高炉鼓风系统工艺设计         (blast system technological design of blast furnace)

设计内容主要包括高炉鼓风参数选择，鼓风机运行工况区的确定和高炉综合鼓风。

高炉鼓风参数选择       包括风量、风压和热风温度。

风量        送入高炉的空气质量或标准状态下的鼓风体积。由于大气温度、压力和湿度随地点和时间而变化，因此风量须用当地气象系数修正。

高炉入炉风量可按下式计算：

V₀ = V_uiv / 1440

式中V₀ 为高炉入炉风量，m³／min；V_u 为高炉有效容积，m³ ；i 为冶炼强度，t／(m³ • d)；v为每吨干焦耗风量，可根据冶炼条件通过配料计算确定。当条件不具备时也可采用以下近似数据，当焦炭灰分在10％～16％时，每吨干焦的耗风量在2750～2600m³ (干风)。

鼓风机出口风量，是高炉入炉风量与鼓风系统漏风损失的总和。漏风损失一般在5％～10％。在采用静叶可调鼓风机时，日本在计算中加上热风炉充压用风量400～1000m³ ／min为风机最大风量。选配风机，鼓风机风量(m³ ／min)大致可按高炉有效容积的2．1～2．5倍考虑。

高炉鼓风压力        取决于炉顶压力、炉内料柱和鼓风系统的阻力损失，并考虑一定的风压变动余裕。一般常压高炉的炉顶压力为20～30kPa，高压高炉的炉顶压力为50～300kPa，高压程度取决于鼓风机能力、设备制造及冶炼强度等因素。通常，当炉顶压力在50kPa以上时，每提高10kPa，可增产1％～3％，焦比降低0．5％左右。随着炉顶压力的逐渐提高，增产效果递减。炉内料柱阻力损失取决于高炉容积、原燃料条件和冶炼强度等因素，一般在70～160kPa。鼓风系统阻力损失一般在15～20kPa。

热风温度       主要取决于燃料条件、耐火材料理化性能、热风炉工作制度，并与热风炉的结构有关。热风炉，当烧高炉煤气、用粘土及高铝质耐火砖砌筑、且单炉送风时，风温水平一般在1000～1100℃。当烧混合煤气或烧高炉煤气、采用自身预热、高温区用硅砖砌筑，并联送风时，则风温水平可达1200～1310℃。热风炉烟气余热回收可提高风温45～70℃。当喷吹燃料和加湿鼓风时，则需要热补偿，必须相应提高风温。

鼓风机运行工况区的确定            高炉生产对鼓风机的要求是：有稳定而均匀的送风能力，当风压变动时风量不随之改变，高炉在不同季节和不同冶炼条件下操作时，要求鼓风机的风量和风压能在较大范围内变动，此变动范围称为鼓风机运行工况区，此区必须在鼓风机安全运转范围内。炼铁工艺设计确定鼓风机运行工况区是为了委托制造厂进行风机设计，或根据现有风机的特性曲线选定炉容。为了确保高炉正常生产，对于高压操作的高炉鼓风机运行工况区(如图)应按下列条件考虑：(1)在夏季最热月份最高平均气象条件下，高压与常压操作的最高冶炼强度时的运行工况点为A与B。(2)在冬季最冷月份最低平均气象条件下，常压与高压操作的最低冶炼强度时的运行工况点为C与D。(3)在年平均气象条件下，高压与常压操作年平均冶炼强度时的运行工况点为E与F。鼓风机能力应满足工况点A的要求，C、D点必须在鼓风机的安全运行范围内。E点应在鼓风机的经济运转区内，此点并作为制造厂进行鼓风机设计的计算点。

高炉与鼓风机的配置，通常一座高炉配用一台鼓风机。为确保高炉安全生产，炉容大致相同的三座高炉合用一台备用鼓风机。

高炉冶炼鼓风强化措施             是当前高炉生产中最重要的发展方向之一。其内容包括富氧鼓风、加湿或脱湿鼓风、综合鼓风等。

富氧鼓风       提高鼓风含氧量，能提高炉缸燃烧温度，减少炉缸煤气生成量并降低炉顶煤气温度，有利于提高产量和降低焦比。富氧鼓风使每吨生铁的鼓风量减少，同时也减少了热风带入的热量，但富氧超过一定界限会引起焦比升高。理论上，鼓风含氧提高1％可增产4．76％，因高炉生产受多种因素影响，实际增产效果会有差异，并且随富氧量的提高增产率递减。

加湿或脱湿鼓风         将蒸汽加入鼓风或将鼓风湿分大部脱除的鼓风。以稳定鼓风湿分，消除大气湿度波动对炉况的影响，改善煤气化学能及热能利用，从而使炉况顺行，产量提高，焦比降低。

加湿鼓风又称蒸汽鼓风。使鼓风中氧气增多，并提高煤气中氢气浓度，加快氧化铁还原过程，因而使高炉行程强化。鼓风中湿度增加1％(或8g／m³ )，相当增加风量2．38％，如焦比不变可增产2．38％，鼓风中加入1g水分，需提高风温9℃，以补偿水分的分解热，因此鼓风湿度须与热风炉加热能力相适应。

脱湿鼓风又称干燥鼓风。将鼓风湿分冬季脱至1～3g／m³ ，夏季脱至8～10g／m³ ，鼓风湿分减少10g／m³ ，焦比可降低6～10kg／t，产量可提高6％左右。脱湿鼓风需要昂贵的脱湿设备，故未得到广泛采用。

高炉综合鼓风          高炉采用喷吹燃料、富氧和控制湿分等综合技术。由于喷吹燃料会增大煤气量，降低炉缸燃烧温度，因此使增加喷吹量受到限制，而富氧鼓风既可提高燃烧温度，又能减少煤气量，故两者结合相得益彰。中国高炉以喷煤为主，用富氧、提高喷煤量和置换比来大幅度增产节焦。1986年8月至1987年6月鞍山钢铁公司2号高炉(900m³ )进行了富氧喷煤试验，其试验效果为：富氧1％，可以增产1．61％～3．83％，降低焦比0．082％～1．04％，其置换比为0．693～0．849，喷煤量为每吨铁增加12～13kg。