高炉富氧率修改稿

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3. 富氧鼓风对高炉冶炼的影响
（1） 富氧率对风量、煤气量的影响 由风口前碳素燃烧反应 2C+O2＝2CO 及 C+H2O=CO+H2，分别以1m3鼓风和1kg 碳素作基准，进行不同鼓风含氧量条件下的燃烧计算，由计算能够看出，对于同 样鼓风量，随着鼓风含氧量（或富氧率）的提高，则有： 1) 燃烧的碳量增多，每富氧1％，可多烧碳量4.76％，亦即高炉冶炼强度能 够提高4.76％。如果炼铁焦比（碳比）不变，产量亦能提高4.76％； 2) 生成的炉缸煤气量增多，每富氧1％，能增加0.83％； 3) 煤气中CO的浓度提高，煤气的还原势增强，有利于氧化铁的间接还原。
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前
言
富氧鼓风是强化高炉冶炼的有效措施之一。 富氧鼓风后， 由于风中氧的含量 增加，氮的含量减少，致使单位生铁的风量、煤气量都要减少；而对于同样体积 的鼓风，因氧的含量增加则可多烧碳素，生成的煤气量也要增多，因而高炉冶炼 强度提高、产量增加,这是一个问题的两个方面。 富氧鼓风能使风口前理论燃烧温度提高， 高炉热量向炉子下部和炉缸区域集 中，有利于高温生铁的冶炼，有利于改善喷吹煤粉的燃烧条件。富氧也能弥补喷 吹煤粉对理论燃烧温度降低的影响， 保持理论燃烧温度在合适的水平上。 当富氧 率过高时，高炉中部、上部热量会显不足，出现“冷化”现象。富氧鼓风并没有 为高炉开辟新的热源，只是出现热量的转移。
式中 b为工业氧气的氧含量，“XO2”为富氧率。 这个富氧率是以鼓风中加进氧气的纯氧量定义的， 概念比较独特。与第一类 富氧率相比较，假如知道XO2（富氧率）的数值，但是鼓风中氧的增量是多少，还 得去计算该式中的“XO2×(1-0.21/b)”部分才行；与其他第二类富氧率相比较， 如果知道富氧率XO2的数值，那么需要兑入多少氧气也还得计算“XO2/b”的值。这 个富氧率的概念虽然严谨， 但不够直观， 有些繁琐、 拗口， 将会影响它的实用性。
O2b (1 W ) (1 ) 0.21 (1 W ) 0.5 W a
经整理得到
(8) (8′)
O2b 0.21 0.29 (a 0.21) W 0.29 W
对于上式，由于 及W都是百分之几的小数，它们的积（式中第四项 0.29 × ×W）是很小的数，数量级为10-4 ，对O2b 影响不大，可以忽略。
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3
2. 笔者提出的富氧率算式
3) 有些文献(如第二类富氧率)将笔者算式中的“W”称为富氧率 ，比如说在 100m3风中加进1m3氧气，富氧率就是1％了，这与炼铁界习惯说法不相符合，容易 造成混乱和失误。其实在这种情况下，W＝0.01，a＝1（纯氧），富氧率仅为 f0＝（1-0.21）×0.01＝0.0079（或0.79％）。所以有那样说法，可能是人们有 种错觉，以为加进了1％的氧气，富氧率就是1％了，实际上加进一份纯氧比未加 前只增加了0.79份；就是不加，原来的空气本身也还含有0.21份的氧。现在有些 文献将“W”定义为“用氧率”，这样还是合适的。
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2. 笔者提出的富氧率算式
2) 笔者算式中注意到了富氧气体氧的纯度的影响，使算式更有普遍性。式 中的“W”，定义为 1m 风（混合风）中“富氧气体”量，而不说是“氧气”量， 这样定义更为准确。虽然高炉富氧用的气体多是炼钢转炉用的剩余氧气，它的纯 度很高（通常大于98％），这样情况下把 W 可以说成是氧气量。但是，像国外 有专供高炉炼铁使用的低纯度制氧机，制出气体的氧含量不是很高（如氧气纯度 60％左右），这时再把 W 说成是“氧气量”就不够确切了。
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1. 两类不同的富氧率概念及其算式
3) 文献[6]中给出的富氧率概念是 “单位体积风中含有的来自工业氧气的氧 量”，1m3 鼓风中含氧量V氧为
X 0.21 V氧 0.5 f X O 2 0.21 1 f O 2 0.21 0.29 f X O 2 1 (7) b b
3
0.5 f X O2 0.21(1 f X O2 ) 0.21 0.29 f 0.79X O2
(4)
这里是以单位鼓风中加入的氧气（意为纯氧）量“XO2”作为富氧率的，它没有考 虑氧气的纯度问题，若考虑该算式还要进行修正。
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1. 两类不同的富氧率概念及其算式
2) 文献[5]中提出的鼓风含氧量算式是:
f O (a 0.21) W
(10)
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2. 笔者提出的富氧率算式
当高炉冶炼富氧率确定后，可由(10)式来计算所需的富氧气体数量
W f O /(a 0.21)
(m3 / m3 )
(11)
这里的 W 是每立方米混合风中富氧气体的数量，若规定高炉每分钟或每小时的 风量，就可以计算出每分钟或每小时的富氧气体数量。 包钢高炉采用下式计算富氧率
(3)
上三式中 Q氧为氧气量， Q风为风量（m3/min 或 m3/h）；b为氧气纯度；f为 鼓风湿度。 这个富氧率B 也是指风中氧含量的增量， 但此增量还包含大气中湿分 影响，范围有些扩大。该式计算时考虑了冷风和氧气的计量问题，实用性强些。
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1. 两类不同的富氧率概念及其算式.
（2） 第二类富氧率 第二类富氧率，是指鼓风中兑入氧气（或富氧气体）的数量。 1) 文献[3，4]中的富氧率是 1m 鼓风中应有如下成分（体积）：富氧率 XO2， 湿度f，干风 1－f－XO2 ,则 1m3 鼓风中含氧量为
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3. 富氧鼓风对高炉冶炼的影响
由燃烧计算亦能看出， 若高炉冶炼燃烧同样碳量， 则随富氧率的提高， 会有： 1) 所需风量减少，在表中所列富氧范围内，随鼓风含氧程度的不同，富氧 率增加1％，风量减少3.85％～4.55％； 2) 产生的炉缸煤气量亦减少，富氧率增加1％，炉缸煤气量将减少3.18％～ 3.76％； 3) 比较起来，富氧鼓风时风量减少的幅度大于煤气量减少的幅度。 由此应该明确，高炉采用富氧鼓风能够具有减少风量及煤气量的作用，仅仅 是对燃烧同样碳量或者对单位生铁而言。在保持（单位时间内）高炉风量不变， 或在一定限度内稍有减少时，高炉煤气量是随富氧率的提高而增加的。
fO 0.78 VO 60 V
式中 V0 －富氧气体量，m3/h；V－高炉（仪表）风量（包括V0在内），m3/min； 0.78＝0.99-0.21 （包钢氧气纯度为99％）。
包钢高炉富氧率算式与笔者导出的算式（10式）是相吻合的。包钢算式中的“V0 /（60×V）”就是笔者定义式中的“W”，它是用每分钟风量和小时氧量计算的。
3
前
言
富氧鼓风后，煤气中CO浓度提高，煤气还原势增强，促使高炉内间接还原发 展，有利于炼铁焦比的降低。
目前， 世界上各国都普遍重视高炉富氧喷煤技术。 它们的结合可以取长补短， 充分发挥各自的优点。如果高炉鼓风不富氧，较高的煤比，高炉难以接受；如果 高炉不喷煤，富氧率也不能太高。只有把两者很好结合起来，保持煤氧间的合适 比例，高炉冶炼才能进入一个较佳状态，获得较好的技术经济指标，得以实现强 化冶炼、增产节焦降耗之目的。富氧喷煤是发展炼铁生产的必由之路。
(Q风 Q氧 ) (0.21 0.29 f ) Q氧 b 100 ％ B 0 . 21 Q 风
(2)
不考虑湿分时
B (b 0.21)
Q氧 Q风
100 ％
当氧气入口在冷风管道孔板后面时（亦即风量、煤气量单独计量时）
Q风 (0.21 0.29 f ) Q氧 b 100％ B 0 . 21 Q风 Q氧
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1. 两类不同的富氧率概念及其算式
第二类富氧率虽然有多种说法、算式，但都是以加进氧气的数量定义的。对 于这种富氧率也多有“每富氧1％ 可增产4.76％”的叙述，但这与高炉冶炼实际 是相矛盾的。对于这类富氧率来说，即使富氧了1％也并不等于氧含量增加1％， 而是少于1％的；至于产量提高的幅度更要看高炉冶炼的具体情况，通常是少于 4.76％的。这类富氧率虽然比较“通俗”，但不够“科学”。 总之，由于人们对富氧率概念的不同认识，富氧率的计算存有多种算式， 这有碍于炼铁业界的交流，不利于炼铁生产的发展。在科学技术飞跃进步，钢铁 工业蓬勃发展的今天，从高炉炼铁的理论与实践上讲，都要求富氧率的概念与计 算应该规范应该统一了。
高炉富氧率的概念与计算
那 树 人
内蒙古科技大学
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内容提要
1 评介了目前炼铁工艺中关于富氧率的两类不相同的概念与计算， 富氧率应该定义为“由富氧鼓风所引起的含氧量的增量”。 2 介绍了笔者所提出的富氧率算式及相关计算， 有助于富氧率概念及其有关计算的统一与规范。 3 探讨了富氧鼓风对高炉强化冶炼及增产效果的影响。
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2. 笔者提出的富氧率算式
（2）笔者富氧率算式的特点 采用笔者提出的富氧率 f0 及富氧气体量 W 算式， 进行富氧鼓风的相关计算， 更为简捷方便，也更为准确。它们具有如下的特点： 1) 笔者提出的富氧率算式，遵循由富氧引起鼓风含氧量的增量的定义，算 式来龙去脉清晰，定义严格准确。 富氧和湿份都能提高鼓风的含氧量，富氧率 fO=(a-0.21)×W 表示仅由富氧 使鼓风中氧含量增加的幅度，而不含湿分的作用。
Hale Waihona Puke O2b (0.21 0.29 ) (1 ) a
(5)
式中α 为氧气的含氧量；β 是兑入的氧气量，该书称“β ”为富氧率。算式整理 后得到 O2b 0.21 0.29 (a 0.21) 0.29 (6)
这个富氧率是以氧气数量β 定义的，它提出的较早，影响面较大，某些工厂 仍在采用。该式注意了氧气纯度问题，但是当高炉使用低纯度制氧机制气α 较低 （如含氧60%-70%），这时β 可能挺多（富氧率很高），但实际上鼓风中氧的增 加量并不多。
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2. 笔者提出的富氧率算式
笔者认为炼铁生产中的富氧率，应该是由富氧而使鼓风含氧的增加量。这样 的概念符合大多炼铁界的说法，笔者较早就推导出按此说法的富氧率的算式。 （1）笔者富氧率算式的导出 以通常的大气（即所谓的“湿风”）为基准，设湿度为 ，1m3 鼓风里兑入的 富氧气体量为 W（m3/m3），富氧气体氧的纯度为ａ，这时鼓风的含氧量应为