對(duì)理論燃燒溫度計(jì)算的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1、摘要對(duì)理論燃燒溫度的通用計(jì)算式提出了修正。認(rèn)為理論燃燒溫度的通用計(jì)算式未考慮風(fēng)口前凝聚相反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)理論燃燒溫度的影響，隨著高爐噴吹物料種類的多元化和噴吹量的增加，其計(jì)算誤差將越來越大，更重要的是難以體現(xiàn)噴吹不同物料的區(qū)別。為此，提出了理論燃燒溫度的修正計(jì)算式。關(guān)鍵詞高爐噴煤理論燃燒溫度1理論燃燒溫度的通用計(jì)算式高爐的理論燃燒溫度是指燃料在風(fēng)口區(qū)不完全燃燒，燃料和鼓風(fēng)所含熱量及燃燒反應(yīng)放出的熱量全部傳給燃燒產(chǎn)物時(shí)所能達(dá)到的溫度。理論燃燒溫度是由風(fēng)口局部區(qū)域的熱平衡計(jì)算得出，計(jì)算的基準(zhǔn)溫度一般采用常溫。以常溫為基準(zhǔn)就不需考慮噴吹燃料及輸送燃料的壓縮空氣所帶人的顯熱。因此，普遍采用的計(jì)算式為1,刀：

2、。碳+Q風(fēng)+ Q焦一Q水一。分 烏 +一 x式中Q碳風(fēng)口前碳素燃燒生成CO放出的熱量，kJ;Q風(fēng)鼓風(fēng)帶入的物理熱，kJ;Q焦一一焦炭帶人的物理熱，kJ;Q水鼓風(fēng)中濕分分解耗熱，kJ;Q分一一噴吹燃料的分解耗熱，kJ；CPL高爐爐缸氣體中C 0、N2的平均熱容，kJ/ (m3C );CP2高爐爐缸氣體中H2的平均熱容，kJ/(m3 -C );Vco、Vn2、vh2爐缸煤氣中CO、N2、H2的體積，m3。亦有學(xué)者在大噴煤量下，對(duì)理論燃燒溫度的計(jì)算式進(jìn)行了修正，主要包括：熱收入中增加了煤粉物理熱；將鼓風(fēng)濕分的分解熱改為水煤氣反應(yīng)熱；考慮不完全燃燒條件下煤粉在風(fēng)口區(qū)的反應(yīng)熱3】。修正的理論燃燒溫度計(jì)算

3、式如下:0%W式中Qr焦_焦炭燃燒生成CO放出的熱量，kJ；QR焦燃料燃燒生成CO放出的熱量，kJ；Q煤一一煤粉帶人的物理熱，kJ；CPG高爐爐缸氣體的熱容，kJ/ (m3 C )。2理論燃燒溫度的修正計(jì)算式以上兩式的計(jì)算方法基本類似，修正式只是把熱收人和消耗項(xiàng)計(jì)算的更精確一些。但以上兩式都未完全符合理論燃燒溫度的計(jì)算原理，只考慮了燃燒產(chǎn)物中的氣體，而未考慮凝聚相產(chǎn)物。實(shí)質(zhì)上，焦炭和燃料中的灰分也是燃燒產(chǎn)物，其升溫也需要消耗熱量，尤其在風(fēng)口噴吹含灰分高的燃料或熔劑時(shí)，其對(duì)理論燃燒溫度的影響更大。因此，為更精確地描述風(fēng)口前的溫度，應(yīng)將凝聚相燃燒產(chǎn)物的升溫?zé)犰室部紤]到產(chǎn)物熱焓中，即采用下述的理論燃

4、燒溫度計(jì)算式:q%+qR0 風(fēng)+ 、+0煤-Q分+蠢物料Cpg 匕 + Cpash 町h式中Q R物料一一除煤粉之外其他噴吹物料在風(fēng)口處反應(yīng)吸收的熱量，kJ；確痢燃燒產(chǎn)物中灰分的熱容，kJ/ （kg -C ）；Wash燃燒產(chǎn)物中灰分的質(zhì)量，kg。高爐噴吹物料的種類較多，大體上可以分為五種，即燃料、熔劑、鐵礦粉、助燃劑和護(hù)爐劑。下而分別對(duì)全焦高爐和以上五類噴吹高爐，討論上述三式計(jì)算的理論燃燒溫度的差異。（1）對(duì)全焦高爐來說，對(duì)于同一種焦炭而言，風(fēng)口處燃燒的碳素量與產(chǎn)生的灰分量成正比關(guān)系。當(dāng)通過改變鼓風(fēng)溫度、濕度、富氧率等調(diào)節(jié)理論燃燒溫度時(shí)，焦炭燃燒生成的灰分量基本不變，故可近似認(rèn)為式（1）和式（

5、2）計(jì)算的理論燃燒溫度始終比式（3）的計(jì)算值高出某一固定值，因此其不影響各工藝參數(shù)下理論燃燒溫度的比較。（2）對(duì)噴煤高爐來說，風(fēng)口噴人的煤粉代替了部分焦炭。由于對(duì)單位質(zhì)量的碳素而言，煤粉和焦炭所含灰分基本相等，故風(fēng)口處燃燒的碳素量與產(chǎn)生的灰分量基本成正比關(guān)系。這類似于全焦高爐，因此未考慮燃燒產(chǎn)物中灰分的通用計(jì)算式（1）和式（2）也能反映各工藝參數(shù)下理論燃燒溫度問的關(guān)系。這正是理論燃燒溫度的通用計(jì)算式能一直使用的原因。但式（1）和式（2）不能體現(xiàn)噴吹不同灰分含量煤粉的影響，這與實(shí)際有些偏差。因此，當(dāng)對(duì)噴吹不同煤種進(jìn)行討論時(shí)，應(yīng)該采用式計(jì)算。（3）對(duì)風(fēng)口噴吹熔劑等非可燃性物料的高爐來說，因噴吹物全

6、部成為燃燒產(chǎn)物的灰分，而式（1）和式（2）計(jì)算風(fēng)口理論燃燒溫度時(shí)未考慮燃燒產(chǎn)物中灰分的升溫耗熱，故其計(jì)算值與噴吹量無關(guān)。但這與實(shí)際情況不符，因此應(yīng)該采用式（3）計(jì)算。（4）當(dāng)噴吹在風(fēng)口區(qū)可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物料（如鐵礦粉、助燃劑和護(hù)爐劑等）時(shí)，由于式（1）和式（2）不僅未考慮燃燒產(chǎn)物中灰分的升溫耗熱，而且也未考慮噴吹物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所吸收或放出的熱量，因此應(yīng)該采用式（3）計(jì)算。通過以上分析可知，由于目前理論燃燒溫度的通用計(jì)算式主要用于全焦高爐和噴煤高爐，因此還能基本反應(yīng)不同工藝參數(shù)下理論燃燒溫度間的差異。但隨著高爐噴吹技術(shù)的不 斷發(fā)展，噴吹物料的種類亦在多元化發(fā)展，理論燃燒溫度的傳統(tǒng)計(jì)算式已不能滿

7、足現(xiàn)代煉鐵工藝的需要。噴吹煤粉和物料完全燃燒和反應(yīng)時(shí)，各物料的熱效應(yīng)按噴吹量計(jì)算。隨著噴吹量和物料種類的不同，煤粉的燃燒率和物料的反應(yīng)率不同。若考慮到煤粉和物料的不完全燃燒和反應(yīng) 時(shí)，還應(yīng)考慮各物料的燃燒率和反應(yīng)率。3計(jì)算實(shí)例采用富氧噴煤技術(shù)的某大型高爐的風(fēng)溫1250C，富氧率4.0%,焦比為280kg/1,煤比為200kg/1，生鐵含碳4.47%，風(fēng)口噴吹CaO30kg/1。爐頂煤氣成分見表1，焦炭和煤粉的成分見表2,其中煤粉含氫3. 32%h、4、5。按以上3式分別計(jì)算的理論燃燒溫度見表3。由表中可知，目前普遍采用的計(jì)算式（1）計(jì)算的理論燃燒溫度為2124C ；由于式（2）考慮了噴吹煤粉帶

8、人的物理熱，并將水分解熱改為水煤氣反應(yīng)熱，因此其計(jì)算的理論燃燒溫度最高，為2150C ；由于式(1)中計(jì)算方法，則理論燃燒溫度為2 059C(3)考慮了灰分升溫消耗的熱量，因此其計(jì)算值最低為2 084C，若熱收入和消耗項(xiàng)采用式表爐頂煤氣成分，COCH4H2N.27.215.50.62.454.3師05揮發(fā)化12黠名卓MKmCOO/%Si?%妙 A2O%其他80.221.8011885J011647.550.9234.9511.390.1173.72116212.65101 5951J40.S237.486.970.07表三種計(jì)算方法的理論燃燒溫度起未噴吹熔劑噴吹熔劑式式式式式式212421502084212421502046考慮了噴吹煤粉帶人的物理熱，并將水分解熱改為水煤氣反應(yīng)熱的式（2）計(jì)算的理論燃燒溫度比式（1）升高了 26C。但若考慮到焦炭和煤粉中的灰分對(duì)理論燃燒溫度的影響，在相同的熱收入和消耗項(xiàng)計(jì)算方式下，理論燃燒溫度降低了