在资源供应可得到满足的地区,高炉喷吹天然气是实现节能减排和低碳炼铁的有效措施之一。本研究基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉风口回旋区数学模型,系统研究了天然气喷吹量对回旋区理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响,提出了高炉喷吹天然气操作的热补偿措施。研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,每增加1 m~3/s的天然气喷吹量,理论燃烧温度约降低56.83℃,炉腹煤气量增加119.53m~3/min;为了保持良好的炉缸热状态和维持稳定的回旋区条件(理论燃烧温度和炉腹煤气量保持不变),本研究通过降低风量和提高富氧率对喷吹天然气后的回旋区进行热补偿;热补偿后,每增加1m~3/s的天然气喷吹量,炉腹煤气中还原气含量增加3.70%,风口回旋区体积缩小3.04%,回旋区体积缩小造成高炉边缘气流发展。