对理论燃烧温计算的一点认识

1、摘  要  对理论燃烧温度的通用计算式提出了修正。认为理论燃烧温度的通用计算式未考虑风口前凝聚相反应产物对理论燃烧温度的影响，随着高炉喷吹物料种类的多元化和喷吹量的增加，其计算误差将越来越大，更重要的是难以体现喷吹不同物料的区别。为此，提出了理论燃烧温度的修正计算式。关键词  高炉  喷煤  理论燃烧温度1  理论燃烧温度的通用计算式    高炉的理论燃烧温度是指燃料在风口区不完全燃烧，燃料和鼓风所含热量及燃烧反应放出的热量全部传给燃烧

2、产物时所能达到的温度。理论燃烧温度是由风口局部区域的热平衡计算得出，计算的基准温度一般采用常温。以常温为基准就不需考虑喷吹燃料及输送燃料的压缩空气所带人的显热。因此，普遍采用的计算式为1，2： 式中  Q碳风口前碳素燃烧生成CO放出的热量，kJ；    Q风鼓风带入的物理热，kJ；    Q焦焦炭带人的物理热，kJ；    Q水鼓风中湿分分解耗热，kJ；    Q分喷吹燃料的分解耗热，kJ； &#

3、160;  CPL高炉炉缸气体中C O、N2的平均热容，kJ(m3·)；    CP2高炉炉缸气体中H2的平均热容，kJ(m3·)；    VCO、VN2、VH2炉缸煤气中CO、N2、H2的体积，m3。    亦有学者在大喷煤量下，对理论燃烧温度的计算式进行了修正，主要包括：热收入中增加了煤粉物理热；将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热；考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热3。修正的理论燃烧温度计算式如下： 式中 

4、 QR焦焦炭燃烧生成CO放出的热量，kJ；      QR焦燃料燃烧生成CO放出的热量，kJ；      Q煤煤粉带人的物理热，kJ；      CPG高炉炉缸气体的热容，kJ(m3·)。2  理论燃烧温度的修正计算式    以上两式的计算方法基本类似，修正式只是把热收人和消耗项计算的更精确一些。但以上两式都未完全符合理论燃烧温度的计算原

5、理，只考虑了燃烧产物中的气体，而未考虑凝聚相产物。实质上，焦炭和燃料中的灰分也是燃烧产物，其升温也需要消耗热量，尤其在风口喷吹含灰分高的燃料或熔剂时，其对理论燃烧温度的影响更大。因此，为更精确地描述风口前的温度，应将凝聚相燃烧产物的升温热焓也考虑到产物热焓中，即采用下述的理论燃烧温度计算式：式中  Q R物料除煤粉之外其他喷吹物料在风口处反应吸收的热量，kJ；      Cpash燃烧产物中灰分的热容，kJ(kg·)；      Was

6、h燃烧产物中灰分的质量，kg。    高炉喷吹物料的种类较多，大体上可以分为五种，即燃料、熔剂、铁矿粉、助燃剂和护炉剂。下而分别对全焦高炉和以上五类喷吹高炉，讨论上述三式计算的理论燃烧温度的差异。    (1)对全焦高炉来说，对于同一种焦炭而言，风口处燃烧的碳素量与产生的灰分量成正比关系。当通过改变鼓风温度、湿度、富氧率等调节理论燃烧温度时，焦炭燃烧生成的灰分量基本不变，故可近似认为式(1)和式(2)计算的理论燃烧温度始终比式(3)的计算值高出某一固定值，因此其不影响各工艺参数下理论燃烧温度的比较。 &#

7、160;  (2)对喷煤高炉来说，风口喷人的煤粉代替了部分焦炭。由于对单位质量的碳素而言，煤粉和焦炭所含灰分基本相等，故风口处燃烧的碳素量与产生的灰分量基本成正比关系。这类似于全焦高炉，因此未考虑燃烧产物中灰分的通用计算式(1)和式(2)也能反映各工艺参数下理论燃烧温度问的关系。这正是理论燃烧温度的通用计算式能一直使用的原因。但式(1)和式(2)不能体现喷吹不同灰分含量煤粉的影响，这与实际有些偏差。因此，当对喷吹不同煤种进行讨论时，应该采用式(3)计算。    (3)对风口喷吹熔剂等非可燃性物料的高炉来说，因喷吹物全部成为燃烧产物的灰

8、分，而式(1)和式(2)计算风口理论燃烧温度时未考虑燃烧产物中灰分的升温耗热，故其计算值与喷吹量无关。但这与实际情况不符，因此应该采用式(3)计算。    (4)当喷吹在风口区可发生化学反应的物料(如铁矿粉、助燃剂和护炉剂等)时，由于式(1)和式(2)不仅未考虑燃烧产物中灰分的升温耗热，而且也未考虑喷吹物料发生化学反应所吸收或放出的热量，因此应该采用式(3)计算。    通过以上分析可知，由于目前理论燃烧温度的通用计算式主要用于全焦高炉和喷煤高炉，因此还能基本反应不同工艺参数下理论燃烧温度间的差异。但随着高炉喷吹技

9、术的不断发展，喷吹物料的种类亦在多元化发展，理论燃烧温度的传统计算式已不能满足现代炼铁工艺的需要。   喷吹煤粉和物料完全燃烧和反应时，各物料的热效应按喷吹量计算。随着喷吹量和物料种类的不同，煤粉的燃烧率和物料的反应率不同。若考虑到煤粉和物料的不完全燃烧和反应时，还应考虑各物料的燃烧率和反应率。3  计算实例    采用富氧喷煤技术的某大型高炉的风温1250，富氧率40，焦比为280 kgt，煤比为200kgt，生铁含碳447，风口喷吹CaO30 kgt。炉顶煤气成分见表1，焦炭和煤粉的成分见表2，其中煤粉含氢3321、4、5。按以上3式分别计算的理论燃烧温度见表3。由表中可知，目前普遍采用的计算式（1）计算的理论燃烧温度为2124；由于式(2)考虑了喷吹煤粉带人的物理热，并将水分解热改为水煤气反应热，因此其计算的理论燃烧温度最高，为2150；由于式(3)考虑了灰分升温消耗的热量，因此其计算值最低为2 084，若热收入和消耗项采用式(1)中计算方法，则理论燃烧温度为2 059。     考虑了喷吹煤粉带人的物理热，并将水分解热改为水煤气反应