高炉风口参数的设计探讨(百度文库)

高炉风口参数的设计探讨

郭俊奎马铁林

摘要风口是高炉送风系统的重要设备之一，通过对高炉风口参数进行分析、论述、探讨，阐述了风口数目,风口高度,

风口角度、长度,风口直径对高炉冶炼操作、生产技术经济指标的影响,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考

数据和建议。

关键词高炉风口参数设计探讨

0 前言

高炉炼铁是一个综合的工艺过程，每一项工艺参数设计对高炉生产都有不同程度的影响，高炉风口是炼铁高炉重要的送风设备之一，有高炉炼铁生产工艺以来就存在风口，高炉鼓风、喷吹的燃料都是通过风口进入高炉内的。风口参数主要包括风口数量、高度、直径、角度和长度等数据，风口参数对其本身寿命及炼铁高炉生产技术经济指标有重要影响，是高炉下部调剂的重要手段之一。本文结合节能减排、降低能耗及新工艺的需要，更重要的是通过工业实践，对风口参数进行分析总结、论述探讨，提出了自己的看法，并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议，希望使风口参数更加科学合理，做好风口参数设计，从而进一步提高炼铁生产技术经济指标。

1 风口数目的确定

高炉风口数目是高炉工艺设计的重要参数之一，主要取决于炉缸直径大小和鼓风机能力，高炉风口数目增多目前是一种趋势，增加风口数目有利于高炉的强化冶炼。风口数目在满足炼铁工艺要求的同时，还应符合风口的安装尺寸和结构要求。

风口数目的计算有多种方法，但还没有严格的理论计算公式，一般按经验公式粗略计算后确定。设计手册要求风口弧长间距在1200mm～1400mm，国内曾采用如下公式[1]：

f=2d＋1

式中：f—风口数目，个；

d—炉缸直径，m。

式中计算出来的风口数目较少。国外一般采用如下公式[1]：

f=πd/(1.0～1.2)或f=3d

风口数目一般为双数。高炉风口数目的合理设计与高炉操作、技术指标有很大关系。风口数目增多，风口弧长间距就小，高炉圆周进风相对均匀，可改善煤气流、温度分布，减少风口之间的“死料区”，炉缸燃烧均匀，可活跃炉缸，利于炉况顺行，有节焦、增产等作用，更有利于节能减排。中小高炉其效果十分明显，大高炉次之。

通过某140m3级高炉工业试验，风口由8个改为10个，和同等条件高炉相比，可提高日产量80 t～100 t，降低焦比10～15 kg/t.Fe。高炉炉缸8个风口时，风口中心线水平间夹角为45°，高炉改为10个风口时风口中心线水平夹角为36°，两者相差9°，也就是说8个风口时，相当于高炉炉缸内圆周72°(9°×8)范围内“无风口”，极大影响了炉缸的工作制度，对高炉技术经济指标影响较大。

上述试验表明，增加风口数目，炉缸燃料燃烧相对均匀、有效，有利于炉内煤气流的初始分布、温度分布、热量分布，可以活跃炉缸，利于炉况顺行，降低能耗，提高产量，有利于提高高炉的技术经济指标和经济效益，是节能减排的重要手段之一。

风口数目的增加，必须与风量、风压及风口直径等参数紧密配合，才能体现出增加风口数目的意义所在，否则，也会带来负面影响，达不到预期效果，反而影响高炉的强化冶炼。

笔者建议风口数目的确定应以炉缸风口之间的弧长间距为依据，以缩小风口弧长距离为原则，确定风口数目。建议风口弧长距离控制在1000 mm～1100 mm，不超过1200 mm。

2 风口高度计算和风口角度

铁口中心线至风口中心线的垂直高度距离称为风口高度（H f）。风口与渣口的高度差应能保障容纳上渣量和一定的燃烧空间，风口高度计算公式如下[2]：

H f = H z / k

式中：H z 为渣口高度

k为渣口高度与风口高度之比，一般k=0.5～0.6，渣量大取低值。

从上式可以看出，风口高度与渣口高度有一定关系，而随着原燃料条件的改善，精料水平的提高，渣量减少是趋势，因此，可以认为风口高度也应是趋于减小，而现在设计中，风口高度的确定更多是参阅、类比同级高炉。

我们通过对高炉风口高度数据的数理统计、实践，通过控制适当的高径比，趋于矮胖的炉型，使用平风口时，风口高度与高炉有效高度的比值约为1/8.76。这一数据对中小高炉风口高度设计有一定的指导意义，而且通过实践，取得了比较好的技术经济指标。但此值有待在大高炉上实践、验证。

某1750 m3高炉生产指标不是太好，其风口高度为3700 mm，通过分析探讨，笔者认为此高炉的风口高度宜在3200 mm左右，现在高了约500 mm，对生产指标有影响。当然还有其它综合性因素的影响。

风口高度的大小与高炉内直接还原、间接还原的程度，以及高炉炉内直接还原区、间接还原区大小有很大关系，似是一个“分界线”，对炉内燃料的热能和化学能利用有影响。此值不合理，高炉不会有好的生产指标，易引起炉内事故，炉况不顺，焦比升高，不利于节能降耗。

高炉是非标准设备，风口高度对高炉内直接还原和间接还原有影响，对高炉生产、节焦、增产十分重要。同时也应认识到大中小高炉的风口高度在高炉内的“适应性”是有区别的。

实践表明，小高炉的炉缸直径小，风口相对也少，风口高度对高炉炉况的影响十分明显，只要相差正负75mm，就对生产影响极大。大高炉，特别是特大型高炉，风口数目多，距高炉中心相对远，风口燃烧的放射性鼓风作用等引起的风口高度“适应性”相对小高炉要强，也就是说特大型高炉的风口高度调整余地大，对高炉生产影响相对小，这也是大型高炉目前的风口高度差别大，也能适应高炉生产变化的一个重要原因。但是，大高炉、特大型高炉也应该有个最佳值，对生产才最有利。

风口角度是指风口中心线向下倾斜的角度，是调节高炉生产的手段之一。只要有角度，鼓风动能利用相对就差，直观分析就是三角形直角边与斜边的关系。风口有角度，风口距离高炉中心就远，不利于吹透中心。

风口高度与风口角度有相辅相成的关系，两者应紧密配合，高炉生产才会有好的技术指标。一般建议选零度平风口，不要有角度。笔者认为，不研究风口高度而研究风口角度意义不大。

3 风口直径和长度

3.1 风口直径

风口直径一般是指风口小套的内直径，表示高炉鼓风进入高炉时进风面积的大小。风口直径由风口的出口风速确定，一般风口的出口标态风速在100 m/s以上[2]，巨型高炉有的高达200 m/s。风口直径的计算有一些参考公式，主要是要保证风口的鼓风动能，可以作为一个重要的参考数据。推荐的风口面积计算公式为[3]：

S=1.803×10-4×(273＋t)×(γV b3)-2÷((101.325＋P b)×(n3E)-2)

式中：S——风口面积，m2/个；

E——鼓风动能，(kg·m)/s；

t——热风温度，℃；

P b——热风压力，kPa；

γ——气体密度，kg/m³；

V b——风量，m3/min；

n——工作风口数目。