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目前高富氧(乃至全氧)鼓风、大喷煤、各种煤气喷吹、炉料热装等新型高炉炼铁工艺已成为炼铁工作者研究的热点。高炉高富氧(乃至全氧)鼓风的问题是“下热上凉”,即风口回旋区理论燃烧温度过高,形成所谓的“下热”;煤气来量过少导致炉身热量不足形成所谓的“上凉”。为此,本文以炉料热装应对“上凉”,以炉缸喷吹焦炉煤气应对“下热”,进而以炉料热装并喷吹焦炉煤气的高富氧鼓风高炉为对象,基于物料平衡和热平衡建立了高炉全炉和分区域的静态模型,并应用模型对工艺参数和指标进行了计算分析。论文得到的主要结果如下。 (1)单纯的高富氧鼓风时,在满足全炉热平衡条件下,即使超量喷煤也仍然存在高炉“下热上凉”问题。例如热风氧含量为50%,喷煤比为210kg/tHM时,上下部热量差为198113k J/tHM。另外,单纯的高富氧大喷煤还将带来鼓风动能下降,风口回旋区变小,不利于活跃炉缸和煤粉燃烧的问题。 (2)炉缸风口喷吹焦炉煤气可显著降低理论燃烧温度,从而解决“下热”的问题。热风氧含量为50%,喷煤比为210kg/tHM时,每喷吹10Nm3/tHM焦炉煤气可降低理论燃烧温度大约26℃。另外,喷吹焦炉煤气还将有增加鼓风动能,增大风口回旋区的效果。 (3)从单纯的热量平衡看,炉料热装不能降低燃料比,这是由于入炉炉料显热与出炉煤气显热相当。400~800℃炉料热装时,(炉料显热)-(煤气显热)=-52.360~-78.960kJ/tHM。但适当温度的炉料热装可以增加上部热收入,改善“上凉”,促进间接还原,从而达到降低燃料比的效果。同时,从上下部热量匹配看,炉料热装还有降低焦比提高煤比的效果。热装温度为700℃时,焦比可降低到210.760kg/tHM,煤比提高到360kg/tHM。 (4)炉料热装并喷吹焦炉煤气的高富氧鼓风高炉的适宜工艺条件为:热风氧含量50%,热装温度700℃,焦炉煤气喷吹量50Nm3/tHM。此时的燃料比为547.260kg/tHM,其中焦比为207.260kg/tHM,煤比为340kg/tHM。