對理論燃燒溫度計算的一點認識

1、摘要對理論燃燒溫度的通用計算式提出了修正。認為理論燃燒溫度的通用計算式未考慮風口前凝聚相反應產(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算式。關鍵詞高爐噴煤理論燃燒溫度1理論燃燒溫度的通用計算式高爐的理論燃燒溫度是指燃料在風口區(qū)不完全燃燒，燃料和鼓風所含熱量及燃燒反應放出的熱量全部傳給燃燒產(chǎn)物時所能達到的溫度。理論燃燒溫度是由風口局部區(qū)域的熱平衡計算得出，計算的基準溫度一般采用常溫。以常溫為基準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，普遍采用的計算式為1,刀：

2、。碳+Q風+ Q焦一Q水一。分 烏 +一 x式中Q碳風口前碳素燃燒生成CO放出的熱量，kJ;Q風鼓風帶入的物理熱，kJ;Q焦一一焦炭帶人的物理熱，kJ;Q水鼓風中濕分分解耗熱，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。亦有學者在大噴煤量下，對理論燃燒溫度的計算式進行了修正，主要包括：熱收入中增加了煤粉物理熱；將鼓風濕分的分解熱改為水煤氣反應熱；考慮不完全燃燒條件下煤粉在風口區(qū)的反應熱3】。修正的理論燃燒溫度計算

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算式以上兩式的計算方法基本類似，修正式只是把熱收人和消耗項計算的更精確一些。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。實質上，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，尤其在風口噴吹含灰分高的燃料或熔劑時，其對理論燃燒溫度的影響更大。因此，為更精確地描述風口前的溫度，應將凝聚相燃燒產(chǎn)物的升溫熱焓也考慮到產(chǎn)物熱焓中，即采用下述的理論燃

4、燒溫度計算式:q%+qR0 風+ 、+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口處反應吸收的熱量，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，風口處燃燒的碳素量與產(chǎn)生的灰分量成正比關系。當通過改變鼓風溫度、濕度、富氧率等調節(jié)理論燃燒溫度時，焦炭燃燒生成的灰分量基本不變，故可近似認為式（1）和式（

5、2）計算的理論燃燒溫度始終比式（3）的計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）對噴煤高爐來說，風口噴人的煤粉代替了部分焦炭。由于對單位質量的碳素而言，煤粉和焦炭所含灰分基本相等，故風口處燃燒的碳素量與產(chǎn)生的灰分量基本成正比關系。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系。這正是理論燃燒溫度的通用計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，這與實際有些偏差。因此，當對噴吹不同煤種進行討論時，應該采用式計算。（3）對風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）計算風口理論燃燒溫度時未考慮燃燒產(chǎn)物中灰分的升溫耗熱，故其計算值與噴吹量無關。但這與實際情況不符，因此應該采用式（3）計算。（4）當噴吹在風口區(qū)可發(fā)生化學反應的物料（如鐵礦粉、助燃劑和護爐劑等）時，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)生化學反應所吸收或放出的熱量，因此應該采用式（3）計算。通過以上分析可知，由于目前理論燃燒溫度的通用計算式主要用于全焦高爐和噴煤高爐，因此還能基本反應不同工藝參數(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時，各物料的熱效應按噴吹量計算。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率不同。若考慮到煤粉和物料的不完全燃燒和反應 時，還應考慮各物料的燃燒率和反應率。3計算實例采用富氧噴煤技術的某大型高爐的風溫1250C，富氧率4.0%,焦比為280kg/1,煤比為200kg/1，生鐵含碳4.47%，風口噴吹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式分別計算的理論燃燒溫度見表3。由表中可知，目前普遍采用的計算式（1）計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熱，因此其計算的理論燃燒溫度最高，為2150C ；由于式(1)中計算方法，則理論燃燒溫度為2 059C(3)考慮了灰分升溫消耗的熱量，因此其計算值最低為2 084C，若熱收入和消耗項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熱的式（2）計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理論燃燒溫度的影響，在相同的熱收入和消耗項計算方式下，理論燃燒溫度降低了