炼铁技术高炉内热量利用和热平衡.doc
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1、5. 高炉内的热量利用和热平衡5.1 风口前燃烧反应的理论燃烧温度理论燃烧温度是假定燃烧发生不完全燃烧,并且燃烧放出的热量以及燃料和热风所含的热量全部传给产物(即与周围环境绝热)时,产物所达到的温度。也即炉缸煤气参与炉料热交换之前的原始温度。根据燃烧区域热平衡得出理论燃烧温度t理: (5.1)式中 t理理论燃烧温度,; Q碳碳燃烧生成CO放出热量,9797kJ/kgC; Q风鼓风带入热量,kJ/kgC; Q燃焦炭和喷吹燃料代入的物理热,kJ/kgC; Q水鼓风和喷吹燃料中水分分解热,kJ/kgC; Q分喷吹燃料分解热,kJ/kgC; CCO、N2,CH2CO和N2、H2的比热,kJ/m3; V
2、CO、VN2、VH2炉缸煤气中CO、N2、H2的含量,m3/kgC。由上式可见,风温愈高,带入的燃料愈多,t理升高;鼓风湿度愈大,水分分解耗热愈多,t理愈低,富氧鼓风,煤气量降低,t理升高;喷吹燃料的温度不高,分解又要耗热,煤气量增加,喷吹量愈大,t理愈低。高炉冶炼时要控制适宜的理论燃烧温度。理论燃烧温偏低,表明同样体积的煤气带入的热量较少,炉料得不到充分加热,炉缸温度低,尤其是喷吹燃料时,较高的理论燃烧温度有利于喷吹燃料的燃烧,改善喷吹燃料的利用。相反,理论燃烧温度过高使煤气体积增大,流速加快,炉料下降阻力增大,并使SiO大量挥发,不利于炉况顺行。5.2 煤气上升过程中的体积、成分和温度变化
3、 1. 煤气量 煤气在上升过程中,由于直接还原产生的CO、碳酸盐分解和燃料中的挥发分挥发等不断进入煤气中,煤气量不断增加。大气鼓风和全焦冶炼时,炉缸煤气量约为风量的1,21倍,炉顶煤气量约为1.35-1.37倍,喷吹燃料时更高。 2煤气成分 CO2从炉身下部中温区(约1100),由于直接还原量的减少而逐渐增加,相反CO先由于直接还原而增加,然后在温度更低的区域(约1000)由于参加间接还原而逐渐减少。3炉料和煤气温度 高炉内沿圆周及半径方向随煤气量分布而千差万别,但沿炉高的温度分布却有共同的规律(见图5.1)。在炉子上部和下部,即新的炉料刚刚进入炉内以及煤气刚刚从风口燃烧带产生之处,煤气与炉料
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