4 3.送风条件.在高炉炼铁工程设计中。高炉的送风条件设计十分重要、本规范新增了送风条件这一节.用以规范高炉的鼓风机,富氧率等参数的计算 4,3,1，为了选择高炉鼓风机时。控制高炉的耗风量,本规范对冶炼每吨生铁的耗风量进行了匡算.在高炉不富氧时,匡算的每吨生铁耗风量是根据鞍钢。本钢和宝钢高炉的实际耗风量折算。以及配料计算的结果取其上限值得到的.见图10,实际折算和配料计算的吨铁耗风量均较本规范选用数据.曲线，为低，因此本规范表4。3,1的吨铁耗风量包含了高炉冷风流量计以后的漏风损失在内的吨铁耗风量 图10,不富氧时每吨生铁耗风量 回归得到不富氧时的吨铁耗风量v0经验公式如下、式中,FR 燃料比,kg、t 富氧鼓风时,每吨生铁的消耗风量可以由下式求得。式中 vf 富氧时的每吨生铁耗风量、Nm3.t.v0,不富氧时的每吨生铁耗风量.Nm3、t，f，富氧率.如果能够获得相近高炉的操作条件,结合本高炉设计的原燃料条件、通过物料平衡和热平衡的配料计算.确定吨铁耗风量更加合理。这个吨铁耗风量应增加漏风风量。4 3.2 高炉鼓风机的常年工况点可以按照规范表4 2.1规定炉腹煤气量指数及相应的富氧率来选取，高炉鼓风机最高工况点的风量宜根据高炉气体动力学的约束方程综合研究确定.1，最大炉腹煤气量.最大炉腹煤气量可以按照三个气体动力学不等方程式、16。18 计算。即由炉内阻力损失 料柱透气能力和风口前鼓风压力上限值的三个非线性规划的约束条件来确定、式中。PB 风口热风绝对压力。表压加当地大气压力。100Pa。PT，炉顶绝对压力,表压加当地大气压力.100Pa.P、风口热风与炉顶的压力差.100Pa、VBG.高炉炉腹煤气量，m3,min。P0。标准大气压力 100Pa、Pa。当地大气压力,100Pa,K。高炉透气阻力系数、u0.高炉炉内平均煤气流速，m，s 取值3、2、T、炉顶温度和风口理论燃烧温度的平均值.K.可取1473K、T0。标准状态下的大气温度,K，S。炉内平均有效断面积 m2、α、炉料的空隙度,取值0。5,Vw 风口到料线间的工作容积.m3 h,风口到料线的高度，m，由公式,16 公式.18、三组非线性方程.用作图法来求解产量与高炉风量关系。如图11所示.确定最大炉腹煤气量的目的是为了保证高炉在合适的透气阻力系数K的条件下炉况稳定顺行.为低燃料比操作创造条件.2、高炉透气阻力系数K值的确定,高炉透气阻力系数K值的确定可根据实际高炉统计数据选取,2013主要高炉的实际透气阻力系数K值调查结果见图12、设计时可根据该图选择高炉透气阻力系数K值限制值 图12,炉容与K值限制值的关系,2012年全国240座高炉操作数据统计的K值分布见下图13,图13 2012年全国高炉K值调查结果,3,鼓风参数和富氧率的决定、根据高炉产量和吨铁耗风量确定在没有富氧时的最大风量 可是这个风量受最大炉腹煤气量的限制 必须确定最大炉腹煤气量的条件下允许的风量 如果这个风量不能满足高炉的产量要求，则应增加氧气量来满足,由设定的操作范围和最大炉腹煤气量通过下面的计算和作图求得入炉最大风量、本计算的目的是要完成规定产量时。充分利用最大炉腹煤气量这个限制性环节、运用富氧来保证高炉的强化 如前所述，合适的炉腹煤气量是保证炉况顺行。低燃料比操作的必要条件，下面以R厂1，2号高炉为例.在设定高炉的主要操作指标、见表20 和由图11求解的最大炉腹煤气量说明确定送风条件的方法 图14,由R厂1,2号高炉最大炉腹煤气量，产量确定最大风量和富氧量、对图14中各组曲线的计算方法作如下说明、A组曲线分以下两种情况。当在鼓风机机后富氧时.由A组曲线决定最大炉腹煤气量时的最大入炉风量、可采用下式计算。当在鼓风机机前富氧时。在最大炉腹煤气量情况下 改变富氧率即可求得最大入炉风量、其计算公式如下，B组曲线也分为两种情况,当机后富氧时 按规定产量不同富氧率计算入炉最大风量，计算公式如下、当机前富氧时,按规定产量不同富氧率计算入炉最大风量和氧气量 计算公式如下.C组直线为规定的高炉产量。D组曲线是最大炉腹煤气量时的产量，其计算公式如下，式中，VBGmax 高炉最大炉腹煤气量.m3。min VB.高炉入炉风量，m3。min。VO2,富氧量。m3、min,P.高炉日产铁量,t。d、f。富氧率、vf 富氧时的吨铁耗风量和耗氧量，m3。t WB.鼓风湿度，g，m3,PCR、喷煤比.kg、t，H.煤粉的含氢量.由气体动力学计算作图11求得R厂1.2号高炉的最大炉腹煤气量为VBGmax,10250m3 min,R厂采用氧气在鼓风机机前加入的方式 操作的可行点应在小于公式、22,24 计算的,VB.VO2.max区域,即在小于最大炉腹煤气量的下方操作，因此求解高炉操作参数也是一个由图14中A B、C、D四组曲线所规定的非线性规划问题 由图可知。在规定产量的条件下。最大炉腹煤气量VBGmax是限制条件.随着日产量的提高.富氧率也必须提高 在充分评估了富氧的作用以后,进行鼓风机能力的选择才符合现代高炉技术发展的现实,也与实际操作相符,上述计算不但确定了高炉最大风量 而且确定了富氧量等送风条件，为了比较机前富氧与机后富氧的差别.用R厂3号高炉加以说明、图15、a，把鼓风机前富氧时、富氧率与入炉风量加氧量、VB,VO2，以及机后富氧时.入炉风量VB与富氧率的关系进行了比较,图15,b 中还将分年度各月的入炉风量VB与平均的日产量用不同的点代表.由图可知.高炉月平均日产量均在10000t 11500t范围内达到了5000m3高炉的产量，图15.a。中有两组曲线，上面一组曲线与图14中的A组曲线相同为入炉风量加氧气量 即在鼓风机前加入氧气，虚线为日产量9600t。d 点划线为10000t.d和实线为11500t.d,图15 a,中较低的一组曲线为机后富氧.即氧气不通过鼓风机入炉时的最大炉腹煤气量中鼓风那部分的限制线 这是因为仅仅入炉风量通过鼓风机、当机前富氧时 要求鼓风机的能力较机后富氧要大 富氧率越高富氧量越大。并且由于最大炉腹煤气量的限制，随着富氧率的提高。入炉风量下降。图15。R厂3号高炉1999年至2009年富氧率与入炉风量 a，以及月平均日产量与入炉风量。b.之间的关系。在没有足够的数据确定上述公式中的参数时.可以根据同类高炉实际生产统计的数据得到由风量形成的最大炉腹煤气量指数来确定高炉鼓风机的最大风量、也可参照本说明中表21的最大入炉标态风量选取。4、正确的强化方法,在高炉操作中应选择正确的强化方法.图16.a，将表18中Q2和X1两座同为2500m3级高炉的利用系数与入炉风量的关系进行了比较、两座高炉的富氧率波动都比较大、Q2的平均燃料比较低 为507,1kg，t、该高炉在利用系数达到2。1t、m3.d、以后,基本保持入炉风量在4600m3、min的水平.当提高利用系数时，入炉风量略有下降。也就是说,提高产量时主要以降低燃料比来达到的。而X1主要依靠增加风量来提高产量。没有很好应用富氧等技术手段、致使炉腹煤气量过高。其结果燃料比较高，图16。Q2和X1两座同为容积2600m3左右高炉主要指标的关系 由图16、b 可知 在炉腹煤气量指数60m，min、64m，min的区域，X1高炉的燃料比几乎与Q2高炉的相同 而一部分燃料比有向上弥散的趋势，如能降低强化程度使炉况稳定,完全可以与Q2高炉有相同的燃料比，炉况不稳定主要是炉腹煤气量过高所致 由图16的,a 和。b 对照，炉况不稳定主要是由风量过大所致 加大风量并没有使有效容积利用系数升高，见表18。而Q2高炉很稳定地取得有效容积利用系数2、3t,m3、d.的成绩。设计应该创造正确运用现代炼铁的技术手段来提高产量.鼓励用控制炉腹煤气量降低燃料比的方法来实现。而不支持采取加大风量的办法来实现.5、最大入炉标态风量和高炉鼓风机最大出口标态风量的算例 最大入炉标态风量和高炉鼓风机最大出口标态风量，包括高炉冷风流量计到高炉的漏风损失,的计算例见表21.表21 最大入炉标态风量和鼓风机最大出口标态风量计算例。为保证高炉达到本规范中表4。2，1的设计年平均指标。表21在确定高炉鼓风机的入炉正常和最大风量以及鼓风机出口风量时，设定的日产量更高，选定的燃料比。平均炉腹煤气量和最大炉腹煤气量也较高 6、对送风条件的几点补充说明.高炉的吨铁耗风量应根据高炉的原燃料条件和设定的期望操作指标。焦比，煤比,富氧率。采用全平衡的配料计算来确定,本规范提出验算和限制炉腹煤气量指数。使其被控制在合理范围。目的是防止采用不恰当的设备配置。为获得超高的利用系数,过分开放高炉中心,大量未与矿石接触的煤气沿中心通路直接排放。高炉的煤气利用率不足.燃料消耗居高不下的情况过分发展,过高的炉腹煤气指数，燃料消耗大幅度增加的高炉强化方式。不符合当前节能减排和可持续发展的指导思想。应该得到及时的纠正。采用规范表4 3,1的数据计算耗风量时，不应增加热风炉及热风管道的漏风损失、在选择高炉鼓风机时，高炉正常入炉风量E点应在鼓风机的高效率区域，由于目前大多数没有采用新送风系统的高炉。管道漏风损失严重、而采用了新送风系统的高炉 克服了漏风，鼓风机的设备能力得以正常发挥。并减少了能量损失.如R厂 O厂新1号高炉等采用了新的送风系统 几乎看不出漏风 本规范预留的鼓风机富裕能力，主要在如下方面,首先，从单位耗风量取的值较计算值要高、其次，计算时降低了富氧量,采用设计或更高的富氧率计算鼓风机的能力就有了富裕，第三.考虑了热风炉的充风量.第四,若采用冷却脱湿 鼓风机的能力就更富裕了，因此在选择鼓风机时.风量不宜大于本计算例.统计了国内,欧洲和日本高炉鼓风机的实际配置情况并进行了比较,得知欧洲和日本的单位炉容鼓风机风量较我国小得多 欧洲和日本高炉单位炉容的鼓风机风量为1,5m3。min，1、9m3。min 过去我国由原苏联进口的大型高炉鼓风机、以及我国早期制造的鼓风机均未采用标准状态的风量标示 如K 3250.K4250,Z3250等、因此鼓风机的单位炉容的风量偏高,误导了鼓风机风量的选择、造成目前新配鼓风机的风量普遍偏高的现象,C厂高炉原设计采用Z3250汽动鼓风机。因风量有余，后将高炉炉容增大18,同时调整鼓风机叶轮 蒸汽耗用量也由53t,h，55t h降低到45t。h，实践证明.C厂高炉生产中对贯彻高效、优质.低耗.长寿的方针比较好,R厂高炉鼓风机是由高炉炉腹煤气量的上限值和高炉透气阻力系数确定的、这种方法比较科学,正确地指引了提高利用系数必须降低燃料比、而我国沿用原苏联的方法来确定高炉鼓风机是不合理的，在新的条件下。降低燃料比，高富氧和提高炉顶压力、使得高炉的强化不单纯依靠鼓风，在R厂1,2号高炉用上述方法确定鼓风机能力的基础上,根据实际操作进行验证的结果表明。鼓风机的能力有较大的富裕、R厂在采用机前富氧的情况下 进一步用实际操作的炉腹煤气量研究了利用原有鼓风机扩大高炉容积的可能性.对3.4，2、第二代.1，第三代 号高炉分别扩大有效容积至4350m3。4747m3。4707m3和4966m3，单位炉容鼓风机的风量分别为2。023 1.854。1,870和1,772Nm3,min，3号高炉2004年利用系数达2。425t。m3、d。11月月平均利用系数达到2，624t。m3，d、1号高炉2012年利用系数达2。140t，m3、d。最高月平均2,308t、m3，d.N厂改用较小的鼓风机，克服了鼓风机与高炉炉容不匹配的矛盾.杜绝了,大马拉小车 现象,减少了放风操作。使吨铁耗风量下降.每吨生铁的动力消耗降低了2kgce、t，3kgce.t.4，3、3。炉顶压力应随炉容的扩大而增加、尤其在3000m3以上的高炉必须采用更高的炉顶压力来强化操作，随着炉顶压力的提高,对操作.设备维修和管理都有更高的要求,高炉的炉顶操作压力值是高炉操作者可以设定的最高操作压力值，并在高炉操作指标表中规定,高压操作是强化高炉冶炼，提高产量,降低焦比的有效手段,均应采用。本规范推荐提高炉顶压力值