2009-11 2009-12 2010-01 2010-02 2010-03 1276 1281 1259 1287 1300 2.27 2.31 2.30 2.34 2.37 484 479 483 482 481 从上述操作指标看，风温从1212℃提高到1300℃，其燃料比变化不大。其节能效果只是表现在以更多的煤粉代替焦炭罢了。
与此同时，热风炉为了加热吨铁干风量需要付出的热量如下：
Q?wt2?3(1.287?0.12?10t)dt ?t1?式中：Q——加热吨铁干风量需要的热量，kj/t； w——吨铁耗风量，m3/t
?——热风炉系统的热效率，%
t1,t2——分别为冷风，热风温度，℃
(1.287+0.12×10-3t)——干空气比热，kj/m·℃
3
从上式可以看出，热风炉为了加热1吨生铁的鼓风需要付出的热量除了与空气的比热有关外，还与吨铁耗风量和热风炉系统的热效率有关。由于空气的比热随温度的升高而加大，因此，加热鼓风需要付出的热量是呈抛物线型增长的，这是人为因素不可改变的。同时，如果吨铁鼓风需要量越小，热风炉的热效率越高，热风炉需要付出的耗热量便越少。
综合二者的变化，高炉所获得的综合节能效果肯定是随着风温的提高而减小的。甚至在在一些吨铁耗风量大且热效率较低热风炉系统上，综合节能效果出现负值是可能的。
我们能不能比外国人干得更好一些?以1400℃的拱顶温度，获得1300℃的风 温？这是我们准备要回答的问题。
1. 提高热风炉送风温度有两条可能的途径：
一是提高拱顶温度；二是强化热风炉的换热过程，缩小拱顶温度与送风温度之间的差值 。
直至目前，为了获得高风温，人们首先想到的是提高拱顶温度。当然，确保向热风炉提供高于送风温度一定值的拱顶温度是完全必要的，如果二者没有差异，
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传热过程就不可能进行。提高拱顶温度的效果取决于该热风炉的温度效率?t，它波动在0.86～0.90范围内。这就是说提高100℃拱顶温度，可以提高风温86～90℃.
与此同时，生产实践又告诉我们，在许多现役热风炉上燃烧末期最高的拱顶温度与送风温度之间的差值是存在着很大的差距的：在传统的以大孔径格子砖为蓄热体的热风炉上这一温度差达到180～200℃，而在许多小型的以耐火球为蓄热体的热风炉上却只有80～90℃。如果我们能将传统的拱顶温度与送风温度之间的差值减小到～100℃，这就相当于在同样拱顶温度的条件下，提高了 80～100℃的风温。这样，既在很大程度上缓解了高温热量的供给的困难，又避开了大量生成NOX和SOX的拱顶温度，无需为热风炉防止晶间应力腐蚀而采取特殊的措施。 2.1提高拱顶温度
1）热风炉燃料的化学热不足是制约我们将热风温度进一步提高的重要因素。在缺少高热值煤气的条件下，解决这一矛盾的出路之一是对煤气和助燃空气进行预热，以提高它们的物理热来补偿煤气化学热的不足。其原理可以用下式来表示：
c1v1t1?c2t2?Q--q水c3v3?t3 ---------（1）
式中：t3——燃烧温度，℃
Q——煤气的低发热值，kj/m3
33
c1v1t—1—燃烧1m煤气所需助燃空气带入的显热，kj/m
c2t2——1m3煤气带入的显热，kj/m3
q水——1m3煤气机械水的汽化潜热，q?2.296kj/(g/m3)
水 v3——燃烧1m3煤气所产生的烟气量，m3
c3——烟气在相应温度下的平均比热容，kj/m3?℃1）
助燃空气及煤气的预热温度的高低将取决于烟气的参数及预热设备的热回收效率。根据热平衡原理：
T1ypt2mpt4kwy????Cdt=wm??Cdt + wk??Cpdt
T2t1t3式中：wy，wm，wk——分别为烟气，煤气和助燃空气流量，m3/h
?——预热设备的热回收效率，%
Cp，Cp，C—p—分别为烟气，煤气和助燃空气的比热容，kj/m﹒℃. 它们
3
ymk 7
与温度之间的关系：Cp=a+b t T1，t1，t3——分别为换热设备入口处烟气，煤气和助燃空气的温度，℃
T2，t2，t4——分别为换热设备出口处烟气，煤气和助燃空气的温度，℃
对煤气和助燃空气进行预热，在我国已经是一项普遍应用的技术措施。所采用的流程基本上有三类:
[2][3][4]
①热风炉废气预热流程；②附加燃烧炉预热流程；
目前我国所采用的三类双预热流程都还不是理想的流程：热风炉废气预热流程虽然热效率较高，但所实现的风温水平尚不能令人满意；而附加燃烧炉预热流程和附加热风炉预热流程，虽然可以获得比较令人满意的风温，但又将导致热风炉热效率的降低。
2）充分利用富氧鼓风给提高热风炉燃料的化学热
近年来，我国高炉普遍推广应用了富氧鼓风。高炉无论容积大小，采用富氧鼓风遍地开花。不同容积级别高炉所采用的富氧鼓风的情况如表3.
不同容积级别高炉采用的富氧鼓风的情况 表3
高炉容积范围，m3 采用富氧鼓风高炉数 平均富氧率，%
富氧鼓风引起了高炉二次能耗结构的变化。表4是高炉采用富氧鼓风前后能耗结构的变化情况。表中数据是在特定的冶炼条件下以1吨生铁为单位，固定直接还原度和维持风口前理论燃烧温度2100℃为基础的计算结果。
高炉采用富氧鼓风前后能耗结构的变化情况 表4 富 氧 率 0% 1% 2% 3% 4% 湿煤气热值kj/m 3＜1000 167 2.64 ≥1000～2500 105 2.42 ≥2500～4000 55 2.67 ≥4000 16 3.53 煤气总发生量 M/t 3煤气总热量 Gj/t 4.83 4.86 4.89 4.93 4.96 高炉煤气化学能 热风加热消耗 m/t 824.72 761.25 706.29 654.42 604.90 3高炉损失与消耗Gj/t 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 输出煤气量Gj/t 1.97 2.10 2.22 2.34 2.46 Gj/t 2.30 2.20 2.11 2.03 1.94 2788.81 1733.69 2890.01 1683.04 2991.06 1636.08 3102.61 1590.57 3203.32 1550.02 8
5%
3303.69 1512.18 4.99 567.50 1.88 0.56 2.55 随着冶炼条件的变化以及所选取的计算方法不同，上表所列的具体数据会有变化，但高炉采用富氧鼓风后给热风炉带来的两个好处是肯定的：
① 随着富氧率的提高，煤气热值相应提高，尽管每吨生铁产生的煤气体积量减少了，但吨铁煤气的总热量大体维持在同一水平上；
② 由于氧气的加入，鼓风需要量减少了，鼓风机和热风炉所消耗的热量相应减少，从而导致输出煤气的热量有一定程度的增加。
现在，我们的一部分热风炉不仅利用了富氧鼓风给热风炉带来煤气热值提高的好处，而且充分利用了输出煤气的热量增加带来的好处，同时对企业的煤气平衡精打细算，把增加的输出高炉煤气热量替换出一部分转炉煤气供热风炉掺烧，因而跨入了高风温热风炉俱乐部的行列。
2.2强化热风炉的换热过程，缩小拱顶温度与送风温度之间的差值
提高蓄热式热风炉的温度效率，缩小拱顶温度与送风温度之间的差值是提高风温的另一有效措施。它可以在同样高的拱顶温度下获得更高的风温。
传热理论的分析表明，缩小拱顶温度与送风温度之间的差值是可能的。在文献[5]中介绍了蓄热室热交换过程中任一断面上烟气加热介质和空气冷却介质之间的温度关系：
1?t??t???t?1?t?1??1?W?W?k?F?W????1??W??W???e?k?Fx?W???1??W??W?? ------（2）
W??eW?式中：t?- t?——任一断面上烟气和空气的平均温度差，℃ t?1，t?1——分别为烟气和空气入口处的温度，℃
W?,W?——分别为烟气和空气的水当量数，（W??V??cp.????.? kcal/周期·℃；
W??V??cp??? ?.?kcal/周期·℃）
2
k——周期传热系数，kcal/m·周期·℃ Fx——烟气流经的加热面积，m2 F——蓄热室的总加热面积，m2
当选择蓄热室上沿位置时，式（2）中的有关参数：①t??t?实际上反映了热
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风炉操作中拱顶温度与送风温度之间的差值，此时Fx﹦0；②t??t?的大小，除了与(t?1-t?1)有关外，还与
WWkFkF和?值有关，如果和?值越大t??t?将越小。 W?W?W?W?作者研究了各种因素对于热风炉提高风温的影响后认为，我们应该调整高风温热风炉的设计理念，其完整内容是：
? 改进格子砖的设计，采用高效蜂窝格子砖，将一座热风炉的单位风量加热
面积加大到≥15m2/(m3/min)；
? 改进炉篦子的设计，将热风炉燃烧末期的废气温度提高到≥450℃； ? 利用较高温度的热风炉废气，通过热管换热器将煤气和助燃空气预热到
200～230℃。
现对上述设计理念说明如下：
1）以改进格子砖的设计为前提，加大热风炉的加热面积
增加热风炉的加热面积有利于传热过程的进行，这是显而易见的。在热风炉的操作条件下，它们之间的定量关系见图5和图6（图中Tf为废气温度）。
从图5和图6的数据可以看到，增加热风炉格子砖单位风量的加热面积与提高废气温度所起的所用是相似的，即随着加热面积的增加，送风温度相应提高而拱顶温度与送风温度之间的差值是降低的。
特别须要指出的是：增加热风炉格子砖单位风量加热面积应该以改进格子砖的设计为主要手段。缩小格子砖的孔径或改变格孔的形状，都可以达到这一目的。格子砖的设计应实现单位加热面积、蓄热能力和操作制度最优的统一，达到不增加砖量而增加热风炉格子砖单位风量加热面积的目的。 200拱顶与送风温度差 180160 140 120 100 80 Tf=350Tf=400Tf=450Tf=500101112加热面积131415图5 拱顶温度1350℃时加热面积对于拱顶温度与送风温度差的影响
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