加湿鼓风(vapour blast)

往高炉鼓风中加入水蒸气以提高和稳定鼓风湿度的技术。也称为蒸汽鼓风，是高炉强化冶炼技术之一。大气中总含有一定水分(自然湿度一般为含H₂O1％～3％，或相当于每立方米空气含有8～24gH₂O，其数量因时、因地、因季节和气候而异)，在一些地方昼夜的大气湿度差别可达15g／m³以上。由于鼓风中的水分在炉内分解需要消耗大量的热量，因此，鼓风湿度的波动必然引起炉缸热状态的波动。这是导致炉况不稳定的重要因素之一。为了稳定炉况，必须稳定鼓风湿度。有效方法之一，就是加入水蒸气调节，使高炉鼓风湿度稳定在设定的水平。加入水蒸气的位置选择在冷风管道上。一般选定一个高于大气湿度的水平来操作。当大气湿度降低时，加入一些蒸汽；当大气湿度升高时，减少一些蒸汽，这样使鼓风湿度始终稳定在设定水平，从而消除了因鼓风湿度波动而造成的炉况波动。加湿鼓风不仅能稳定炉况，而且具有强化高炉冶炼的作用。其原理是鼓风中的水分1在风口前燃烧带内分解(H₂O→H₂+1/2O₂)后，使鼓风中的含氧量增加。此时的鼓风含氧量(％)计算式为

O₂=ω(1-f)+0.5f

式中ω为干风含氧量，m³/m³；f为鼓风温度，m³/m³。在大气鼓风时ω=0.21，这时O₂=0.21+0.29f。经研究决定，水分在高炉风口前的实际分解过程是在气体中氧急剧减少，一氧化碳大量形成，温度在1270K以上的地方开始同碳素作用，发生分解反应

H₂O+C→H₂+CO               △H>O

通常鼓风条件下，当高炉不易接受高风温时，加湿鼓风有利于提高风温。因水蒸气在炉内分解吸热，它所消耗的热量，可由提高风温所增加的热量来补偿。在这种条件下，加湿鼓风可降低焦比。这是因为水分分解成H₂和CO，富化了还原性煤气，提高了煤气的还原能力，同时，H₂还加速了还原反应的进行，从而使直接还原度降低。鼓风中的水蒸气在燃烧带附近激烈分解，吸收大量的热(10800kJ／m³或13440kJ／kg H₂O)，使燃烧带火焰温度降低(40～45℃／％H₂O)，避免高炉热行悬料，有利于高炉的顺行，同时t_理的下降也减少SiO的挥发，使生铁含硅量降低。

利用水分分解吸热的原理，加湿鼓风可成为调节炉况灵活而有力的手段：炉况向热，酌情多加蒸汽；炉况向凉，则酌情减少蒸汽，使炉温迅速恢复到正常水平。这比调整焦炭负荷，改变风温、风量的调节方法要方便、及时、平稳得多。显然，加湿分解吸收的热量，若用相应提高风温来补偿，则可保持原来的炉温水平；否则，将引起炉温降低。因此，加湿实际相当于降低了风温。其当量值为鼓风含水量每增加1g／m³，相当于降低风温6℃。扣除补偿水分分解所相当的风温后剩余风温即为干风温。鼓风加湿对炉温的这种调节作用，可充分发挥热风炉的潜力，使高炉接受尽可能高的风温而仍能保持顺行。

由于加湿鼓风具有稳定炉况，调节炉温和强化高炉冶炼的作用，所以自1927～1928年涅姆佐夫首先在前苏联斯大林钢厂高炉试验取得显著效果以来，便逐渐得到推广。1937年在前苏联马格尼托哥尔斯克钢厂和库兹涅茨克钢厂，1939～1940年在新利佩茨克冶金工厂等先后进行了加湿16～32g／m³的生产试验，并相应提高了风温，结果，高炉产量提高10％～15％，焦比降低1．5％～3．4％。中国高炉加湿鼓风技术最早于1952年在鞍山钢铁公司、本溪钢厂等推行，1954年首都钢铁公司等厂积极采用，均收到良好效果。1959年，中国化工冶金学家叶渚沛提出了“三高”理论，即把高压操作(顶压2atm≈0.2MPa)，高风温(1250℃)和高蒸汽(10％H₂O)技术结合起来强化高炉冶炼。在50～60年代，加湿鼓风技术已成为世界各地强化高炉冶炼的重要手段之一。进入70年代以来，由于高炉喷吹燃料技术的发展，喷吹燃料对炉温的调节作用可以取代加湿，而富化煤气的作用胜于加湿，为了保证有限的风温用于提高喷吹效率，所以在喷吹燃料的高炉上，一般都停止了加湿。但在停喷燃料进行全焦冶炼时，加湿鼓风仍发挥着其应有的作用。