對理論燃燒溫計(jì)算的一點(diǎn)認(rèn)識

1、摘  要  對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

2、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1，2： 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焦焦炭帶人的物理熱，kJ；    Q水鼓風(fēng)中濕分分解耗熱，kJ；    Q分噴吹燃料的分解耗熱，kJ； &#

3、160;  CPL高爐爐缸氣體中C O、N2的平均熱容，kJ(m3·)；    CP2高爐爐缸氣體中H2的平均熱容，kJ(m3·)；    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)算式如下： 式中 

4、 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煤煤粉帶人的物理熱，kJ；      CPG高爐爐缸氣體的熱容，kJ(m3·)。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

5、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燒溫度計(jì)算式：式中  Q R物料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；      Cpash燃燒產(chǎn)物中灰分的熱容，kJ(kg·)；      Was

6、h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)對全焦高爐來說，對于同一種焦炭而言，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(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。 &#

7、160;  (2)對噴煤高爐來說，風(fēng)口噴人的煤粉代替了部分焦炭。由于對單位質(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)對噴吹不同煤種進(jìn)行討論時(shí)，應(yīng)該采用式(3)計(jì)算。    (3)對風(fēng)口噴吹熔劑等非可燃性物料的高爐來說，因噴吹物全部成為燃燒產(chǎn)物的灰

8、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

9、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1250，富氧率40，焦比為280 kgt，煤比為200kgt，生鐵含碳447，風(fēng)口噴吹CaO30 kgt。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3321、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2124；由于式(2)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，因此其計(jì)算的理論燃燒溫度最高，為2150；由于式(3)考慮了灰分升溫消耗的熱量，因此其計(jì)算值最低為2 084，若熱收入和消耗項(xiàng)采用式(1)中計(jì)算方法，則理論燃燒溫度為2 059。     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)