王维兴
高炉炼铁工程设计、生产操作应以精料为基础，采用喷煤、高风温、高压、富氧等炼铁技术，全面贯彻高效、低耗、优质、长寿、环保的炼铁技术方针。
高炉富氧鼓风已成为国内外炼铁界普遍采用的技术，富氧鼓风可以提高产量、提高风口前理论燃烧温度（即炉缸温度）、提高喷煤比、降低生产过程污染物排放，有较好的经济效益，近年我国高炉一般富氧率在3%~4%。采取一些必要的技术措施，高炉富氧不会出现安全问题。
高炉炼铁进行富氧鼓风可提高产量，炉腹煤气量减少，吨铁煤气量减少，有利于提高喷煤比（富氧风口前理论燃烧温度得到提高）。所以，炼铁富氧要与提高喷煤比相结合。
高炉鼓风中含氧量从21%增至25%，可以增产3.2%~3.5%；风中含氧从25%升到30%，可以增产3%。富氧1%，可增加喷煤比20~30kg/t，煤气发热值提高3.4%，可增产4.79%，风口面积要缩小1.0%~1.4%。因为富氧后煤气体积会减小，高炉鼓风要保持原来风速，要使所鼓的风仍然可以吹透炉缸中心，这样炉缸才能活跃。如高炉出现炉况不顺的现象，要先停氧。
高炉富氧7%以上是不经济的。生产氧气需要消耗电能，受电力价格影响。建议要为高炉专门配备变压吸附制氧设备（在新修订的《高炉炼铁工程设计规范》的附件中有说明）。变压吸附制氧设备不受炼钢富余氧量变化的制约（供氧量的波动），富氧鼓风的含氧量也不用很高，达到氧含量的85%即可，成本也低（生产1立方米氧气的变压吸附制氧设备需要0.3 千瓦时的电，而深冷制氧消耗0.5千瓦时的电）。变压吸附制氧设备运行也灵活（开停机只要十几分钟，深冷制氧机开停机需要1天以上）。
富氧对高炉炼铁的作用
高炉鼓风进行富氧，会使风口前理论燃烧温度大幅度升高：富氧1%，理论燃烧温度提高45~50℃；如风温在1000~1150℃，风中湿度为1%时，富氧到26%~28%时，理论燃烧温度会到2500℃以上（高炉正常工作时，炉缸温度一般在2200±50℃），这样的高炉会很难操作，必须加大喷煤比，可以降低炉缸温度。
高炉鼓风富氧以后，鼓的风中氮气含量会降低，理论燃烧温度的提高，加快了燃料的燃烧（又提高了冶炼强度），导致风口前的燃烧带缩小，会引起边缘煤气流的发展。
高炉鼓风富氧使高炉内温度场分布发生变化，炉身的煤气温度下降，使炉顶温度也下降（对除尘有影响）；产生的煤气量减少，使煤气带入的热量减少，炉身区域的热平衡紧张；正常高炉生产理论上，鼓风燃烧1kg碳素（煤粉和焦炭）需要3.96m3的空气，高炉富氧后，需要的空气量要减少，使鼓风带入的热量减少。
富氧对铁矿石间接还原有利（主要是炉缸煤气中CO浓度提高，鼓风中N2含量降低），间接还原是放热反应，可促进炼铁降低燃料比。
富氧有利于提高喷煤比，富氧1%，风口区理论燃烧温度提高45~50℃，允许增加喷煤比20~30kg/t;
富氧有利于提高产量，富氧1%，提高产量4.79%。
我国高炉富氧情况
目前，我国大多数高炉富氧率在2.5%~4.0%，富氧率的高低主要是受氧气价格影响，还受到生铁产量、喷煤比高低的的影响。如沙钢氧气价格在0.5元/立方米左右，高炉生产就可以多富氧（9%~11%）。沙钢高炉曾经富氧达到过12.62%，煤比为174.98kg/t,煤气CO2含量达23.70%，炉缸活跃，铁水温度充沛，炼铁工序能耗为363.09kgce/t，铁水成本较低，取得较好的经济效益。
富氧高炉操作的调剂顺序：富氧对高炉生产指标有一定影响，调剂炉缸热状态以及提高冶炼强度，高炉炼铁操作的科学手段顺序为：
富氧—喷煤—风温—风量—装料制度—变焦负荷—加焦。
对高炉炼铁生产，热制度影响由快变慢的顺序：风量、风温、喷煤、焦负荷。
对高炉富氧的探讨
在一般原燃料质量条件下，高炉喷煤比在130kg/t以下，高炉炼铁可以不进行富氧；对于喷煤比较低的企业，要尽可能提高喷煤比，应该富氧（煤粉可代替焦炭）。会有较好的经济效益（2019年重点钢铁企业的喷煤比为147kg/t，煤粉的价格比焦炭低751.61元/吨；一个年产400万吨的炼铁企业，如果喷煤比在140kg／t，就可以年喷吹56万吨煤粉，代替的等量的焦炭，可以年降低42090.16万元的炼铁成本）；
瑞典炼铁界研究结果曾表明：高炉富氧最高不要超过37%，超过了高炉难于操作（煤气流分布不均，炉缸过热，耐火材料易损坏、风口区软熔带煤气透气性变差，炉顶温度过低，除尘效果不好等），高炉炼铁生产经济性不好。
对近期出现的纯氧高炉及相关问题的探讨，笔者谈些意见和建议：因为给高炉氧气供应量不可能太大（受制氧机的能力限制），致风速不高，使鼓的风不易吹透大中型高炉的炉缸中心，造成炉缸不活跃（故纯氧高炉必然是小高炉，产量上也不能满足炼钢大生产的需求）；氧气燃烧的温度可以达到3000℃以上，风口区的一般耐火材料很难承受这种高温，耐火材料的破损使高炉寿命降低；出现炉顶温度过低，有结露现象，煤气除尘工作不能正常进行。因此，纯氧高炉不适合现在高炉的设计理念，需要进行大量的调整（炉型结构，冷却设备的结构、形状，耐火材料的选择，生产操作制度等）。
