理论燃烧温度和炉热指数模型1
高炉理论燃烧温度计算的研究
高炉理论燃烧温度计算的研究高炉的热状态，尤其是炉缸部位的热状态非常重要，因为它是决定高炉热量需求和吨铁燃料消耗的重要因素，而风口前理论燃烧温度（t1）是评价或衡量炉缸热状态的重要参数之一。
理论研究和生产实践表明，维持一定的 t 值对煤气和炉料的热交换、炉缸的热状态有着重要的影响，特别是对铁水温度的影响更为明显。
因而，可以通过考察理论燃烧温度来评价炉缸热状态，生产中也可以通过控制理论燃烧温度以稳定炉缸热状态。
理论燃烧温度(t1 )是绝热系统内燃烧产物获得全部燃烧生成热以及鼓风和燃料带入的物理热时所能达到的最高温度，而鼓风状况和喷吹燃料对理论燃烧温度有着重要的影响。
鼓风状况可由风量、湿度及风温水平表征，其受风机能力、气候条件以及热风炉装备水平等的影响，但近年来鼓风状况的变动较小。
然而，高炉喷吹煤粉技术得到了大规模发展，如当前世界上有多座高炉的喷煤量已达到 200kg／t或更高的水平。
因此，高炉喷吹煤粉对风口前理论燃烧温度的影响更为明显。
生产实践表明：随着喷煤量的增加，理论燃烧温度的计算值下降幅度很大，而实际高炉的炉况并没有出现反常现象。
这提示现有的理论燃烧温度计算方法在大量喷吹煤粉的条件下可能出现了偏差，一些研究者已开始考虑从不同的侧面对理论燃烧温度的计算方法进行修正。
本文全面系统地探讨理论燃烧温度的影响因素，完善绝热系统的内涵及相关参数的计算方法，并考察各个修正因素对理论燃烧温度计算值的影响，以便更为有效地指导高炉炼铁生产和丰富炼铁理论。
1 理论燃烧温度计算方法1.1 已有理论燃烧温度的计算式基于文献，理论燃烧温度的计算式如下：式中，t1为理论燃烧温度，℃ ；Q 为燃料中碳燃烧生成 CO 时放出的热量，kJ／t；Q1为焦炭进入燃烧带时所具有的物理热，kJ／t；Q f 为热风带入的物理热，kJ／t；Q s 为燃料和鼓风中水分分解耗热，kJ／t；Q n 为喷吹燃料热分解耗热，kJ／t；为炉缸煤气中 C O 和N2的平均比热容，kJ／( m ,℃)；为炉缸煤气中H2的平均比热容，kJ／( m 。
(完整版)对理论燃烧温度计算的一点认识
摘要对理论燃烧温度的通用计算式提出了修正。
认为理论燃烧温度的通用计算式未考虑风口前凝聚相反应产物对理论燃烧温度的影响，随着高炉喷吹物料种类的多元化和喷吹量的增加，其计算误差将越来越大，更重要的是难以体现喷吹不同物料的区别.为此，提出了理论燃烧温度的修正计算式。
关键词高炉喷煤理论燃烧温度1 理论燃烧温度的通用计算式高炉的理论燃烧温度是指燃料在风口区不完全燃烧，燃料和鼓风所含热量及燃烧反应放出的热量全部传给燃烧产物时所能达到的温度.理论燃烧温度是由风口局部区域的热平衡计算得出,计算的基准温度一般采用常温。
以常温为基准就不需考虑喷吹燃料及输送燃料的压缩空气所带人的显热。
因此,普遍采用的计算式为［1,2］：式中Q碳——风口前碳素燃烧生成CO放出的热量，kJ；Q风—-鼓风带入的物理热，kJ；Q焦——焦炭带人的物理热，kJ；Q水——鼓风中湿分分解耗热，kJ；Q分——喷吹燃料的分解耗热，kJ;C PL——高炉炉缸气体中C O、N2的平均热容，kJ／（m3·℃）；C P2——高炉炉缸气体中H2的平均热容，kJ／（m3·℃）;V CO、V N2、V H2——炉缸煤气中CO、N2、H2的体积，m3。
亦有学者在大喷煤量下，对理论燃烧温度的计算式进行了修正，主要包括：①热收入中增加了煤粉物理热；②将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热；③考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热［3]。
修正的理论燃烧温度计算式如下：式中Q R焦——焦炭燃烧生成CO放出的热量,kJ；Q R焦——燃料燃烧生成CO放出的热量,kJ；Q煤——煤粉带人的物理热，kJ；C PG——高炉炉缸气体的热容，kJ／（m3·℃）。
2 理论燃烧温度的修正计算式以上两式的计算方法基本类似,修正式只是把热收人和消耗项计算的更精确一些。
但以上两式都未完全符合理论燃烧温度的计算原理,只考虑了燃烧产物中的气体，而未考虑凝聚相产物。
实质上，焦炭和燃料中的灰分也是燃烧产物,其升温也需要消耗热量，尤其在风口喷吹含灰分高的燃料或熔剂时,其对理论燃烧温度的影响更大。
高炉工长理论复习题
1、．高炉内型是指高炉冶炼的空间轮廓，由炉缸、炉腹、炉腰和 (D )五部分组成。
A．炉身及炉顶 B ．炉基及炉顶 C．炉身及炉基 D ．炉身及炉喉2 ．含铁矿物按其矿物组成可分为四大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和 ( D )。
A ．富矿 B．贫矿 C ．精矿 D ．菱铁矿3、无料钟高炉的炉顶温度控制在( C )。
A、 250℃B、300℃C、350 ℃D、400℃4、适合高炉冶炼合适的矿石粒度为( B )。
A．6— 12 ㎜ B.6—25 ㎜ C.6—20 ㎜ D.6 —40 ㎜5、从高炉解剖看，炉料在炉内分布基本上是按 ( C )层状下降的。
A ．矿先焦后B ．焦先矿后C ．装料顺序D ．焦矿混匀6.高炉休风时间超过( A )小时应停鼓风机。
A、4 小时B、 6 小时C、8 小时7、高炉内的( C )是热量的主要传递者。
A 焦炭B 烧结矿C 煤气D 铁水8、碱度为( C )的称为高碱度烧结矿。
A.1.0 ~ 1.1B.1.2 ~ 1.5C.1.5 ~ 3.5D.＞3.59、风温提高后，炉缸理论燃烧温度提高，炉顶温度 (B)。
A ．提高 B．降低 C ．不变 D ．大幅度提高10、高炉冷却水压低于正常 (C)时应立即休风。
A．70% B．60% C．50%11、要使炉况稳定顺行，操作上必须做到“三稳定” ，即( A )的稳定。
A ．炉温、料批、煤气流、B ．炉温、煤气流、碱度C．煤气流、炉温、料批 D ．煤气流、料批、碱度12、根据炼钢生铁的国家标准， L08 铁中[Si]含量范围为( A ) 。
A、＞0.45 ~0.85B、 0.45 ~0.85C、＞ 0.40~0.80D、 0.40~0.8013、残铁口位置选择的基本原则：一是保证残铁尽量 ( A ) ，二是保证出残铁安全方便。
A ．出净 B．多出 C ．少出 D ．出不净14、精料的内容概括为：高、稳、小、净、均。
其中小指的是 ( B )。
8! 加热炉理论燃烧温度的计算
【Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ】 ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ； ｆｕｅｌ； ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｆｕｎｃ－ ｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ； ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
１ 前言
理论燃烧温度是加热炉重要的热工技术参数之
一， 它决定炉内温度的高低来保证加热炉的工作； 是
３．６２６
３．７２４
３．３３２
１２００￣１５００
３．７２４
３．８２２
３．４３１５００￣１８Fra bibliotek０３．８２２
３．９２
３．４３
１８００￣２１００
３．９２
４．０１８
３．５２８
３．２ 计算方法 按加热炉使用燃料的种类， 将 Ｃ 产＝ｆ（ ｔ） 函 数 的
近似公式（ ４） 或（ ５） 与 ｔ 理 的计算式 （ １） 组合成方程 组， 联合建立 ｔ 理一元二次方程： ３２．６７×１０－５ｔ 理 ２＋３．２３４ｔ 理－ 〔（Ｑ 低＋Ｑ 空＋Ｑ 燃－ Ｑ 分）÷Ｖｎ〕＝０
《高炉炼铁技术》项目9任务9.2理论燃烧温度及燃烧带
冶金工程系
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冶金工程系
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冶金工程系
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(二)燃烧反应速度的影响
凡是能提高燃烧反应速度的因素，都将使燃烧带缩小， 凡是能降低反应速度的因素，都将使燃烧带扩大，低冶 炼强度时(尤其是小高炉)，焦炭处于相对静止的层状燃 烧，反应速度对燃烧带大小有很大影响。
冶金工程系
冶金工程系
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[评价观测点]
• 1．能否正确介绍理论燃烧温度的概念和影响的因素。 • 2．能否正确介绍燃烧带的概念，风口回旋区的概念。。 • 3．能否正确介绍影响燃烧带大小的因素。 • 4．能否正确阐述喷吹燃料在风口前的燃烧。 • 5．能否正确介绍燃烧带对冶炼过程的影响。 • 6．能否正确介绍鼓风动能的概念和影响鼓风动能的因素。
理论燃烧温度是燃烧带(炉缸内燃料燃烧成C02的区域)在 理论上能达到的最高温度，在生产中一般是指燃烧带燃烧 焦点的温度。而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度两者有 本质上的区别。理论燃烧温度一般可达1800～2400℃， 而炉缸温度一般在1500℃左右。
冶金工程系
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3
2．影响理论燃烧温度的因素
[学习任务]
冶金工程系
4.鼓风动能的概念和计算及对冶炼过程 的影响
3.燃烧带大小及其对高炉冶炼过程的影响
2.燃烧带的概念及影响燃烧带大小的因素分析
1.理论燃烧温度的概念及影响理论燃烧温度的因素分析
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2
9.2.1理论燃烧温度及影响因素
1．理论燃烧温度
风口前焦炭燃烧所能达到的最高温度，即假定风口前焦炭 燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高 温度叫作风口前理论燃烧温度。
高炉模型
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3．装料方式监视
计算机根据在电气操作台上指定的装料方式，按得 到的原料跟踪信息，检查实际装料顺序是否符合指 定的装料方式，当不一致时，进行异常输出并打印 出错信息。
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高炉炉况控制的主要特点
高炉冶炼过程是一个大滞后、多变量、非线性、分布参数系统， 从而决定了高炉炉况控制的复杂性和多样性。 第一，高炉的生铁冶炼过程是在密闭状态下进行的，过程参数 大多不能直接观测，只能间接测量过程的输入输出变量，通过 这些变量来间接认识冶炼过程，建立炉况数学模型。 第二，生铁冶炼是一个在高温下进行的复杂的物理、化学与气 体动力学过程、不均匀性与非线性都比较大。 第三，过程时间常数非常大，不能采用常规的反馈控制方法， 需要采用预报、前馈等先进的控制理论。 第四，影响高炉冶炼的过程变量多，在生产中要加入许多操作 人员的知识和经验进行综合判断，以提高炉况控制的准确性。
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一. 炉热指数Tc计算模型
炉热指数Tc计算模型是用炉顶煤气成分、送风条件 等操作实际数据，进行风口燃烧带和直接还原带的 物质平衡计算，通过解风口燃烧带和直接还原带的 热平衡计算式的联立方程，求出炉热指数Tc和理论 火焰温度。
高炉上炉热指数的变化与铁水含硅量和铁水温度的 变化有强烈的相关性，因而可根据计算的炉热指数 来预报以后出铁的铁水含硅量和铁水温度。
2DL 计算机
焦化 计算机
M
1BF 计算机
M
2BF 计算机
M
分析中心 计算机
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计算机系统控制功能
原料数据处理 装料数据处理 高炉炉况控制模型 热凤炉燃烧控制模型 高炉炉体和热风炉炉壳温度监视 数据记录 数据显示 数据通信
8
原料数据处理
1．试验分析数据处理 高炉所用的原料（矿石、烧结矿和球团）、焦 炭的成分分析，分别在全厂分析中心和焦化分 析试验室分析。 原料分析结果，由分析中心计算机传送给原料 中心计算机，再传送给高炉计算机。 焦炭试验分析结果，由焦化计算机直接传送给 高炉计算机。
华北电力大学热能锅炉原理复试必背简答题
名词解释：活化能P86：表示燃料的反应能力。
绝大多数参与反应的分子能量处于平均水平，具有平均能量的分子转化为活化分子所需要的最低能量称为活化能。
活化能使参与化学反应的物质达到开始进行化学反应状态所需要的最低能量，用E1表示。
标准煤P26：安照规定，收到基发热量为29310kJ/kg的煤为标准煤。
可磨性系数P63：煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性系数。
将质量相等的标准煤和实验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，消耗的能量的比值。
循环倍率P237：上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水，即K=G/D1、什么是煤的工业分析？化学分析？简述其中各成分对煤燃烧的影响（灰分、挥发份、水分、碳）。
P22-23 DP60元素（化学）分析：全面测定煤中所含全部化学成分。
包括：C H O N S A M工业分析：在一定的实验室条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发份、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数叫做工业分析。
碳：碳是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大，其中包含挥发份和固定碳，固定碳燃点较高，不易着火和燃尽。
水分：水分增加会使锅炉内温度下降，影响燃料的着火，并增大排烟损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。
（水分多，燃料燃烧有效放热量便减少；水分多，增加着火热，推迟着火；水分多，降低炉内温度，使着火困难，燃烧也不易完全，增加机械和化学不完全燃烧热损失；水分吸热变成水蒸气排出，增加排气量而使排烟热损失增大，降低锅炉热效率；同时为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件；水分增加，提高过热气温；会给煤粉制备增加困难；但水分多，水分蒸发后，会使煤粉颗粒内部的反应表面积增加，从而提高着火能力和燃烧速度。
）灰分：灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素。
（灰分增加，煤中可燃成分相对减少，降低发热量，且灰分熔融吸收热量，排渣带走大量热量；灰分多，在煤粒表面形成灰分外壳，妨害煤的燃烧，使煤不易燃尽，增加机械不完全热损失；灰分多，使炉膛温度下降，燃烧不稳定；灰分多，磨损受热面，受热面积灰，增加排烟温度，降低锅炉效率；灰分多，产生炉内结渣，腐蚀金属；增加煤粉制备的能量消耗；造成环境污染。
锅炉燃烧理论
锅炉燃烧理论第一节 燃烧理论解决问题学习燃烧理论的目的是为了了解认识燃烧过程的本质，掌握燃烧过程的主要规律，以便控制燃烧过程的各个阶段，使其按照人们的要求的速度进行，燃烧理论解决的问题是：(1) 判断各种燃料的着火可能性，分析影响着火的内因条件与外因条件以及着火过程基本原理，保证燃料进入炉内后尽快稳定地着火，保证燃烧过程顺利进行。
(2) 研究如何提高燃料的燃烧速度，使一定量的燃料在有限的空间和时间内尽快燃烧，分析影响燃烧速度的内因条件与外因条件，以及燃尽过程的基本原理，提出加速燃烧反应，提高燃烧效率的途径。
(3) 燃烧理论来源于生产实践和科学试验。
反过来又指示出燃烧技术进步与发展的方向。
第二节 质量作用定律---化学反应速度1．质量作用定律燃烧是一种发光发热的化学反应。
燃烧速度可以用化学反应速度来表示。
在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示。
即反应速度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。
可用下面的式子表示炉内的燃烧反应：ａＡ＋ｂＢ==ｇＧ＋ｈＨ (5-1)(燃料)(氧化剂) (燃烧产物)化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。
即 （5-2）(5-3)2. 质量作用定律的意义质量作用定律说明了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响。
其意义是：对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与 参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。
因此，反应速度又可以表示为：(5-4)式中 ＣA, ＣB---反应物A,B的浓度a , b---化学反应式中，反应物A,B的反应系数；kA, kB---反应速度常数。
3．多相燃烧的化学反应速度对于多相反应，如煤粉燃烧，燃烧反应是在固体表面上进行的，固体燃料的浓度不变，即CA=1。
反应速度只取决于燃料表面附近氧化剂的浓度。
用下式表示：(5-5)式中 ＣB---- 固体燃料表面附近氧的浓度上式说明，在一定温度下，提高固体燃料附近氧的浓度，就能提高化学反应速度。
(完整)燃烧学总复习 题
燃烧1、着火是指：燃料和氧化剂混合后，由无化学反应、缓慢的化学反应向稳定的强烈放热状态的过渡过程，最终在某个瞬间、空间中某个部分出现火焰的现象。
2、热自燃孕育期即为着火延迟期:它的直观意义是指可燃物质由可以反应到燃烧出现的一段时间，更确切的是在可燃物质已达到着火条件下，由初始状态到温度骤升的瞬间所需时间。
3、火焰传播是指：当混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火焰面，火焰面产生的热量将加热临近层的可燃混合气，使其温度升高至着火燃烧，这样一层一层的着火燃烧，把燃烧逐渐扩展到整个可燃混合气的现象。
4、燃烧温度:燃料在炉内实际燃烧后烟气所达到的温度(有散热），它是在边燃烧边传热的情况下烟气达到的温度，在高度方向和炉膛截面的不同处，其燃烧温度是不相同的；此外还与燃烧完全程度及燃料是否热解有关。
5、理论燃烧温度(绝热燃烧温度):假定炉膛边界不传热（绝热系统)时，燃料完全燃烧(不完全燃烧热损失为零）时炉内烟气所能达到的最高温度(不等于1,燃料和空气均可预热）。
理论燃烧温度是燃料燃烧的一个重要指标,为某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度，其对于炉内过程分析和热工计算都是一个极其重要的依据，对于燃料与燃烧条件的选择，温度水平的估计和炉内换热计算,都有实际意义。
6、理论发热温度:假定炉膛边界不传热(绝热系统）时，燃料完全燃烧（不完全燃烧热损失为零），燃料和空气均不预热时,空气消耗系数为1时，炉内烟气能达到的温度称为理论发热温度。
理论发热温度只和燃料性质有关，是从燃烧温度的角度评价燃料性质的一个指标。
7、均相燃烧：燃料和氧化剂的物态相同，如气体燃料在空气中的燃烧,燃料和氧化剂都是气体，属于同相燃烧。
8、异相燃烧:燃料和氧化的物态不同，如固体燃料在空气中的燃烧属于异相燃烧.9、动力燃烧：燃料与氧化剂混合时间远小于燃料与氧化剂的混合物为达到开始燃烧反应的温度时所需的加热时间和完成化学反应所需时间之和，扩散性能远远超过化学反应性能，燃烧速度取决于化学反应性能,而与扩散性能无关.此时，扩散性能很强，燃料表面有足够的氧气，阻碍燃烧的是不能迅速进行化学反应。
锅炉原理名词解释——试卷部分~华北电力大学
1.电站锅炉：所谓电站锅炉，是将媒或其他燃料的化学能转化为水、水蒸气的热能，向汽轮机发电机组提供蒸汽的工业装置。
其任务是燃烧燃料，生产一定数量和品质的蒸汽。
2.自然循环锅炉：所谓自然循环锅炉，是指蒸发系统内仅依靠蒸汽和水的密度差的作用，自然形成工质循环流动的锅炉。
3.型锅炉：型锅炉即从侧面看锅炉的形状呈现型，炉膛顶部通过折焰角连接水平烟道，之后垂直向下形成竖直烟道。
4.烟煤、贫煤：媒的干燥无灰基的挥发分含量之间的媒。
无烟煤：媒的干燥无灰基的挥发分含量的媒。
褐煤：媒的干燥无灰基的挥发分含量的媒。
5.媒的高位发热量：单位质量的媒完全燃烧时释放的全部热量包括燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出汽化潜热，称为媒的高位发热量。
6.媒的哈氏可磨系数：，其中是通过孔径为74μm的筛子的煤粉量。
7.灰媒的三个特性温度：DT - 变形温度，灰锥顶端开始变圆或弯曲的温度；ST - 软化温度，在灰锥的熔融过程中，煤灰的锥顶变至锥底或变成球形或高度等于或小于底长时所对应的温度；FT –流动温度，灰锥融化成液体或厚度在一下时对应的温度。
8.挥发分含量：失去水分的媒，在加热过程中有机质分解而析出的气体物质占媒粉样品的质量分数。
9.热有效系数：被污染受热管的传热系数与清洁管的传热系数之比。
10.（水冷壁）热有效系数：受热面的吸收热量与投射到炉壁上的热量之比。
11.直流煤粉燃烧器：煤粉气流和热空气从一系列矩形或圆形喷口射出后，形成直流射流的燃烧器。
12.水冷壁的截面含气率：汽水混合物中，管道断面上蒸汽所占的断面与总断面之比。
13.一次风：携带煤粉进入炉膛的热空气。
二次风：为补充燃料燃烧所需的氧，经燃烧器进入炉膛的纯净的热空气。
三次风：在中间储仓式制粉系统的热风送粉系统中，携带细粉的磨煤乏气由专门的喷口送入炉内燃烧，称为三次风。
14.结渣：结渣是指炉内软化或融化的灰粒膨胀并粘附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层。
15.烟气走廊：在布置锅炉对流管束时,管束不应碰到炉墙,管束与炉墙之间留有一定的间隙,该间隙即所谓的烟气走廊。
上海理工大学燃烧学思考题及答案.
1. 1. 说明煤的化学组成、挥发份及灰分、水分、碳分等对煤质特性的影响？煤的化学组成主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素组成：碳是煤中主要的可燃元素，在燃烧过程中放出大量的热；煤的炭化程度越高，含碳量就越大；含碳量高的煤难以着火与燃烬，但是发热量很高。
氢也是煤中主要的可燃元素，有效氢的发热量很高，是碳发热量的3～4倍，煤中氢含量先随着炭化程度的增加而增加，当煤中含碳量为85%时达到最大值，然后随着炭化程度的增加而下降。
氧是煤中有害的不可燃元素，煤中含氧量随着炭化程度的增加而下降，煤中氧含量的存在会使煤发热量降低。
氮是煤中的有害不可燃元素，其存在不但降低煤的发热量，而且会生成NOx等污染物；硫是煤中的有害元素，在煤燃烧过程中会生成SOx等有害污染物。
挥发分是煤在隔绝空气条件下加热到850℃时析出的气体。
挥发分含量多的煤，着火容易，着火温度低，燃烬容易；挥发分含量少的煤，着火温度高，着火困难，燃烬非常困难。
灰分是指煤中所含的矿物质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成的一些固体残留物。
灰分含量高的煤不仅使煤的发热量减小，而且影响煤的着火与燃烧。
由于燃烧烟气中飞灰浓度大，使受热面易受污染影响传热、降低效率，并使受热面易磨损而减少寿命。
同时，对排烟中的含尘量必须采用高效除尘措施，使排烟中含尘降低到合格的排放指标。
在煤的使用过程中，一定要重视煤的灰熔点，否则容易造成结渣，不利于燃烧过程中空气的流通和气流均匀分布，破坏燃烧过程的稳定运行。
水分是煤中的不可燃成分，其存在不仅降低了燃料的可燃质含量，含水量大的燃料发热量低，不易着火、燃烧，而且在燃烧时还要消耗热量使其蒸发和将蒸发的水蒸气加热，降低燃烧室温度，使锅炉效率降低，并使排烟损失加大，还易在低温处腐蚀设备。
含水量大的煤使得制粉设备制粉困难，需要高温空气或烟气干燥。
同时，水分大的煤也不利于运输，并使成本增加。
但是，在高温火焰中水蒸气对燃烧具有催化、媒介作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，增加火焰及烟气的辐射放热强度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。
火灾过程的基本参数及燃烧速度理论(精)
Q Q LV F L （kJ/g） (kW/m2) (kW/m2)
GS (g/m2s) 11 16 14 25 14 13 35 17 13 24 33
3.34 24.3 2.32 2.07 2.3 1.2 1.76 1.75 1.64 1.62 1.52
25.1 38.5 32.6 51.9 28.0 23.0 61.5 29.3 21.8 38.5 50.2
高聚物
聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚醋酸乙烯 脂 聚苯乙烯
分解温度
335～450 328～410 200～300 213～325 300～400
高聚物
聚氟乙烯 聚三氟氯乙 烯 聚四氟乙烯 天然橡胶 丁二烯橡胶
高聚物
372～480 347～418 508～538 400～900 400～1000
分解温度
第二节 火灾过程的基本参数及燃烧速度理论
一、物质燃烧过程及其温度分布* 二、火灾过程的基本参数 三、燃烧速度理论 环境散失的热量。此时若撤掉热源，可燃物将降低温度，燃烧不能发生；若 继续在热的环境中加热，则因氧化反应速度逐步加快，使温度上升较快。 C点的温度为TC，当可燃物温度升高至TC时，可燃物氧化产生的热量和 体系向环境散失的热量相等，也就是说，在TC温度时体系产生的热量和向环 境散失的热量达到干衡。若热源的温度稍有扰动，使体系的温度略高于TC， 热平衡被打破，此时可燃物氧化产生的热量大于体系向环境散失的热量，体 系产生热量积累，温度继续上升。因此TC为体系从不燃烧到燃烧的转折点， 即为可燃物的燃点。 D点的温度为TD，当可燃物温度上升到TD时，可燃物已发生燃烧，同时出 现火焰，且温度继续上升。 E点的温度为TE，此时是可燃物经燃烧后，其产物达到的最高温度。 可燃物在TA和TB温度之间，是它的受热区域，在TB和TC温度之间是可燃物在 凝聚相中的反应区域；在TC和TD温度之间是可燃物在气相中的反应区域；TD 温度以后，可燃物产生火焰，反应物变成了生成物，温度达到燃烧最高温度 TE。
第五章1,燃烧模型
预热区 O(1) CH4
氧化层 O(ε)
T
T0
103
sL
内层 O(δ ) O2 CO
涡旋尺度小于火焰内层尺度
破碎反应区
Ka 1
H2
x / lF
10 2
l
/ sL
10
Re 1
涡旋尺度小于火焰尺度
薄反应区
F 涡旋尺度大小于火焰尺度
l
Ka 1
1
波纹板式火焰
涡旋速度与火焰传播速度比较
皱褶层流火焰面燃烧机制
AT
m
A
sL
sT
m
在横截面积为A的湍流火焰中，瞬时层流火焰面的形状 是不断变化的。根据质量守衡，通过该湍流火焰面AL 的流量和某一时刻通过瞬时皱褶层流面面积的流量是 相等的 m u SL AL u ST A
湍流火焰传播速度（皱褶）
• 湍流火焰传播速度ST和层流火焰传播速度SL之 ST AL 比为
L
湍流火焰传播速度（皱褶）
在薄反应区燃烧机制中，湍流涡旋深入 预混区内部，使扩散速度增加。我们用 湍流扩散系数 t u0l 代替层流扩散系 数 D ，即得湍流预混火焰的传播速度
( D W )1 2
SL (DW )1 2
u0 l 1 2 ST ( ) SL S L
0
尺度涡旋不能进 入火焰的内层。
10 4
层流火焰
0.1
皱褶层流火焰
10 10 2 103
0.1
1
l / lF
波纹板式火焰面燃烧机制和薄 反应区机制之间的关系
在大Re数条件下，小尺度湍流是间歇性的，耗 散率满足一定的统计分布。 在对湍流的Kolmogorov理论进行修正时，提出 了间歇性或流场中湍流的作用是不规则的这样 一些概念。反映到燃烧问题中，大Re数条件下， 湍流火焰可以有被小尺度涡旋产生的很强的局 部混合区（如在薄反应区机制中），也可以有 光滑的火焰面区。这时就产生了波纹板式的火 焰面燃烧机制。 上述讨论的两种机制可以在一个湍流火焰中同 时存在。
对理论燃烧温度计算的一点认识
摘要对理论燃烧温度的通用计算式提出了修正。
认为理论燃烧温度的通用计算式未考虑风口前凝聚相反应产物对理论燃烧温度的影响，随着高炉喷吹物料种类的多元化和喷吹量的增加，其计算误差将越来越大，更重要的是难以体现喷吹不同物料的区别。
为此，提出了理论燃烧温度的修正计算式。
关键词高炉喷煤理论燃烧温度1 理论燃烧温度的通用计算式高炉的理论燃烧温度是指燃料在风口区不完全燃烧，燃料和鼓风所含热量及燃烧反应放出的热量全部传给燃烧产物时所能达到的温度。
理论燃烧温度是由风口局部区域的热平衡计算得出，计算的基准温度一般采用常温。
以常温为基准就不需考虑喷吹燃料及输送燃料的压缩空气所带人的显热。
因此，普遍采用的计算式为［1，2］：式中 Q碳——风口前碳素燃烧生成CO放出的热量，kJ；Q风——鼓风带入的物理热，kJ；Q焦——焦炭带人的物理热，kJ；Q水——鼓风中湿分分解耗热，kJ；Q分——喷吹燃料的分解耗热，kJ；C PL——高炉炉缸气体中C O、N2的平均热容，kJ／(m3·℃)；C P2——高炉炉缸气体中H2的平均热容，kJ／(m3·℃)；V CO、V N2、V H2——炉缸煤气中CO、N2、H2的体积，m3。
亦有学者在大喷煤量下，对理论燃烧温度的计算式进行了修正，主要包括：①热收入中增加了煤粉物理热；②将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热；③考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热［3］。
修正的理论燃烧温度计算式如下：式中 Q R焦——焦炭燃烧生成CO放出的热量，kJ；Q R焦——燃料燃烧生成CO放出的热量，kJ；Q煤——煤粉带人的物理热，kJ；C PG——高炉炉缸气体的热容，kJ／(m3·℃)。
2 理论燃烧温度的修正计算式以上两式的计算方法基本类似，修正式只是把热收人和消耗项计算的更精确一些。
但以上两式都未完全符合理论燃烧温度的计算原理，只考虑了燃烧产物中的气体，而未考虑凝聚相产物。
实质上，焦炭和燃料中的灰分也是燃烧产物，其升温也需要消耗热量，尤其在风口喷吹含灰分高的燃料或熔剂时，其对理论燃烧温度的影响更大。
第五篇燃烧温度
影响理论燃烧温度的因素
• 燃料种类和发热量
– 理论燃烧温度不仅与燃料发热量有关，还与燃烧产物 有关
– 本质地讲，燃烧温度主要取决于单位体积燃烧产物的 热含量
热温度”
t热＝
Q低 V0 • c产
• 燃料理论发热温度是从燃烧温度的角度评价燃 料性质的一个指标
• 燃料理论发热温度和理论燃烧温度是可以根据 燃料性质和燃烧条件计算的
燃料理论发热温度的计算
• 燃料理论发热温度
t产＝VCO2 • cCO2 VH2O • cH2O VN2 • cN2
• 燃烧过程中热平衡关系包括热量的收入和支出两个 方面
– 热量的收入包括：燃料的化学热Q低、空气带入的物理热 Q空、燃料带入的物理热Q燃
– 热量的支出包括：燃烧产物含有的物理热Q产、燃烧产物 传给周围环境的热量Q传、不完全燃烧热损失Q不、某些 燃烧产物高温下分解所消耗的热量Q分
• 当热量收入与支出相等时，燃烧产物达到一个相对 稳定的燃烧温度，由此得到燃烧产物的温度
第五章
燃烧温度
序论
• 工业炉在高温条件下工作的重要条件－炉内温度 的高低，而决定炉内温度高低的重要因素就是燃 烧温度
• 燃烧温度
– 燃料燃烧时燃烧产物达到的温度——燃烧温度。
• 影响燃烧温度的因素
– 燃料种类、燃料成分、燃烧条件、传热条件
• 分析燃烧过程的热量平衡，可以找出估计燃烧温 度的方法和提高燃烧温度的措施。
• 理论燃烧温度是燃料燃烧过程的一个重要指标， 它表明某种成分的燃料在某一燃烧条件下所能达 到的最高温度，对燃料和燃烧条件的选择、温度 制度和炉温水平的估计及热交换计算都具有实际 意义
自燃理论燃烧学基础
放热速率： Q1QVZφnAeE/RT 散热速率：Q 2Ah(TT0)
决定曲线位置关系的因素 ：h，P一定； T0变！
q
Q1 Q2
相交：
b
不能自燃；
相切：
c a
T01 T02 T03Tc
发生自燃的临界条件；
相离：
放热>散热，热量积 累温度升高，一定能自 燃。
四、热自燃理论中的着火感应期
（一）T-t曲线图
q
q l
T
b
Tc
c a
T0 Tc
T
t
第二节 弗兰克-卡门涅茨基自燃理论 Frank-Kamenetski
一、理论分析
1、基本出发点：
谢氏理论：自热体系能否着火取决于其 放热因素和散热因素的相互关系
F－K 理论：自热体系能否着火，取决于
体系能否得到稳态的温度分布
催化物降低反应活化能，加快反应速度。 少量水分可以起到催化剂的效果， 自燃点较高的物质含有少量的低自燃点物质。
三、热自燃理论的着火条件 （二）放热速率的影响因素
Q1QVZφnAeE/RT
1、发热量 2、温度 3、催化物质 4、比表面积 5、新旧程度 6、压力
在散热条件相同的情况下，比表面积越大，越容易自 燃。
三、热自燃理论的着火条件
（4）容器中既无自然对流，也无强迫对流。
决定曲线位置关系的因素 ：T0，h一定；
决定曲线位置关系的因素 ：
在散热条件相同的情况下，比表面积越大，越容易自燃。
二、热自燃理论的研究对象和模型
四、热自燃理论中的着火感应期
决定曲线位置关系的因素 ：h，P一定；
理论燃烧温度与炉缸热状态和高炉上下部压差的关系研究
理论燃烧温度与炉缸热状态和高炉上下部压差的关系研究竺维春，王冬青(北京，首钢技术研究院，100043)摘要：本文主要统计了首钢A．B两座高炉不同煤比时理论燃烧温度的控制范围；对风口前理论燃烧温度与铁水温度、铁水中[Si]的关系进行了分析，经过相关分析得出：A高炉风口前理论燃烧温度与铁水温度存在负的相关关系，皮尔森相关系数为﹣0．712，P=0．047，风口前理论燃烧温度与铁水中[Si]存在负的相关关系，皮尔森相关系数为﹣0．721，P=0．043；B高炉风口前理论燃烧温度与铁水温度和铁水中[Si]均不存在相关关系．另外经过相关分析，认为风口前理论燃烧温度与高炉上部压差与高炉下部压差也不存在相关关系．因此认为：风口前理论燃烧温度不能完全表征炉缸热状态，风口前理论燃烧温度高时铁水温度和铁水[Si]含量不一定很高，用铁水温度来表征炉缸热状态可能更合适。
另外，认为风口前理论燃烧温度作为高炉调剂的一个主要参数意义不大，没有必要将其作为高炉日常操作调剂的一个主要指标。
关键词：炉缸热状态；理论燃烧温度；铁水温度；下部压差前言高炉炼铁是钢铁联合企业生产的咽喉，其安全、稳定、顺行对整个物流的平衡极为重要。
高炉正常生产必须要遵行三个规律：①炉况稳定、顺行。
②煤气流分布合理。
③炉缸工作良好[1]。
而这三点之中炉缸的工作状态良好，对高炉稳定、顺行、优质、高产、低耗起着决定性作用。
高炉操作者期望稳定、高效的生产，而这又要求高炉炉缸能提供充足、稳定、沿炉缸径向及周向分布均匀的热量和还原气体，且大量的铁水要能从炉缸内顺利排出：生铁生产要具有竞争力，就必须做好炉缸热状态的研究工作[2]，有观点认为理论燃烧温度可以表征炉缸的热状态，理论燃烧温度低，高炉炉缸热量不足；高炉理论燃烧温度高，会使炉内软熔带上部和下部压差升高，料柱透气性变坏，本文主要以首钢某高炉为例，研究了风口前理论燃烧温度与高炉铁水温度，风口前理论燃烧温度与高炉上部和下部压差的关系。
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理论燃烧温度和炉热指数计算模型
一．理论燃烧温度: 理论燃烧温度：2222
()CO N CO N H H Q Q Q Q Q t C V V C V ⋅++--=
++⋅风分碳燃水理
回旋区鼓风深度：65.0*00012.0+=E r
………………………………………………………………………………………………………………………….
Q 碳：碳素燃烧生成CO 放出的热量（9791/kJ kg ）
Q C t V =⨯∆⨯风风风风（鼓风带入的热量）
t ∆风：风量的温度
V 风=风量/风口数
2H O C C C =⨯+⨯风干风干风量含水量
总风量总风量
2 1.5620.000209H O C t =+(空气(干风)的比热容)
1.2640.000092C t =+干风(2H O 气的比热容)
Q 燃：燃料带入的物理热（忽略） Q 水：10806m
⨯水(
kJ
，水蒸气水煤气反应所消耗的热量)
m 水：风量中的水份量，加湿量和喷煤中的水份量之和
Q C m C m =⨯+⨯分重油重油煤粉煤粉（kJ ，喷吹燃料分解热）
C 重油：重油的分解热（1880/kJ kg ） C 煤粉：煤粉的分解热（1880/kJ kg ）
2222
()*CO N CO N H H C V V C V ⋅++
在风口，燃烧后的气体成分主要为：CO ，2H ，2N ；
933.02⨯=CO V
2 1.2640.000092CO N C t ⋅=+
2 1.260.000084H C t =+
002
*21.0*)*29.021.0(]*)21.0()1(*79.0[*933.0V a V V a V N ）（风-++---=
ϕϕ
分子少V 风
02
*21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0**933.0V a V M H V a V V V H ）（）（）（）（风风风-++⨯+-++=ϕϕϕ
002
*21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-++⨯+-++-=ϕϕϕ
(修改分子)
0202*21.0*29.021.0*))0(*18/2)((*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-+++⨯+
-++-=ϕϕϕ加上煤中水的含量
0V ：富氧量，m3/h
)(H ：煤粉中H 元素含氢量%
)(2O H ：煤粉中水含量% 通常按照1%计算
0M ：-喷煤量，t/h
ϕ
：鼓风湿度，%
a ：氧气纯度，%
这里的风量V 风采用计算风量 V 风计
V 风计=( K*Ck +M*Cm – (生铁渗碳)10×m_fC －Cdfe －Cda )×22.4/ (24 * 鼓风含氧量) _
K 焦比 Ck 焦炭含碳量 M 煤比 Cm 煤中含碳量
m_fC = 4.3 - 0.27*铁中SI 含量 - 0.32*铁中S 含量 + 0.03* 铁中Mn 含量 – 0.32铁中P 含量;
鼓风含氧量 ＝ 0.210.29*0.21*a W ϕ++
-（） 0/W V V =风
V 风 包括了 V0 都是仪表风量。
Cdfe 还原铁需要的碳量
Cdfe ＝ [Fe]*10*rd*12/56 rd 直接还原度
Cda 生铁中合金元素耗碳 ＋ 脱硫 ＋ 石灰石高温区分解
Cda = 10*( [Si]*24/28 + [Mn]*12/55 + [P]*60/62 + 渣比* (S)* 12/32) +石灰石用量×〔石灰石中CO2含量〕× 0.5 ×12/44
重新计算炉缸煤气量 按照吨铁计算
Vco =( K*Ck +M*Cm – (生铁剩碳)10×[C] －Cdfe －Cda )×22.4 / 12
Vn2= V 风计*风中含N 量 风中含N 量＝0.79*(1-ϕ
)-(
a – 0.21)*W
Vh2= V 风计*
ϕ
+211.2*(()2/18*(0))*H H M +
W ：每立方米鼓风中富氧气体的数量。
)(H ：煤粉中H 元素含氢量%
)(2O H ：煤粉中水含量% 通常按照1%计算
M
：煤比 kg 、 ϕ
：鼓风湿度，%
a ：氧气纯度，%
2
3
*20)/(S
n V E Bl =
n —风口个数 S —风口面积，m 2 V Bl —风量，m 3/h
鼓风动能公式：
10
2202731.512*10
**()*()0.1013/1000Q t E v n P -+=+
Q 风量 m3/min
n —风口个数
t 热风温度
P 热风表压 KPa
v0 标准风速 v0=Q/(60*f) f 单个风口截面积 m2
二．炉热指数LRZS ：
lg)
*(**Cps Z C M e t Tc ppig +=
理
t 理：理论燃烧温度(同上)
ppig C ：铁水热容（1214kJ/Kg ）
lg Cps ：炉渣热容（1800kJ/Kg ）
Z
：渣比
e
u Z
e ：理论出铁量kg/Kg
U ：理论渣量
M
：当前的炉顶倒料速度Kg/min
M =（矿石+焦）/ 时间 建议按照矿石计算，不用焦。