沖天爐熔煉原理

1、沖天爐熔煉原理沖天爐熔煉原理9.1 沖天爐的結構與操作工藝沖天爐的結構與操作工藝9.1.1 沖天爐的基本結構沖天爐的基本結構（1）沖天爐結構簡介）沖天爐結構簡介 下圖為系列設計中下圖為系列設計中7噸噸/小時沖天爐的結構小時沖天爐的結構簡圖。簡圖。 9.2 沖天爐內焦炭燃燒的基本規(guī)律沖天爐內焦炭燃燒的基本規(guī)律 沖天爐內焦炭的燃燒是固體塊狀燃料層沖天爐內焦炭的燃燒是固體塊狀燃料層狀燃燒的一種特殊方式。狀燃燒的一種特殊方式。 9.2.1 焦炭焦炭（1）焦炭的成分）焦炭的成分）固定碳）固定碳 固定碳是指焦炭中以單質存在的固定碳是指焦炭中以單質存在的自由炭。自由炭。）灰分）灰分 灰分是焦炭中由礦物組成的

2、不可燃灰分是焦炭中由礦物組成的不可燃部分。部分。）揮發(fā)物。）硫。）水分。）揮發(fā)物。）硫。）水分。 （2）焦炭的強度）焦炭的強度焦炭的力學強度包括抗壓強度、抗沖擊焦炭的力學強度包括抗壓強度、抗沖擊強度、抗碎裂強度（強度、抗碎裂強度（M40）和耐磨強度）和耐磨強度M10）。）。焦炭抗沖擊強度可用焦炭的落下強度來焦炭抗沖擊強度可用焦炭的落下強度來表示。試驗時首先取焦炭表示。試驗時首先取焦炭30，塊度大于，塊度大于50，裝入，裝入450700380的鐵箱中。的鐵箱中。提鐵箱至提鐵箱至1830的高度，打開料底門，焦炭的高度，打開料底門，焦炭自由落下與鋪底的自由落下與鋪底的13厚鐵板相沖擊，反復厚鐵板相沖

3、擊，反復四次，稱其大于四次，稱其大于50焦塊質量并以百分數(shù)表焦塊質量并以百分數(shù)表示，即落下強度。我國焦炭的抗沖擊強度為示，即落下強度。我國焦炭的抗沖擊強度為70%90%。轉鼓數(shù)：焦炭的抗磨損強度過去用部標轉鼓數(shù)：焦炭的抗磨損強度過去用部標轉鼓殘留量（）表示。試驗時將轉鼓殘留量（）表示。試驗時將410焦焦裝入裝入2000700的轉鼓中，然后使轉的轉鼓中，然后使轉鼓以鼓以10r/min速度轉動，經(jīng)速度轉動，經(jīng)15min轉動，鼓內轉動，鼓內焦炭受焦炭、鐵板的磨損而破碎，焦末在鐵焦炭受焦炭、鐵板的磨損而破碎，焦末在鐵柵間落下，殘留在轉鼓圓筒內均是大于柵間落下，殘留在轉鼓圓筒內均是大于25的焦塊。被測焦

4、炭越結實，轉鼓圓筒內殘留的焦塊。被測焦炭越結實，轉鼓圓筒內殘留的焦炭量就越多。的焦炭量就越多。（3）焦炭的塊度與均勻性）焦炭的塊度與均勻性焦炭塊度過小時，由于爐膛單位容積內焦炭塊度過小時，由于爐膛單位容積內的反應面積過大，因而燃燒反應加速，氧化的反應面積過大，因而燃燒反應加速，氧化帶縮短，還原帶擴大，加以此時氧化帶內還帶縮短，還原帶擴大，加以此時氧化帶內還原反應發(fā)展較快，致使高溫區(qū)域短，爐氣最原反應發(fā)展較快，致使高溫區(qū)域短，爐氣最高溫度較低。此外，小塊焦炭對送風阻力大，高溫度較低。此外，小塊焦炭對送風阻力大，空氣難于深入爐中心，爐壁效應加劇，對鐵空氣難于深入爐中心，爐壁效應加劇，對鐵液過熱不利

5、。液過熱不利。焦炭塊度過大，燃燒速度慢，雖然氧化焦炭塊度過大，燃燒速度慢，雖然氧化帶擴大，但燃燒區(qū)域不集中，爐氣最高溫度帶擴大，但燃燒區(qū)域不集中，爐氣最高溫度低，不利于鐵液過熱。低，不利于鐵液過熱。推薦沖天爐內徑與焦塊平均直徑之比為推薦沖天爐內徑與焦塊平均直徑之比為10:1左右。左右。 （4）焦炭的反應性與氣孔率）焦炭的反應性與氣孔率反應性是指焦炭還原二氧化碳的能力，反應性是指焦炭還原二氧化碳的能力，亦稱反應能力，通常以亦稱反應能力，通常以R表示。表示。 （5）鑄造用焦炭的要求）鑄造用焦炭的要求沖天爐內的焦炭，由于要承受加料時沖沖天爐內的焦炭，由于要承受加料時沖擊力和料柱的壓力，必須具有足夠的

6、強度，擊力和料柱的壓力，必須具有足夠的強度，以免因焦炭易于破碎而阻塞氣流通道，影響以免因焦炭易于破碎而阻塞氣流通道，影響底焦燃燒，妨礙爐子的正常工作。焦炭塊度底焦燃燒，妨礙爐子的正常工作。焦炭塊度合適，是保證爐子正常工作的基本條件。焦合適，是保證爐子正常工作的基本條件。焦炭的合適塊度隨爐子大小而異。對于中小型炭的合適塊度隨爐子大小而異。對于中小型沖天爐，焦炭塊度大致可在沖天爐，焦炭塊度大致可在50150之間，之間，并力求塊度均勻。大型沖天爐則用塊度更大并力求塊度均勻。大型沖天爐則用塊度更大的焦炭。的焦炭。 9.2.2 焦炭的燃燒計算焦炭的燃燒計算（1）焦炭的發(fā)熱量）焦炭的發(fā)熱量 1）焦炭發(fā)熱量

7、的概念）焦炭發(fā)熱量的概念 燃料發(fā)熱量亦稱燃料發(fā)熱值。燃料發(fā)熱量亦稱燃料發(fā)熱值。 它是指單位重量的固體燃料或液體燃料，或標它是指單位重量的固體燃料或液體燃料，或標準狀態(tài)下單位體積的氣體燃料，經(jīng)完全燃燒，且燃燒準狀態(tài)下單位體積的氣體燃料，經(jīng)完全燃燒，且燃燒產(chǎn)物冷卻到反應物質的溫度時所放出的熱量。產(chǎn)物冷卻到反應物質的溫度時所放出的熱量。高發(fā)熱量高發(fā)熱量 0的水。的水。低發(fā)熱量低發(fā)熱量20的水蒸氣的水蒸氣 2）焦炭發(fā)熱量計算）焦炭發(fā)熱量計算焦炭低發(fā)熱量的計算公式如下：焦炭低發(fā)熱量的計算公式如下：（2）焦炭的燃燒計算）焦炭的燃燒計算1）焦炭燃燒用氧量的計算）焦炭燃燒用氧量的計算2）焦炭燃燒用空氣量的計算

8、）焦炭燃燒用空氣量的計算焦炭燃燒所需的干空氣量為：焦炭燃燒所需的干空氣量為：3）焦炭燃燒產(chǎn)物的組成）焦炭燃燒產(chǎn)物的組成焦炭燃燒產(chǎn)物指包括水蒸氣在內的全部氣焦炭燃燒產(chǎn)物指包括水蒸氣在內的全部氣態(tài)燃燒產(chǎn)物，態(tài)燃燒產(chǎn)物，燃燒產(chǎn)物的組成為：燃燒產(chǎn)物的組成為：CO2、CO、H2O、SO2、N2。4）焦炭燃燒產(chǎn)物量的計算）焦炭燃燒產(chǎn)物量的計算燃燒產(chǎn)物的體積為各可燃元素燃燒產(chǎn)物的體積燃燒產(chǎn)物的體積為各可燃元素燃燒產(chǎn)物的體積與燃料含氮量、燃料水分所生成的水蒸氣以及與燃料含氮量、燃料水分所生成的水蒸氣以及空氣帶入的氮氣和水蒸氣的體積之和。空氣帶入的氮氣和水蒸氣的體積之和。（3）焦炭理論燃燒溫度的計算）焦炭理論燃燒溫度的計算理論燃燒溫度為：燃料完全燃燒，且所理論燃燒溫度為：燃料完全燃燒，且所放出