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

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 *为实绩值 国家 加拿大 荷兰 法国 日本 日本 日本 德国 中国 公司 Dofasco Hoogvens 索拉克 福山 君津3号 鹿岛3号 Shwelgen 宝钢 Tf, 3450±70F 2150～2350℃ 2100～2160℃ 2200～2400℃ 2300～2350℃* 2400～2450℃* 2250~2300℃ 2000～2300℃* 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）

1

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 4 煤种暂采用宝钢混合煤参数 C 混合煤的干基高位发热值 H QgGW，kJ/kg ％ ％ 31695 3.83 78.94 3.2 经验多项式的获得 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：

表2 经验式的取值范围 参数 BH BT O2 单位 g/m3风 ℃ m3/m3风

2

COAL kg/m3风 取值范围 10~30 1120~1280 0.02174~0.07005 0.1208~0.2415 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，

表3 理论计算Tf值与多项式分析比较表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 X1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 X2 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 X3 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 X4 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 Tf℃ 理论值 多项式（5) 差值 2170 2169 1.5 2008 2332 2174 2290 2123 2449 2287 2072 1918 2235 2085 2191 2033 2351 2198 2011 2332 2174 2285 2127 2448 2290 2075 1917 2238 2080 2191 2033 2354 2196 -2.5 0.25 0.25 5.5 -3.5 1.25 -2.75 -2.75 1.25 -3 5 0.25 0.25 -3 2 上述最小二乘拟合分析所得的多项式为: 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。

表4 式（5）与式（4）计算比较 湿度，g/m3风 风温，℃ 富氧，m3/m3风 喷煤，kg/m3风 式（5)Tf，℃ 式（4)Tf,℃ 差异，℃ 3

10 10 10 10 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30 30 30 1120 1120 1120 1120 1280 1280 1280 1280 1120 1120 1120 1120 1280 1280 1280 1280 0.02174 0.02174 0.07005 0.07005 0.02174 0.02174 0.07005 0.07005 0.02174 0.02174 0.07005 0.07005 0.02174 0.02174 0.07005 0.07005 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 0.1208 0.2415 2168 2010 2332 2174 2284 2126 2448 2290 2075 1917 2238 2080 2191 2033 2354 2196 2154 1762 2394 2002 2288 1896 2528 2136 2033 1641 2273 1881 2167 1775 2408 2015 15 249 -62 172 -4 231 -81 154 41 276 -36 199 23 257 -54 181 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（QgGW）---------(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

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