.4 增加了煤气中CO的含量，有利于间接还原。富氧鼓风改变了煤气中CO和N2的比例，CO升高，有利于间接还原的发展。当富氧鼓风与喷吹燃料相结合时，炉缸煤气中CO和H2增加，对间接还原更有利。
1.5 降低了炉顶煤气温度。富氧后单位生铁煤气量减少，上部热交换区扩大，炉顶煤气温度降低。高温区集中在高炉下部，这使高炉竖向温度场发生变化。这个影响与喷吹燃料的影响相反，因而富氧鼓风与喷吹燃料相结合可优势互补
2 高炉富氧喷煤的冶炼特征
富氧鼓风使理论燃烧温度升高，鼓风焓变小，煤气量减少，高温区下移，炉顶温度降低，冶炼行程加快，炉料在炉内停留时间缩短；而喷吹煤粉则使理论燃烧温度降低，鼓风焓变大，煤气量增加，中心气流发展，炉缸温度均匀，高中温区扩大，炉顶温度升高，焦比降低，料柱矿焦比例增加，炉料在炉内停留时间增长。可见富氧和喷煤对高炉冶炼过程大部分参数的影响是相反的，两者相结合可扬长避短，更好地发挥高炉效率。高炉富氧喷煤后的冶炼特征：
2.1 增加焦炭燃烧速度，大幅度增产。
2.2 促使喷入炉缸的煤粉气化燃烧，以及不降低理论燃烧温度而扩大喷煤量，从而进一步降低焦比。 )
2.3 两者相结合可改善高炉顺行。
3 富氧喷煤的操作特点 
随着鼓风含氧量和喷吹煤粉量的增加，高炉冶炼行程诸如炉料和煤气流分布，炉内温度场的变化以及还原与热交换过程均发生明显变化，因此，必须正确掌握富氧喷煤特征和调节规律及时采取适宜的调节方法以控制炉况稳定顺行，实现最佳生产指标。主要操作特点有以下几个方面：
3.1 维持适宜的理论燃烧温度。高富氧喷煤时，如理论燃烧温度过低，将使煤粉燃烧不完全，引起炉料加热和还原不足而导致炉凉；如理论燃烧温度过高，将导致炉况不顺。
随着鼓风含氧量提高，满足正常冶炼所需的理论燃烧温度也逐渐升高。除增加喷煤量需要维持较高的燃烧温度外，还因为吨铁煤气量减少后必须相应提高炉缸煤气温度，增加吨铁煤气的焓，以满足炉料加热和还原所需的热量。
3.2 运用上下部调剂手段控制合理煤气流分布。高炉富氧鼓风，由于氮量减少，氧浓度增加，单位生铁煤气体积减少，如风口面积不变，鼓风动能变小，则会造成边缘气流发展，中心堆积。高炉喷煤后，由于煤粉挥发份远高于焦炭这些易燃物质在风口前迅速分解，生成煤气体积增加，喷煤越多，烟煤比例越多，煤气体积越大，则会造成边缘加重，中心过分发展。而富氧并增大喷煤量，使焦炭负荷料柱透气性变差。高炉富氧喷煤要正确处理好上述参数的关系，关键控制合适的鼓风动能。
富氧喷煤后，由于喷煤量不断增加，代替的焦炭也越来越多。造成料柱透气性变坏，尤其要注意中心气流的开放。应保持料柱中的焦炭不变而调整矿石量，采用大矿批、正分装以减少矿焦界面反应。高富氧大喷煤后，还应注意保持适当的边缘气流。
3.3 维持一定的氧过剩系数。为使煤粉在风口前燃烧完全，需控制一定的氧气过剩系数。在一定冶炼条件下，氧过剩系数与煤粉喷吹量、喷枪数量有关。煤粉喷吹量一定时，喷吹风口过多则氧过剩系数过高。所以增加喷煤风口数量是实现大喷煤量、改善煤粉燃烧、提高煤粉置换比的重要措施。
喷吹煤粉的氧过剩系数不宜低于1.15。全部风口均匀喷煤不仅能使氧过剩系数提高，而且能使各风口的理论燃烧温度接近，炉缸工作均匀，利于扩大喷吹量，提高燃烧率。
3.4 提高煤粉燃烧率。富氧提高鼓风含氧浓度，加速煤粉燃烧，提高燃烧率。随鼓风含氧量提高虽喷煤比增加，回旋区内煤粉燃烧率也明显提高。在回旋区距风口端400mm处，普通鼓风时，煤粉燃烧率最高不超过70%，而富氧鼓风后，其燃烧率迅速增加到80%以上，其中部分已达到90%。尽管单枪喷煤量有所增加，而燃烧率达到最高点的位置一般随风中氧量的升高向风口端迁移。
3.5 改善料柱的透气性。一切改善料柱透气性的措施如精料、高压、矿层中加焦丁等，都对提高富氧率、增大喷煤量和改善富氧喷煤效果有利，及时出净渣、铁也是改善下部透气透液性的重要措施。
4 富氧喷煤操作时炉温的控制和调剂
高炉冶炼的基本操作制度即使完全合理，但由于各种因素的影响，炉况也会经常出现不同程度的波动。它明显地反映在炉缸平衡被破坏，引起炉温波动上。
炉温的变化，必然导致煤气温度、体积及其分布的变化，引起下料速度及矿石的加热和还原的变化。这些变化反过来又引起炉缸温度和热量更大的变化，如不及时纠正，势必造成恶性循环，导致炉况的严重失常。因此，操作者必须准确地判断炉况，熟练地掌握各种调剂手段，尤其是下部调节手段如风量、风温、湿分、富氧量、喷吹煤粉的数量和特征，及时而正确地加以应用，即能迅速纠正高炉失常行程，又能避免再次引起炉况波动，经常地保持高炉稳定顺行。
喷吹的煤粉在炉缸燃烧放出热量，因此，调整喷煤量也可以纠正炉温的波动，其纠正幅度，取决于喷吹煤粉的含水、含灰、发热值、碳氢比率及煤气中H2的利用程度。
实践还证明：喷煤纠正炉温波动的效能，随喷吹量的增加而减弱，因为，随着喷吹量的增加，喷吹物的热能利用率降低，置换比随着喷吹煤粉量的提高而递减（见表一）。
表1 喷吹煤粉与置换比
喷吹量/kg.t-1 20 40 60 80
置换比 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70

用喷吹煤粉量调剂时，因煤加热和气化吸热，燃烧时引起煤气体积的变化，故不如风温和湿分调剂灵活。如炉凉加煤，不能立即制止凉势。加煤过多可能引起暂时更凉。同时煤气量增加，对顺行不利。反之，炉热减煤，不能立即制止热势。
喷吹煤粉在炉内燃烧，消耗鼓风中的氧，因此，调节喷吹量时，影响炉料下降速度，增加喷吹量料速减慢，减少喷吹量料速加快。同时配有富氧影响程度将更为明显，加氧料速加快，反之则降低，因此，富氧喷煤时的调剂尤其要严格地掌握。扩大喷煤量的操作，主要要搞好热制度，即负荷的调整，应当分步实施，如将原来80kg/t的喷煤比提高到120kg/t水平，可每次增加煤量10kg/t，分台阶逐步增加，而且每个台阶需稳定几个冶炼周期或1~2天，再上新台阶增加喷煤量。
大喷吹量操作时，炉温水平一般控制高一些，以应付外界条件突然变化，给炉温带来的影响。减少或停止喷吹煤粉的负荷调整要及时，大量减少或停止喷吹时，均应补加焦炭，补加焦炭的数量除于置换比有关外，还要考虑当时的煤气利用率、料速以及停止喷吹时间长短：
补加焦炭量=减少喷吹燃料量×置换比×加焦量
停止喷吹时间超过冶炼周期，应按全焦冶炼处理。小于冶炼周期时补焦量见下表二。 

表2 停止喷吹的时间和加焦量
停止喷吹时间/h 加焦量/% 停止喷吹时间/h 加焦量/%
1~4 50~70 4~6 60~90

5 某厂9#富氧喷煤情况（表三）：
表3 9#高炉2006年及2007年1~6月有关技术经济指标 )
指标
时间 利用系数t/m3d 冶强t/m3d 焦比kg/ 煤比kg/t 富氧% 风温℃ 风量
1月 2.086 0.843 398 122 0.8 1154 2885
2月 2.223 0.87 392 136 1.4 1155 2929
3月 2.206 0.83 370 150 1.5 1166 3044
4月 2.256 0.84 370 150 1.8 1172 3024
5月 2.278 0.845 365 153 1.8 1183 3045
6月 2.334 0.873 367 156 3 1186 3080
7月 2.365 0.861 364 163 3 1198 3088
8月 2.299 0.859 364 162 3.1 1195 3095
9月 2.442 0.845 349 157 3 1200 3069
10月 2.422 0.847 350 163 3 1200 3041
11月 2.424 0.829 342 163 3 1196 3082
12月 2.431 0.873 359 166 3 1201 3103

6 结束语
实际上早期使用变压吸附制氧装置最多的就是高炉炼铁。包括国外的变压吸附制氧装置打入中国最早的领域就是电炉炼钢和高炉炼铁，比如韶关钢厂和洛阳钢厂就是最早最先采用国外变压吸附制氧装置来进行电炉炼钢和高炉炼铁。高炉炼铁采用大喷煤和富氧至23%~24% 能显著提高焦炉比，节省焦炭，提高炼铁效益。高炉富氧喷煤炼铁采用的氧气纯度要求不高，80% 的氧气再通过鼓风机鼓风混氧至23%~24%，形成富氧空气，就满足了富氧喷煤的要求。如果采用深冷制氧机用于高炉富氧喷煤炼铁就要加大鼓风机功率，加大鼓风量，把99.6% 的氧气通过鼓风机鼓风混氧至23%~24%，同样达到了富氧喷煤的目的，但是加大的鼓风机功率就白白浪费掉了，显得经济性就差一些。
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