第六章 风口前燃料燃烧与炉缸工作详解

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增加风口数目，扩大风口直径，可减小相邻风口间呆滞区，使 炉缸圆周上煤气和温度分布均匀。
缩小风口直径或增加风量，可使燃烧带变长，气流向中心发展。
燃烧带向炉缸中心伸长，可发展中心气流，炉缸中心温度升高。
燃烧带缩短，可发展边缘气流，边缘温度升高。
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• 总之，适当扩大的燃烧带，可保证炉缸工作的均匀化， 避免边缘或中心堆积，从而保证生铁质量和高炉顺行。
VCO=[（100—f）×0.21+0.5f] ×2 VN2=（100—f） ×0.79
VH2=f • 煤气总体积V总：
（米3） （米3） （米3）
V总= VCO+ VN2+ VH2
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• 煤气成分含量：
CO=VCO/V总 ×100 （%） N2=VN2/V总 ×100 （%） H2=VH2/V总×100 （%） • 影响炉缸煤气成分因素：富氧率、喷吹燃料种类及喷 吹量、鼓风湿度。
• 煤气流分布合理，其能量利用充分，高炉顺行。
• 在冶炼条件一定时，一般扩大燃烧带，可使炉缸载面 煤气分布较为均匀，有较多的煤气到达炉缸中心和相 邻风口之间，有利炉缸工作均匀化。
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• 但若燃烧带过长，则炉缸中心气流过分发展，产生中 心“过吹”；
• 若燃烧带过短，则造成中心堆积，边缘气流过分发展。
确定。因在实际中CO2完全消失距风口很远，因此一般 以CO2含量为1~2%的位置来确定燃烧带大小。
• 回旋区：指焦炭在气流作用下作循环运动的区域。
• 如图所示，回旋区近似椭圆型空间，在此空间内焦炭 是在运动中 完成燃烧过程。
• 燃烧带与回旋区关系：燃烧带比回旋区大（CO2大量 消失是在回旋区之外），不过，燃烧带大小主要取决 于回旋区大小。
三、炉缸煤气成分沿径向分布情况
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风口前煤气成分沿径向变化情况
a—经典曲线； b—现代强化高炉
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• 第二节 燃烧带（回旋区）及其对冶炼影响
• 一、燃烧带与回旋区基本概念 • 燃烧带：固体碳素被O2或CO2氧化的区域，又称氧化
带。 • 燃烧带大小确定：燃烧带边界应由CO2消失时的位置来
• 以上两种情况都使煤气能量不能充分利用，后者还使 炉衬过分冲刷，影响高炉寿命。
• 2、对炉缸工作的影响
• 炉缸工作均匀是指炉缸温度分布均匀、合理，炉缸活 跃，炉温充沛，生铁质量良好。是炉况顺行的标志之 一。
• 炉缸工作是否均匀，首先取决于燃烧带的大小和分布， 即煤气流的初始分布。
• 燃烧带的分布和大小主要由风口数目、直径和每个风 口的进风量所决定。
• 1加、。风量：E与VO的三次方成正比，即风量增加，E显著增
• 2、风温：E与T的平方成正比。
• 3、风压：E与P的平方成反比，即P升高，E减小，燃烧带 缩短。
• 4、风口面积S： E与S的平方成反比，当风量一定时，扩大 风口直径，鼓风动能减小，燃烧带缩短，中心气流得到抑 制而边缘气流发展。在实际生产中，使用不同风口直径的 风口，调整鼓风动能，是控制燃烧带的一个重要手段。
• 适宜的鼓风动能主要与以下因素有关：
• 1）冶炼强度：冶强低时，宜采用较大的鼓风动能。
• 2）炉缸直径d：d越大，为了保证炉缸工作均匀内活跃，要 求相应有更大鼓风动能。
• 3）炉缸中心料柱疏松程度。
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二、鼓风动能（E）的计算
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• 三、影响鼓风动能的因素
• 从以上计算公式可以看出，鼓风动能E主要与风量、风温、 风压和风口面积有关。
烧带缩短；炉缸料柱疏松时，燃烧带伸长。
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• 一、鼓风动能与燃烧带（回旋区）大小的关系
• 鼓风动能：是指鼓风克服风口区的各种阻力向炉缸中心穿 透的能力。
• 鼓风动能（E）与回旋区长度或燃烧带长度（L）基本成直 线关系：
•
L=0.0118E+0.77 （m）
• 在一定的冶炼条件下，存在着一个适宜的鼓风动能，在这 个鼓风动能下，获得适宜的燃烧带大小和合理的初始煤气 流分布，保证炉缸工作均匀活跃，高炉稳定顺行。
• 在喷吹燃料情况下，E与喷吹燃料状况有很大关系。喷吹燃 料后，E明显增大，因而燃烧带扩大。这是因为喷吹燃料有 一部分在风口内燃烧，使温度升高，体积增加。
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风口前回旋区与径向煤气分布
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• 二、燃烧带（回旋区）大小对高炉冶炼影响
• 炉缸工作均匀、活跃是高炉高产、优质、低耗的重要 基础。
• 燃烧带（回旋区 ）对炉料和煤气的运动和分布，对炉 缸工作的均匀化和炉况顺行都有很大影响。
• 1、对煤气流分布的影响
• 燃烧带是高炉煤气的发源地。燃烧带的大小和分布决 定着炉缸煤气流的初始（一次）分布，也在很大程度 上决定或影响煤气流在高炉内的二次分布（软熔带） 和三次分布（炉喉）。
• 3、对炉料下降的影响 • 燃料燃烧为炉料下降腾出了空间，在燃烧带上方，炉
料比较疏松，炉料下降最快。因此，适当扩大燃烧带， 可以缩小中心和边缘炉料呆滞区，有利于炉料均匀顺 利下降。 • 由上可见，燃烧带对高炉冶炼过程影响重大。
• 第三节 燃烧带（回旋区）大小的控制 • 燃烧带大小控制是高炉下部调剂的理论基础。 • 燃烧带大小主要取决于鼓风动能和炉料分布状况。 • 炉料分布影响主要表现在：炉缸中心料柱紧密时，燃
第六章 风口前燃料燃烧与炉缸工作
• 风口前燃料燃烧作用：1）提供热能；2）提供气体还 原剂；3）提供炉料下降空间。
• 第一节 风口前燃料燃烧反应
• 一、燃烧反应
• 特点：在空气量一定而存在过剩碳的条件下进行的。
• 燃烧反应式：
•
C焦+O2=CO2+395KJ/mol
•
2C+O2=2CO+114.4KJ/mol
• 由于炉缸存在过剩C且在高温下进行，因此反应生成
CO2最终会生成CO：
CO2+C焦=2CO —166.2KJ/mol
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• 因为鼓风中含有一定水分：
H2O+C=H2+CO—133.1KJ/mol • 因此，风口前燃烧的最终产物为CO、H2，以及鼓风中
N2。
• 二、炉缸煤气成分
• 设鼓风中湿度为f（体积百分数），则炉缸煤气成分 （以100立方米鼓风量计算）：