[科普中国]-高炉风口风速

简介

炼铁生产犹如咽喉一般，对于整个钢铁企业生产的物流平衡是非常重要的，高炉炼铁生产要求炉况稳定顺行、煤气流分布合理以及炉缸工作良好。其中，煤气流分布更是核心，尤其是初始煤气流分布，不仅决定了炉缸的活性状态，还时刻影响着高炉的稳定顺行。而众所周知，合理的煤气流分布与燃烧带是息息相关的，而鼓风速度是决定燃烧带大小和形状的重要因素之一。尤其是对于炉缸直径在10m以上的大型高炉，控制与调节风速是保持炉缸活跃的必要条件之一，也是保证高炉稳定顺行的根本方法之一，深入研究高炉风速范围对于指导高炉冶炼具有深远的意义1。

合理风速的概念风口回旋区的长度对高炉内煤气流和温度场的分布有极其重要的影响，若回旋区长度过小，则造成初始煤气流分布偏向边缘，炉缸中心气流减弱，炉缸活性降低，导致炉缸中心堆积；反之则造成中心过吹，造成炉缸边缘堆积。所以对于任何一座高炉，不论冶炼条件如何，都有一个合理的风口回旋区长度范围，超出这个范围，无论如何调剂，也不能保证炉缸活性正常、炉况稳定。而根据风口回旋区的定义可知，风速是决定回旋区长度的重要因素之一。因此合理风速的定义就是：在一定范围内波动，能够保持合理的风口回旋区长度并确保高炉稳定顺行的鼓风速度。

合理风速的理论依据及其影响因素合理风速的理论依据经过统计得到的国内43座高炉的风速与高炉容积关系图，由图可知，容积小于2 000m3的高炉，风速一般在100～220m/s之间，而容积在3 000m3 以上的大型高炉，其风速一般在230～300m/s之间。

不同容积的高炉所要求的风速范围是不同的，所以有必要弄清楚合理风速与高炉炉缸直径的关系。

高炉的合理风速随着高炉炉缸直径的增大而增大，因此可适用于不同高炉风速的比较，特别是原燃料条件接近的不同高炉或同一高炉的不同炉役间的比较，共计81组数据，其中包括同一座高炉不同时期的风速数据、相同炉缸直径的不同高炉的风速数据以及不同炉缸直径高炉的风速数据，可以看出，实际风速是随着炉缸直径的增大而增大的。不过，实际风速的确定还受到其他因素的影响，有文献指出，中小高炉的实际风速也可以达到300m/s的水平。实践证明，在保证高炉稳定顺行的前提下，适当提高风速可以提高高炉的“抵抗力”，即高炉抵抗各种异常炉况的能力，有利于提高铁水质量和产量。

影响风速的其他因素1.原燃料条件

在送风制度一定的情况下，原燃料条件好，即炉料的强度高，品位高，渣量少，则高炉透气性越好，从而降低了料柱对煤气流的阻力，使炉料的有效质量增加，风压越低，气流越易扩散，为维持原有的风口回旋区的大小就必须适当地提高风速；相反，原燃料条件不好时，只能维持较小的风速，否则炉况将不顺；但是，当原燃料条件很好，甚至达到一定程度时，它对风速的影响将不明显。

2.风量、风温、风压及风口面积对风速的影响

通过计算实际风速可以知道，实际风速与风量、风温、风压及风口面积有关系。其中，与风量的关系最为紧密，鼓风量增加时，风速增大，反之亦反。

虽然当风量增加时，风压也会增加，但其幅度远小于风量的影响。风温对于风速的影响也相对较小，风温增加时，风速是增大的。风口面积对于风速的影响是比较明显的，同样鼓风条件下，风口总面积越小，单位时间内风口截面通过的风量越多，即平均鼓风速度也越大，通过改变风口面积来调节鼓风速度也是调整送风制度的重要手段之一。

3.冶炼强度对风速的影响

风速是随着冶炼强度的提高而降低的。因为当冶炼强度提高时，风量增加，加速了风口前碳素的燃烧反应，使风口回旋区增大，中心过吹，甚至形成中心管道，煤气流的初始分布不合理，煤气利用率下降，炉况不顺。因此，为了维持合适的回旋区长度并保持合理的初始煤气流分布，需要降低风2速。

判断及调节风速的方法1.判断风速的方法

判断风速是否在合理范围内，除了理论计算外，还可以根据观察各种现象并结合相关仪表数据进行合理判断。

2.调节风速的方法

调节风速的前提是必须保证高炉稳定、顺行，初始煤气流分布合理，炉缸热制度良好等。在生产实际当中，合理风速将使高炉的透气（液）性、热负荷、料速、软熔带得到有效的控制，有效防止炉缸堆积，确保高炉的稳定、顺行、低耗及长寿，因此有必要对调节风速的具体方法进行研究。

由于大高炉炉缸直径大，在相同风量情况下，必须要靠缩小风口面积提高风速来强制吹透中心，减少炉缸中心死焦堆数量，解决中心死焦堆渣铁滞留率高的问题，有利于提高炉缸中心热量，从而改善整个炉缸的热交换条件，提高炉缸的蓄热能力，根本上解决炉缸渣铁物理热不足问题，有效提高炉缸活性。

但是，若送风面积调整过小，在风量不变的条件下，实际风速将大大增加，势必造成炉缸中心过吹，煤气利用率下降，燃料比上升，指标下降等，在这方面莱钢做了很多努力。

综上所述，生产条件发生变化时，通过改变风口面积来调整风速的方法是切实可行的，但是需要足够时间的尝试与探索，从而得到最适合高炉生产的风口面积，即找到高炉所能适应和接受的合理风速，做到吹透中心，而不是吹过中心，在保证炉缸活性的同时，也保证了炉况的稳定顺行，改善煤气利用率，降低焦比，提高产量，优化各项高炉生产指标。

总结1.通过论述鼓风速度与风口回旋区长度的关系，提出了合理风速的概念，即在保证高炉生产稳定顺行的前提下，根据生产条件变化，风速应在一个合适的范围内波动。证明了风速随炉缸直径的增大而增大的关系；论证了风速受到原燃料质量、部分送分参数及冶炼强度等因素影响的具体原因及变化趋势。

2.对高炉在正常和异常风速条件下生产所产生的各种直观现象和仪表变化进行了说明，针对这些现象就可以判断出实际风速是否在合理范围内，是过大还是过小，可以帮助高炉操作者进行合理的判定，尽早采取相应措施。事实证明，通过改变风口面积来调整风速的方法是切实可行，但是需要足够时间的尝试与探索。

3.高炉生产要以生产条件为基本导向，以煤气流分布合理为基本思想，以控制风速为基本手段，以炉缸活跃为基本要求，以高炉长期的稳定顺行为基本目标，这样才能实现高炉生产的“高效、优质、低耗、长寿”的总方针3。