高炉风口理论燃烧温度(Tf)分析(改)

高炉风口理论燃烧温度（Tf）分析

李肇毅

（宝山钢铁股份有限公司炼铁厂，上海201900）

摘要：通过对高炉风口前理论燃烧温度（Tf）的剖析，建立与理论分析相对应的经验多项式。通过检验发现目前各厂广泛使用的Tf经验公式偏离较多。本文还把Tf值与煤质挂钩，使其更为实用。

关键词：高炉，理论燃烧温度，Tf，煤质

Analysis of flame temperature in the front of tuyeres for blast furnace

Li Zhaoyi

(Ironmaking branch, Baoshan Iron &Steel Co., Ltd., Shanghai 201900,

China)

Abstract: By analysis of flame temperature in the front of tuyeres for blast furnace, a multi-item equation of experience have be set up according to theoretical analysis. A gap is checked out for Tf experiential formula of many plant using. Relation is made between Tf and coal quality for better practicality.

Key words: blast furnace, flame temperature, Tf, coal quality

风口前理论燃烧温度（简称Tf）是高炉炼铁工作者普遍关注的炉缸工作参数。它存在一个较宽的适宜范围。但当高炉的鼓风参数有大幅度调整时（如大幅度提高喷煤，或高富氧），必须对Tf值有一个正确估计，以避免由此而引起炉况失常[1]。

1 各国高炉对Tf值的控制

表1 各国Tf的取值

2 Tf经验式

a. 加拿大钢铁公司

Y=1111.1-21.06BH+0.7287BT-13.348OIL+82.393O2, F ----(1) BH----鼓风湿分（格令/英尺3）

BT----热风温度（F）

OIL----喷油（美加仑/时1000英尺3干风）

O2----含氧％（干风体积的％，如空气=21）

b. 澳大利亚BHP公司

Tf=1570+0.808BT-5.85BH +4370O2-4400OIL, ℃----(2)

c. 日本君津厂

Tf=1559+0.839BT-6.033BH +4972O2-4972OIL, ℃----(3)

d. 宝钢

Tf=1559+0.839BT-6.033BH +4972O2-3250COAL, ℃----(4) BT----热风温度（℃）

BH----鼓风湿分（g/m3）

O2----富氧量（m3/m3风）

OIL----喷油（kg/m3风）

COAL----喷煤（kg/m3风）

宝钢公式是在君津公式的基础上对喷吹项作修改而得（当初修改主要考虑煤与油的发热值差异，按比例折成现有的参数）。各国经验式的计算结果也有差异。拿宝钢与君津的生产实绩数据比较，宝钢要比君津的计算结果低110℃度。

3 获得Tf经验多项式的思路

为获得Tf经验多项式，先要进行风口前的绝热燃烧计算。设定各变量的变化范围，求出绝热燃烧计算的Tf值。然后对此Tf值进行最小二乘拟合，就得到Tf经验多项式。

3.1 理论计算的假设

理论计算是这样进行的：设风口前为绝热燃烧，计算Tf的假定为：

1 风口前焦炭温度为1527℃（1800K）；

2 不计焦炭、煤中的无机成分的燃烧产物；

3 燃烧的最终产物为CO、H2

由于理论计算复杂，在生产上应用不方便。为此通过理论解析（不在本文中展开)，求得Tf，再对Tf=f (BH, BT, O2, COAL) 的一次多项式模式进行多项式拟合，得到经验式。

以宝钢高炉鼓风状况为背景，选择参数范围如下：

注:当BV=6900m3/min时, 相当于O2=9000~29000m3/h, COAL=50~100t/h.

为方便计算，设

X1=0.1×BH－2

X2=0.0125×BT-15

X3=41.4×O2-1.9

X4=16.57×COAL-3

绝热计算的结果列于表3，

Tf=1488-4.6×BH+0.725×BT+3379×O2-1309×COAL -------(5) 从表3的理论值和多项式值比较来看差值最大仅5℃，说明多项式拟合非常好。或者说多项式中的各因子与Tf之间用多项式表达可靠性好，作为生产操作控制分析已能满足需要。

3.3 式（5）与式（4）的比较

将式（5）与式（4）进行比较发现，式（4)在高喷煤时将煤的作用夸大了，造成两者差异扩大（见表4）。可见式（4)在大喷煤时的缺陷已经显现，主要原因是宝钢刚开始喷煤时的煤质与现在的煤质相差甚远。若要进行理论探讨还是以式（5)判断更为准确。

4 关于煤种问题

喷吹煤种对Tf的影响，在理论的绝热燃烧中取决于煤的发热值、碳、氢的含量，碳和氢含量通常变化很小，可以简化为发热值的关系。理论计算的分析表明：

Δ（Tf）＝1/10×Δ（Q g GW）---------(6)

或者说，喷吹煤的发热值差异10kJ/kg，将影响Tf约1℃.这是需要引起注意的。式（5)是在喷吹煤的发热值为31695kJ/kg下得到的，如发热值变化时，可用式（6）加以修正。在生产实际中当Tf值偏高时，可以适当调低煤的发热值或者说多用点烟煤也能对Tf有较大调节作用。

5 结语

广泛使用的Tf多项式是对绝热燃烧的理论计算的拟合分析，可满足生产操作的分析的需要。各家公司使用式有差异，但随着生产的发展是需要进行更新的。尤其是喷煤量增大后原来的多项式公式已经不太能反映真实情况了。本文推荐使用公式（5)作为Tf的经验值的计算。

参考文献

[1] 成兰伯, “高炉炼铁工艺及计算”, 冶金出版社,P230~234, 1991.12

[2] 罗颍都等, “煤质及化验基础知识”，煤炭出版社，1980.9

[3] J. G. Peacey, the Iron Blast Furnace Theory and Practice, 1979

[4] 罗吉敖，“炼铁学”，1994.6