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4。3 送風(fēng)條件，在高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)中.高爐的送風(fēng)條件設(shè)計(jì)十分重要.本規(guī)范新增了送風(fēng)條件這一節(jié)、用以規(guī)范高爐的鼓風(fēng)機(jī)，富氧率等參數(shù)的計(jì)算，4.3.1,為了選擇高爐鼓風(fēng)機(jī)時(shí)、控制高爐的耗風(fēng)量、本規(guī)范對(duì)冶煉每噸生鐵的耗風(fēng)量進(jìn)行了匡算,在高爐不富氧時(shí)、匡算的每噸生鐵耗風(fēng)量是根據(jù)鞍鋼，本鋼和寶鋼高爐的實(shí)際耗風(fēng)量折算、以及配料計(jì)算的結(jié)果取其上限值得到的 見圖10,實(shí)際折算和配料計(jì)算的噸鐵耗風(fēng)量均較本規(guī)范選用數(shù)據(jù)、曲線，為低.因此本規(guī)范表4 3、1的噸鐵耗風(fēng)量包含了高爐冷風(fēng)流量計(jì)以后的漏風(fēng)損失在內(nèi)的噸鐵耗風(fēng)量 圖10、不富氧時(shí)每噸生鐵耗風(fēng)量,回歸得到不富氧時(shí)的噸鐵耗風(fēng)量v0經(jīng)驗(yàn)公式如下.式中，F(xiàn)R、燃料比、kg,t,富氧鼓風(fēng)時(shí).每噸生鐵的消耗風(fēng)量可以由下式求得,式中,vf。富氧時(shí)的每噸生鐵耗風(fēng)量。Nm3.t、v0.不富氧時(shí)的每噸生鐵耗風(fēng)量，Nm3。t.f，富氧率。如果能夠獲得相近高爐的操作條件,結(jié)合本高爐設(shè)計(jì)的原燃料條件，通過物料平衡和熱平衡的配料計(jì)算，確定噸鐵耗風(fēng)量更加合理，這個(gè)噸鐵耗風(fēng)量應(yīng)增加漏風(fēng)風(fēng)量.4 3 2,高爐鼓風(fēng)機(jī)的常年工況點(diǎn)可以按照規(guī)范表4,2.1規(guī)定爐腹煤氣量指數(shù)及相應(yīng)的富氧率來選取 高爐鼓風(fēng)機(jī)最高工況點(diǎn)的風(fēng)量宜根據(jù)高爐氣體動(dòng)力學(xué)的約束方程綜合研究確定、1、最大爐腹煤氣量、最大爐腹煤氣量可以按照三個(gè)氣體動(dòng)力學(xué)不等方程式、16、18,計(jì)算、即由爐內(nèi)阻力損失、料柱透氣能力和風(fēng)口前鼓風(fēng)壓力上限值的三個(gè)非線性規(guī)劃的約束條件來確定 式中.PB。風(fēng)口熱風(fēng)絕對(duì)壓力,表壓加當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?100Pa。PT，爐頂絕對(duì)壓力，表壓加當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?00Pa,P,風(fēng)口熱風(fēng)與爐頂?shù)膲毫Σ睿?00Pa。VBG。高爐爐腹煤氣量.m3、min.P0。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力 100Pa。Pa 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α?00Pa K，高爐透氣阻力系數(shù)，u0,高爐爐內(nèi)平均煤氣流速，m.s、取值3,2 T。爐頂溫度和風(fēng)口理論燃燒溫度的平均值.K 可取1473K.T0.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣溫度 K，S、爐內(nèi)平均有效斷面積。m2。α.爐料的空隙度.取值0,5,Vw。風(fēng)口到料線間的工作容積、m3.h。風(fēng)口到料線的高度,m,由公式.16。公式.18 三組非線性方程、用作圖法來求解產(chǎn)量與高爐風(fēng)量關(guān)系、如圖11所示、確定最大爐腹煤氣量的目的是為了保證高爐在合適的透氣阻力系數(shù)K的條件下爐況穩(wěn)定順行.為低燃料比操作創(chuàng)造條件.2、高爐透氣阻力系數(shù)K值的確定 高爐透氣阻力系數(shù)K值的確定可根據(jù)實(shí)際高爐統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選取.2013主要高爐的實(shí)際透氣阻力系數(shù)K值調(diào)查結(jié)果見圖12，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)該圖選擇高爐透氣阻力系數(shù)K值限制值。圖12、爐容與K值限制值的關(guān)系 2012年全國240座高爐操作數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的K值分布見下圖13，圖13、2012年全國高爐K值調(diào)查結(jié)果 3 鼓風(fēng)參數(shù)和富氧率的決定,根據(jù)高爐產(chǎn)量和噸鐵耗風(fēng)量確定在沒有富氧時(shí)的最大風(fēng)量.可是這個(gè)風(fēng)量受最大爐腹煤氣量的限制.必須確定最大爐腹煤氣量的條件下允許的風(fēng)量,如果這個(gè)風(fēng)量不能滿足高爐的產(chǎn)量要求。則應(yīng)增加氧氣量來滿足、由設(shè)定的操作范圍和最大爐腹煤氣量通過下面的計(jì)算和作圖求得入爐最大風(fēng)量、本計(jì)算的目的是要完成規(guī)定產(chǎn)量時(shí)。充分利用最大爐腹煤氣量這個(gè)限制性環(huán)節(jié),運(yùn)用富氧來保證高爐的強(qiáng)化，如前所述 合適的爐腹煤氣量是保證爐況順行，低燃料比操作的必要條件、下面以R廠1 2號(hào)高爐為例。在設(shè)定高爐的主要操作指標(biāo),見表20 和由圖11求解的最大爐腹煤氣量說明確定送風(fēng)條件的方法 圖14、由R廠1 2號(hào)高爐最大爐腹煤氣量,產(chǎn)量確定最大風(fēng)量和富氧量、對(duì)圖14中各組曲線的計(jì)算方法作如下說明。A組曲線分以下兩種情況.當(dāng)在鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后富氧時(shí)，由A組曲線決定最大爐腹煤氣量時(shí)的最大入爐風(fēng)量,可采用下式計(jì)算,當(dāng)在鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧時(shí) 在最大爐腹煤氣量情況下。改變富氧率即可求得最大入爐風(fēng)量，其計(jì)算公式如下。B組曲線也分為兩種情況、當(dāng)機(jī)后富氧時(shí)。按規(guī)定產(chǎn)量不同富氧率計(jì)算入爐最大風(fēng)量。計(jì)算公式如下,當(dāng)機(jī)前富氧時(shí) 按規(guī)定產(chǎn)量不同富氧率計(jì)算入爐最大風(fēng)量和氧氣量.計(jì)算公式如下.C組直線為規(guī)定的高爐產(chǎn)量.D組曲線是最大爐腹煤氣量時(shí)的產(chǎn)量,其計(jì)算公式如下 式中.VBGmax.高爐最大爐腹煤氣量,m3、min，VB 高爐入爐風(fēng)量.m3 min、VO2 富氧量，m3 min,P、高爐日產(chǎn)鐵量，t。d,f.富氧率。vf.富氧時(shí)的噸鐵耗風(fēng)量和耗氧量 m3 t、WB,鼓風(fēng)濕度,g,m3.PCR、噴煤比，kg.t，H，煤粉的含氫量、由氣體動(dòng)力學(xué)計(jì)算作圖11求得R廠1 2號(hào)高爐的最大爐腹煤氣量為VBGmax，10250m3。min,R廠采用氧氣在鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前加入的方式、操作的可行點(diǎn)應(yīng)在小于公式 22,24.計(jì)算的 VB.VO2.max區(qū)域 即在小于最大爐腹煤氣量的下方操作 因此求解高爐操作參數(shù)也是一個(gè)由圖14中A,B，C、D四組曲線所規(guī)定的非線性規(guī)劃問題.由圖可知.在規(guī)定產(chǎn)量的條件下 最大爐腹煤氣量VBGmax是限制條件。隨著日產(chǎn)量的提高，富氧率也必須提高 在充分評(píng)估了富氧的作用以后.進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)能力的選擇才符合現(xiàn)代高爐技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)、也與實(shí)際操作相符 上述計(jì)算不但確定了高爐最大風(fēng)量.而且確定了富氧量等送風(fēng)條件。為了比較機(jī)前富氧與機(jī)后富氧的差別。用R廠3號(hào)高爐加以說明、圖15.a。把鼓風(fēng)機(jī)前富氧時(shí)，富氧率與入爐風(fēng)量加氧量,VB,VO2。以及機(jī)后富氧時(shí)。入爐風(fēng)量VB與富氧率的關(guān)系進(jìn)行了比較,圖15。b。中還將分年度各月的入爐風(fēng)量VB與平均的日產(chǎn)量用不同的點(diǎn)代表、由圖可知,高爐月平均日產(chǎn)量均在10000t 11500t范圍內(nèi)達(dá)到了5000m3高爐的產(chǎn)量,圖15。a。中有兩組曲線。上面一組曲線與圖14中的A組曲線相同為入爐風(fēng)量加氧氣量。即在鼓風(fēng)機(jī)前加入氧氣,虛線為日產(chǎn)量9600t,d,點(diǎn)劃線為10000t、d和實(shí)線為11500t d.圖15。a。中較低的一組曲線為機(jī)后富氧 即氧氣不通過鼓風(fēng)機(jī)入爐時(shí)的最大爐腹煤氣量中鼓風(fēng)那部分的限制線 這是因?yàn)閮H僅入爐風(fēng)量通過鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)機(jī)前富氧時(shí),要求鼓風(fēng)機(jī)的能力較機(jī)后富氧要大,富氧率越高富氧量越大.并且由于最大爐腹煤氣量的限制 隨著富氧率的提高 入爐風(fēng)量下降，圖15，R廠3號(hào)高爐1999年至2009年富氧率與入爐風(fēng)量,a 以及月平均日產(chǎn)量與入爐風(fēng)量 b 之間的關(guān)系,在沒有足夠的數(shù)據(jù)確定上述公式中的參數(shù)時(shí).可以根據(jù)同類高爐實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得到由風(fēng)量形成的最大爐腹煤氣量指數(shù)來確定高爐鼓風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量，也可參照本說明中表21的最大入爐標(biāo)態(tài)風(fēng)量選取。4,正確的強(qiáng)化方法,在高爐操作中應(yīng)選擇正確的強(qiáng)化方法.圖16 a。將表18中Q2和X1兩座同為2500m3級(jí)高爐的利用系數(shù)與入爐風(fēng)量的關(guān)系進(jìn)行了比較.兩座高爐的富氧率波動(dòng)都比較大、Q2的平均燃料比較低，為507。1kg。t.該高爐在利用系數(shù)達(dá)到2 1t。m3、d、以后、基本保持入爐風(fēng)量在4600m3。min的水平，當(dāng)提高利用系數(shù)時(shí)、入爐風(fēng)量略有下降,也就是說,提高產(chǎn)量時(shí)主要以降低燃料比來達(dá)到的。而X1主要依靠增加風(fēng)量來提高產(chǎn)量。沒有很好應(yīng)用富氧等技術(shù)手段,致使?fàn)t腹煤氣量過高.其結(jié)果燃料比較高 圖16,Q2和X1兩座同為容積2600m3左右高爐主要指標(biāo)的關(guān)系，由圖16。b,可知,在爐腹煤氣量指數(shù)60m.min。64m.min的區(qū)域.X1高爐的燃料比幾乎與Q2高爐的相同,而一部分燃料比有向上彌散的趨勢(shì)、如能降低強(qiáng)化程度使?fàn)t況穩(wěn)定 完全可以與Q2高爐有相同的燃料比.爐況不穩(wěn)定主要是爐腹煤氣量過高所致 由圖16的，a、和。b、對(duì)照。爐況不穩(wěn)定主要是由風(fēng)量過大所致.加大風(fēng)量并沒有使有效容積利用系數(shù)升高。見表18，而Q2高爐很穩(wěn)定地取得有效容積利用系數(shù)2,3t,m3、d.的成績 設(shè)計(jì)應(yīng)該創(chuàng)造正確運(yùn)用現(xiàn)代煉鐵的技術(shù)手段來提高產(chǎn)量，鼓勵(lì)用控制爐腹煤氣量降低燃料比的方法來實(shí)現(xiàn),而不支持采取加大風(fēng)量的辦法來實(shí)現(xiàn) 5、最大入爐標(biāo)態(tài)風(fēng)量和高爐鼓風(fēng)機(jī)最大出口標(biāo)態(tài)風(fēng)量的算例.最大入爐標(biāo)態(tài)風(fēng)量和高爐鼓風(fēng)機(jī)最大出口標(biāo)態(tài)風(fēng)量，包括高爐冷風(fēng)流量計(jì)到高爐的漏風(fēng)損失，的計(jì)算例見表21，表21。最大入爐標(biāo)態(tài)風(fēng)量和鼓風(fēng)機(jī)最大出口標(biāo)態(tài)風(fēng)量計(jì)算例,為保證高爐達(dá)到本規(guī)范中表4,2,1的設(shè)計(jì)年平均指標(biāo) 表21在確定高爐鼓風(fēng)機(jī)的入爐正常和最大風(fēng)量以及鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量時(shí).設(shè)定的日產(chǎn)量更高.選定的燃料比。平均爐腹煤氣量和最大爐腹煤氣量也較高、6,對(duì)送風(fēng)條件的幾點(diǎn)補(bǔ)充說明。高爐的噸鐵耗風(fēng)量應(yīng)根據(jù)高爐的原燃料條件和設(shè)定的期望操作指標(biāo) 焦比、煤比.富氧率，采用全平衡的配料計(jì)算來確定 本規(guī)范提出驗(yàn)算和限制爐腹煤氣量指數(shù).使其被控制在合理范圍、目的是防止采用不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備配置 為獲得超高的利用系數(shù).過分開放高爐中心、大量未與礦石接觸的煤氣沿中心通路直接排放，高爐的煤氣利用率不足。燃料消耗居高不下的情況過分發(fā)展，過高的爐腹煤氣指數(shù).燃料消耗大幅度增加的高爐強(qiáng)化方式、不符合當(dāng)前節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想、應(yīng)該得到及時(shí)的糾正.采用規(guī)范表4.3。1的數(shù)據(jù)計(jì)算耗風(fēng)量時(shí)。不應(yīng)增加熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道的漏風(fēng)損失.在選擇高爐鼓風(fēng)機(jī)時(shí),高爐正常入爐風(fēng)量E點(diǎn)應(yīng)在鼓風(fēng)機(jī)的高效率區(qū)域.由于目前大多數(shù)沒有采用新送風(fēng)系統(tǒng)的高爐,管道漏風(fēng)損失嚴(yán)重.而采用了新送風(fēng)系統(tǒng)的高爐。克服了漏風(fēng).鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)備能力得以正常發(fā)揮，并減少了能量損失 如R廠.O廠新1號(hào)高爐等采用了新的送風(fēng)系統(tǒng)。幾乎看不出漏風(fēng)。本規(guī)范預(yù)留的鼓風(fēng)機(jī)富裕能力,主要在如下方面，首先.從單位耗風(fēng)量取的值較計(jì)算值要高,其次 計(jì)算時(shí)降低了富氧量、采用設(shè)計(jì)或更高的富氧率計(jì)算鼓風(fēng)機(jī)的能力就有了富裕,第三,考慮了熱風(fēng)爐的充風(fēng)量 第四，若采用冷卻脫濕 鼓風(fēng)機(jī)的能力就更富裕了、因此在選擇鼓風(fēng)機(jī)時(shí) 風(fēng)量不宜大于本計(jì)算例 統(tǒng)計(jì)了國內(nèi).歐洲和日本高爐鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際配置情況并進(jìn)行了比較.得知?dú)W洲和日本的單位爐容鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量較我國小得多。歐洲和日本高爐單位爐容的鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為1、5m3,min.1.9m3 min.過去我國由原蘇聯(lián)進(jìn)口的大型高爐鼓風(fēng)機(jī) 以及我國早期制造的鼓風(fēng)機(jī)均未采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的風(fēng)量標(biāo)示。如K，3250 K4250、Z3250等,因此鼓風(fēng)機(jī)的單位爐容的風(fēng)量偏高，誤導(dǎo)了鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇,造成目前新配鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量普遍偏高的現(xiàn)象 C廠高爐原設(shè)計(jì)采用Z3250汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，因風(fēng)量有余,后將高爐爐容增大18,同時(shí)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)葉輪,蒸汽耗用量也由53t h.55t h降低到45t、h.實(shí)踐證明,C廠高爐生產(chǎn)中對(duì)貫徹高效，優(yōu)質(zhì)。低耗,長壽的方針比較好、R廠高爐鼓風(fēng)機(jī)是由高爐爐腹煤氣量的上限值和高爐透氣阻力系數(shù)確定的,這種方法比較科學(xué).正確地指引了提高利用系數(shù)必須降低燃料比.而我國沿用原蘇聯(lián)的方法來確定高爐鼓風(fēng)機(jī)是不合理的,在新的條件下,降低燃料比。高富氧和提高爐頂壓力.使得高爐的強(qiáng)化不單純依靠鼓風(fēng).在R廠1、2號(hào)高爐用上述方法確定鼓風(fēng)機(jī)能力的基礎(chǔ)上。根據(jù)實(shí)際操作進(jìn)行驗(yàn)證的結(jié)果表明、鼓風(fēng)機(jī)的能力有較大的富裕.R廠在采用機(jī)前富氧的情況下 進(jìn)一步用實(shí)際操作的爐腹煤氣量研究了利用原有鼓風(fēng)機(jī)擴(kuò)大高爐容積的可能性，對(duì)3、4，2,第二代.1，第三代 號(hào)高爐分別擴(kuò)大有效容積至4350m3。4747m3 4707m3和4966m3、單位爐容鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量分別為2.023.1.854 1。870和1 772Nm3，min，3號(hào)高爐2004年利用系數(shù)達(dá)2，425t、m3，d。11月月平均利用系數(shù)達(dá)到2。624t,m3 d。1號(hào)高爐2012年利用系數(shù)達(dá)2 140t，m3、d，最高月平均2 308t。m3。d、N廠改用較小的鼓風(fēng)機(jī).克服了鼓風(fēng)機(jī)與高爐爐容不匹配的矛盾,杜絕了。大馬拉小車 現(xiàn)象、減少了放風(fēng)操作、使噸鐵耗風(fēng)量下降。每噸生鐵的動(dòng)力消耗降低了2kgce，t。3kgce t 4.3.3。爐頂壓力應(yīng)隨爐容的擴(kuò)大而增加。尤其在3000m3以上的高爐必須采用更高的爐頂壓力來強(qiáng)化操作、隨著爐頂壓力的提高。對(duì)操作、設(shè)備維修和管理都有更高的要求。高爐的爐頂操作壓力值是高爐操作者可以設(shè)定的最高操作壓力值 并在高爐操作指標(biāo)表中規(guī)定，高壓操作是強(qiáng)化高爐冶煉,提高產(chǎn)量.降低焦比的有效手段。均應(yīng)采用。本規(guī)范推薦提高爐頂壓力值。