·232· 北京科技大学学报 第36卷 充分燃烧时，可以通过提高煤粉挥发分含量或采用 78 混合喷吹提高煤粉燃烧率 16 10 0 Fb 74 0 72 -20 ---V=45% =24.5% 20 0 00 1000 1100 1200 300 风温℃ 0 10152025 图10风温对燃烧率的影响 时间ms Fig.10 Influence of blast temperature on the combustion ratio 图8挥发分含量对燃烧状态参数及反应频率因子的影响 Fig.8 Influence of volatile content on the combustion state parameter and kinetic parameter 85 100 量一V=45% 80 -V-14.5% 80 24.59% 60 70 21 23 25 27 20 20H 氧气体积分数/% 图11氧气体积分数对燃烧率的影响 0 5 10152025 Fig.11 Influence of oxygen volume fraction on the combustion ratio 时间/ms 图9挥发分含量对煤粉燃烧率的影响 的影响比较显著.安阳1号高炉生产实践表明：吨 Fig.9 Influence of volatile content on the combustion ratio 铁煤粉喷煤量增加20kg,相应的氧体积分数应提高 3.3操作参数对燃烧率的影响 1%,如此可维持较高的煤粉燃烧率的.因此，在大 图10为风温对煤粉燃烧率的影响.从图中可 喷煤量的条件下，为了保证较高的燃烧率，实际操作 以看出，风温越高，煤粉燃烧率越高，当风温从 过程中应采用富氧喷吹 900℃提高至1300℃时，燃烧率提高了5%.但是， 95 煤粉燃烧率与风温之间并不是线性关系.当风温低 90 于1100℃时，燃烧率受风温的影响比较显著：当风 85 温超过1100℃时，风温对煤粉燃烧率的影响逐渐减 弱.图11为氧气体积分数对煤粉燃烧率的影响.燃 烧率随氧气体积分数增加近似呈线性增长.氧气体 积分数平均增加1%，燃烧率提高2%左右.许莹和 100 130 150170 190 胡宾生通过实验发现，当氧气体积分数从0提高 吨铁喷吹量从g 到3%时，煤粉的燃烧率提高6%~7%左右.计算 图12喷吹量对煤粉燃烧率的影响 结果与前人实验结果吻合较好.由于在风口回旋区 Fig.12 Influence of injection amount on the combustion ratio 内，固定碳的燃烧速率受氧在碳颗粒表面传质速度 的限制，因此鼓风中氧气体积分数的增加有助于提 4 结论 高固定碳的燃烧速率，改善煤粉在高炉风口区的燃 (1)在高炉喷煤过程中，煤粉颗粒在2ms左右 烧率 就可以达到热风速度，由于煤粉颗粒在直吹管内停 图12为喷吹量对煤粉燃烧率的影响.从图中 留时间短并且温度较低，因此在直吹管内煤粉不会 可以看出，随着喷吹量的增加，煤粉燃烧率逐渐降 发生燃烧煤粉进入风口回旋区后，挥发分瞬间全 低.当吨铁煤粉喷吹量由100kg提高到190kg时， 部析出，并且颗粒粒径越小，挥发分开始析出时间 煤粉燃烧率下降了19%，因此喷煤量对煤粉燃烧率 越早北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 充分燃烧时，可以通过提高煤粉挥发分含量或采用 混合喷吹提高煤粉燃烧率． 图 8 挥发分含量对燃烧状态参数及反应频率因子的影响 Fig． 8 Influence of volatile content on the combustion state parameter and kinetic parameter 图 9 挥发分含量对煤粉燃烧率的影响 Fig． 9 Influence of volatile content on the combustion ratio 3. 3 操作参数对燃烧率的影响 图 10 为风温对煤粉燃烧率的影响． 从图中可 以看出，风 温 越 高，煤粉燃烧率越高，当 风 温 从 900 ℃提高至 1300 ℃ 时，燃烧率提高了 5% ． 但是， 煤粉燃烧率与风温之间并不是线性关系． 当风温低 于 1100 ℃时，燃烧率受风温的影响比较显著; 当风 温超过 1100 ℃时，风温对煤粉燃烧率的影响逐渐减 弱． 图11 为氧气体积分数对煤粉燃烧率的影响． 燃 烧率随氧气体积分数增加近似呈线性增长． 氧气体 积分数平均增加 1% ，燃烧率提高 2% 左右． 许莹和 胡宾生［24］通过实验发现，当氧气体积分数从 0 提高 到 3% 时，煤粉的燃烧率提高 6% ～ 7% 左右． 计算 结果与前人实验结果吻合较好． 由于在风口回旋区 内，固定碳的燃烧速率受氧在碳颗粒表面传质速度 的限制，因此鼓风中氧气体积分数的增加有助于提 高固定碳的燃烧速率，改善煤粉在高炉风口区的燃 烧率． 图 12 为喷吹量对煤粉燃烧率的影响． 从图中 可以看出，随着喷吹量的增加，煤粉燃烧率逐渐降 低． 当吨铁煤粉喷吹量由 100 kg 提高到 190 kg 时， 煤粉燃烧率下降了 19% ，因此喷煤量对煤粉燃烧率 图 10 风温对燃烧率的影响 Fig． 10 Influence of blast temperature on the combustion ratio 图 11 氧气体积分数对燃烧率的影响 Fig． 11 Influence of oxygen volume fraction on the combustion ratio 的影响比较显著． 安阳 1 号高炉生产实践表明: 吨 铁煤粉喷煤量增加 20 kg，相应的氧体积分数应提高 1% ，如此可维持较高的煤粉燃烧率［25］． 因此，在大 喷煤量的条件下，为了保证较高的燃烧率，实际操作 过程中应采用富氧喷吹． 图 12 喷吹量对煤粉燃烧率的影响 Fig． 12 Influence of injection amount on the combustion ratio 4 结论 ( 1) 在高炉喷煤过程中，煤粉颗粒在 2 ms 左右 就可以达到热风速度，由于煤粉颗粒在直吹管内停 留时间短并且温度较低，因此在直吹管内煤粉不会 发生燃烧． 煤粉进入风口回旋区后，挥发分瞬间全 部析出，并且颗粒粒径越小，挥发分开始析出时间 越早． · 232 ·