[科普中国]-鼓风湿度

简介

鼓风中的水蒸气含量。多以g/m为单位。自然鼓风的湿度随大气湿度而变化，而鼓风湿度波动对料速和炉温都有影响，故不能任鼓风湿度自然波动。通常采用两种办法：通过脱湿鼓风将鼓风湿度控制在最低水平；或通过加湿鼓风将鼓风湿度控制在某一适当水平。喷吹燃料多时宜采用脱湿鼓风；不喷吹燃料或喷吹量少时宜采用加湿鼓风。采用加湿鼓风时变更鼓风湿度可以作为调节炉况的一个手段。1

历史在高炉炼铁技术的发展史上，鼓风中的水分是脱去还是添加，经历了理论上的分析讨论和实践上的螺旋式进展。

早在19世纪中叶炼铁工作者就认识到大气鼓风的湿度对高炉冶炼影响的重要性，那时人们用鼓风加湿的办法来解决炉子的过热行程，说明那时已知道，蒸汽在炉缸内分解：氧参与碳的燃烧，氢在炉子上部参与氧化铁的还原，而分解时的吸热可降低炉缸的过热。但是在20世纪初，炼铁工作者发现，将鼓风中的湿分脱去更有利于高炉冶炼。例如1904年美国依萨贝尔厂，湿度由1.6%脱到0.5%，风温提高100摄氏度的情况下，产量提高 到24.7%。欧美一些上脱湿的高炉普遍取得提高产量，可是当时鼓风脱湿的装置技术上没有完全过关，操作不可靠，基建和生产费用也过高，脱湿鼓风没能坚持下来。后来为稳定高炉生产而发展为定湿技术，即在大气湿度过高时进行脱湿，而大气湿度低于给定值时进行加湿。但因观点不一致也未坚持下来。20世纪30-40年代鼓风加湿又被广泛采用，近百年来加湿鼓风一直成为调节炉况，强化冶炼的手段之一。而且在20世纪中叶，我国著名冶金学家叶渚沛先生还将它发展成为炼铁的“三高”理论。

20世纪 30-80 年代开始喷吹补充燃料（天然气、重油和煤粉）。这一节焦增产的技术很快得到发展，与此同时，调湿控制炉缸热状态也被综合鼓风所取代，加湿鼓风又逐步被脱湿鼓风替代。在现代煤喷大的高炉上，大都已采用脱湿鼓风技术2。

影响鼓风湿度对高炉冶炼的影响如下：

(1) 对炉缸燃料燃烧的影响

鼓风带入高炉的湿分（水蒸汽），在风口前燃烧带内按H2O+C=CO+H2反应，与燃料中的碳作用形成还原性气体，与此同时H20的分解也吸收了热量，造成风口燃烧带的变化为：

(1) 燃料中1kg碳消耗的风量略有减少，形成的煤气量也略有减少；

(2) 燃烧1kg碳形成的煤气中CO、H2的浓度增加，N2浓度降低；

(3) 燃烧达到的理论燃烧温度降低；

(4) 风口前的燃烧带有所扩大，会使炉缸中心延伸。

2) 对高炉内还原的影响

风口前燃烧形成的煤气中还原性气体数量和浓度增加，使矿石中氧化铁的还原过程加快，使高炉内直接还原度降低，有利于燃料比降低。但是对于难还原的元素来说，如冶炼锰铁，并不能得到这样的效果。

3) 对炉况顺行的影响

通过脱湿或加湿都可以将大气鼓风湿度保持固定不变，消除大气湿度因气温变化对炉况的不利影响。

4) 对焦比的影响

加湿鼓风时，必须大幅提高风温才会使焦比有所下降。而脱湿鼓风后，由于节省了水蒸汽分解消耗的热量和炉况改善，焦比将会下降，也不必另外提高风温。这在国内外脱湿鼓风生产中得到了证实。 5) 对产量的影响

脱湿和加湿鼓风生产都显示出产量有所提高，其原因有二：一是两者都消除了湿分波动对炉况的不利影响，使炉况顺行；二是焦比降低。加湿鼓风产量的提高就决定于能否用风温提高来补偿湿分分解消耗的热量。而脱湿鼓风因上述两个原因提高产量是很明显的，尤其是风温的提高不用补偿水蒸汽分解消耗的热量，而完全用来代替焦炭在风口前燃烧放出的热量，使焦比降低。焦比降低总是可以提高产量的。

脱湿鼓风推广原因近些年来，炼铁生产有关条件的变化促进了脱湿鼓风的推广，主要表现在以下几方面：

1) 喷煤量的变化

1995年以前，全国重点炼铁厂平均喷煤量一直在60kg/t，1999年突破了100kg/t，2002年大于1000m3高炉的平均喷煤量达到了143kg/t。1998年，宝钢高炉喷煤量开始突破200kg/t。

2) 原燃料等的变化

过去烧结矿全部使用自产精矿粉，品位低、强度差，90年代开始逐渐增加进口矿，2004年进口矿的比例超过了52%，烧结矿质量有了显著提高，炉料结构也日趋合理化，焦炭质量（灰分、强度）也有提高，再加上提高炉顶压力和部分富氧，高炉消化未燃煤粉的能力有了很大提高。

3) 喷吹煤种的变化

上个世纪八十年代以前都喷无烟煤，而且大都是高灰分原煤。无烟煤的燃烧性差，要求补偿的理论燃烧温度能力低，主要是炉内消化未燃煤粉的能力限制了喷煤量。随着喷吹煤粉安全问题得到解决，现在逐步改喷混合煤（或烟煤），而且都是洗精煤。改喷烟煤后燃烧性能提高了，挥发分提高后限制喷煤量的因素逐步转到了补偿理论燃烧温度的能力上了。

4) 喷煤经济效益的变化

焦炭价格入关前后价格翻了一番还要多，且居高不下。喷煤量的增加和焦炭价格的猛涨使高炉喷煤的经济效益发生了巨大变化。过去高炉喷煤只有微利，现在成了降低成本的首要措施。

意义采用吸入侧深冷冻脱湿鼓风方式，每年冬季3个月脱湿装置不运行，称为非脱湿期；其余春、夏、秋9个月脱湿装置运行称为脱湿期。在每年的脱湿期内南方的高炉有如下效果：

1) 炼铁界公认：风中湿度每减少1g/Nm3可以降低焦比0.8~1.0kg/t；

2) 风中含湿量每减少1g/Nm3，可提高燃烧带温度9℃，因此可以多喷煤粉1.5-2.0kg/t；

3) 可增加鼓风量。当大气温度在30℃左右时，在炼铁高炉鼓风中采用全冷冻脱湿方式后，进入鼓风机的空气温度在5～8℃，这样可使鼓入风的密度提高，相当于增加约9%的风量。

4) 使炉况稳定，增加产量。利用高炉鼓风除湿技术使高炉鼓风达到稳湿、降湿的双重效果，消除因大气湿度变化对炉况不利的影响，使高炉稳定运行，此方案可使高炉增产3-8%左右。

5) 对于风量较大的高炉鼓风机，采用吸入侧全冷冻方式脱湿，则夏季可以省功率约10.2%，年平均省功约为5.4%。对于大风量高风压的大型高炉鼓风机，因脱湿而省下的功率完全可以抵消脱湿装置本身所消耗的功率，甚至还有富余，在一定程度上实现了“负能脱湿”；

6) 脱湿机具有二次除尘作用，有效保护鼓风机转子，减少风机叶片磨损；

7) 高炉生产“四季如冬”，从而增加炼铁生产能力，提高企业效益。