高炉风口理论燃烧温度(Tf)分析(改).doc

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 furnaceLi 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的取值序号国家公司Tf,1加拿大Dofasco345070F2荷兰Hoogvens215023503法国索拉克210021604日本福山220024005日本君津3号23002350*6日本鹿岛3号24002450*7德国Shwelgen225023008中国宝钢20002300*为实绩值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 4 煤种暂采用宝钢混合煤参数混合煤的干基高位发热值HCQgGW，kJ/kg316953.8378.943.2 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BHBTO2COAL单位g/m3风m3/m3风kg/m3风取值范围1030112012800.021740.070050.12080.2415注:当BV=6900m3/min时, 相当于O2=900029000m3/h, COAL=50100t/h.为方便计算，设X1=0.1BH2X2=0.0125BT-15X3=41.4O2-1.9X4=16.57COAL-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X1X2X3X4Tf理论值多项式（5)差值1-1-1-1-121702169 1.52-1-1-1+120082011 -2.53-1-1+1-123322332 0.254-1-1+1+121742174 0.255-1+1-1-122902285 5.56-1+1-1+121232127 -3.57-1+1+1-124492448 1.258-1+1+1+122872290 -2.759+1-1-1-120722075 -2.7510+1-1-1+119181917 1.2511+1-1+1-122352238 -312+1-1+1+120852080 513+1+1-1-121912191 0.2514+1+1-1+120332033 0.2515+1+1+1-123512354 -316+1+1+1+121982196 2上述最小二乘拟合分析所得的多项式为: Tf=1488-4.6BH+0.725BT+3379O2-1309COAL -(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，1011200.021740.12082168 2154 15 1011200.021740.24152010 1762 249 1011200.070050.12082332 2394 -62 1011200.070050.24152174 2002 172 1012800.021740.12082284 2288 -4 1012800.021740.24152126 1896 231 1012800.070050.12082448 2528 -81 1012800.070050.24152290 2136 154 3011200.021740.12082075 2033 41 3011200.021740.24151917 1641 276 3011200.070050.12082238 2273 -36 3011200.070050.24152080 1881 199 3012800.021740.12082191 2167 23 3012800.021740.24152033 1775 257 3012800.070050.12082354 2408 -54 3012800.070050.24152196 2015 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：（Tf）1/10（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