理论燃烧温度和炉热指数模型1
高炉理论燃烧温度计算的研究
高炉理论燃烧温度计算的研究高炉的热状态，尤其是炉缸部位的热状态非常重要，因为它是决定高炉热量需求和吨铁燃料消耗的重要因素，而风口前理论燃烧温度（t1）是评价或衡量炉缸热状态的重要参数之一。
理论研究和生产实践表明，维持一定的 t 值对煤气和炉料的热交换、炉缸的热状态有着重要的影响，特别是对铁水温度的影响更为明显。
因而，可以通过考察理论燃烧温度来评价炉缸热状态，生产中也可以通过控制理论燃烧温度以稳定炉缸热状态。
理论燃烧温度(t1 )是绝热系统内燃烧产物获得全部燃烧生成热以及鼓风和燃料带入的物理热时所能达到的最高温度，而鼓风状况和喷吹燃料对理论燃烧温度有着重要的影响。
鼓风状况可由风量、湿度及风温水平表征，其受风机能力、气候条件以及热风炉装备水平等的影响，但近年来鼓风状况的变动较小。
然而，高炉喷吹煤粉技术得到了大规模发展，如当前世界上有多座高炉的喷煤量已达到 200kg／t或更高的水平。
因此，高炉喷吹煤粉对风口前理论燃烧温度的影响更为明显。
生产实践表明：随着喷煤量的增加，理论燃烧温度的计算值下降幅度很大，而实际高炉的炉况并没有出现反常现象。
这提示现有的理论燃烧温度计算方法在大量喷吹煤粉的条件下可能出现了偏差，一些研究者已开始考虑从不同的侧面对理论燃烧温度的计算方法进行修正。
本文全面系统地探讨理论燃烧温度的影响因素，完善绝热系统的内涵及相关参数的计算方法，并考察各个修正因素对理论燃烧温度计算值的影响，以便更为有效地指导高炉炼铁生产和丰富炼铁理论。
1 理论燃烧温度计算方法1.1 已有理论燃烧温度的计算式基于文献，理论燃烧温度的计算式如下：式中，t1为理论燃烧温度，℃ ；Q 为燃料中碳燃烧生成 CO 时放出的热量，kJ／t；Q1为焦炭进入燃烧带时所具有的物理热，kJ／t；Q f 为热风带入的物理热，kJ／t；Q s 为燃料和鼓风中水分分解耗热，kJ／t；Q n 为喷吹燃料热分解耗热，kJ／t；为炉缸煤气中 C O 和N2的平均比热容，kJ／( m ,℃)；为炉缸煤气中H2的平均比热容，kJ／( m 。
(完整版)对理论燃烧温度计算的一点认识
摘要对理论燃烧温度的通用计算式提出了修正。
认为理论燃烧温度的通用计算式未考虑风口前凝聚相反应产物对理论燃烧温度的影响，随着高炉喷吹物料种类的多元化和喷吹量的增加，其计算误差将越来越大，更重要的是难以体现喷吹不同物料的区别.为此，提出了理论燃烧温度的修正计算式。
关键词高炉喷煤理论燃烧温度1 理论燃烧温度的通用计算式高炉的理论燃烧温度是指燃料在风口区不完全燃烧，燃料和鼓风所含热量及燃烧反应放出的热量全部传给燃烧产物时所能达到的温度.理论燃烧温度是由风口局部区域的热平衡计算得出,计算的基准温度一般采用常温。
以常温为基准就不需考虑喷吹燃料及输送燃料的压缩空气所带人的显热。
因此,普遍采用的计算式为［1,2］：式中Q碳——风口前碳素燃烧生成CO放出的热量，kJ；Q风—-鼓风带入的物理热，kJ；Q焦——焦炭带人的物理热，kJ；Q水——鼓风中湿分分解耗热，kJ；Q分——喷吹燃料的分解耗热，kJ;C PL——高炉炉缸气体中C O、N2的平均热容，kJ／（m3·℃）；C P2——高炉炉缸气体中H2的平均热容，kJ／（m3·℃）;V CO、V N2、V H2——炉缸煤气中CO、N2、H2的体积，m3。
亦有学者在大喷煤量下，对理论燃烧温度的计算式进行了修正，主要包括：①热收入中增加了煤粉物理热；②将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热；③考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热［3]。
修正的理论燃烧温度计算式如下：式中Q R焦——焦炭燃烧生成CO放出的热量,kJ；Q R焦——燃料燃烧生成CO放出的热量,kJ；Q煤——煤粉带人的物理热，kJ；C PG——高炉炉缸气体的热容，kJ／（m3·℃）。
2 理论燃烧温度的修正计算式以上两式的计算方法基本类似,修正式只是把热收人和消耗项计算的更精确一些。
但以上两式都未完全符合理论燃烧温度的计算原理,只考虑了燃烧产物中的气体，而未考虑凝聚相产物。
实质上，焦炭和燃料中的灰分也是燃烧产物,其升温也需要消耗热量，尤其在风口喷吹含灰分高的燃料或熔剂时,其对理论燃烧温度的影响更大。
高炉工长理论复习题
1、．高炉内型是指高炉冶炼的空间轮廓，由炉缸、炉腹、炉腰和 (D )五部分组成。
A．炉身及炉顶 B ．炉基及炉顶 C．炉身及炉基 D ．炉身及炉喉2 ．含铁矿物按其矿物组成可分为四大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和 ( D )。
A ．富矿 B．贫矿 C ．精矿 D ．菱铁矿3、无料钟高炉的炉顶温度控制在( C )。
A、 250℃B、300℃C、350 ℃D、400℃4、适合高炉冶炼合适的矿石粒度为( B )。
A．6— 12 ㎜ B.6—25 ㎜ C.6—20 ㎜ D.6 —40 ㎜5、从高炉解剖看，炉料在炉内分布基本上是按 ( C )层状下降的。
A ．矿先焦后B ．焦先矿后C ．装料顺序D ．焦矿混匀6.高炉休风时间超过( A )小时应停鼓风机。
A、4 小时B、 6 小时C、8 小时7、高炉内的( C )是热量的主要传递者。
A 焦炭B 烧结矿C 煤气D 铁水8、碱度为( C )的称为高碱度烧结矿。
A.1.0 ~ 1.1B.1.2 ~ 1.5C.1.5 ~ 3.5D.＞3.59、风温提高后，炉缸理论燃烧温度提高，炉顶温度 (B)。
A ．提高 B．降低 C ．不变 D ．大幅度提高10、高炉冷却水压低于正常 (C)时应立即休风。
A．70% B．60% C．50%11、要使炉况稳定顺行，操作上必须做到“三稳定” ，即( A )的稳定。
A ．炉温、料批、煤气流、B ．炉温、煤气流、碱度C．煤气流、炉温、料批 D ．煤气流、料批、碱度12、根据炼钢生铁的国家标准， L08 铁中[Si]含量范围为( A ) 。
A、＞0.45 ~0.85B、 0.45 ~0.85C、＞ 0.40~0.80D、 0.40~0.8013、残铁口位置选择的基本原则：一是保证残铁尽量 ( A ) ，二是保证出残铁安全方便。
A ．出净 B．多出 C ．少出 D ．出不净14、精料的内容概括为：高、稳、小、净、均。
其中小指的是 ( B )。
8! 加热炉理论燃烧温度的计算
【Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ】 ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ； ｆｕｅｌ； ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｆｕｎｃ－ ｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ； ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
１ 前言
理论燃烧温度是加热炉重要的热工技术参数之
一， 它决定炉内温度的高低来保证加热炉的工作； 是
３．６２６
３．７２４
３．３３２
１２００￣１５００
３．７２４
３．８２２
３．４３１５００￣１８Fra bibliotek０３．８２２
３．９２
３．４３
１８００￣２１００
３．９２
４．０１８
３．５２８
３．２ 计算方法 按加热炉使用燃料的种类， 将 Ｃ 产＝ｆ（ ｔ） 函 数 的
近似公式（ ４） 或（ ５） 与 ｔ 理 的计算式 （ １） 组合成方程 组， 联合建立 ｔ 理一元二次方程： ３２．６７×１０－５ｔ 理 ２＋３．２３４ｔ 理－ 〔（Ｑ 低＋Ｑ 空＋Ｑ 燃－ Ｑ 分）÷Ｖｎ〕＝０
《高炉炼铁技术》项目9任务9.2理论燃烧温度及燃烧带
冶金工程系
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(二)燃烧反应速度的影响
凡是能提高燃烧反应速度的因素，都将使燃烧带缩小， 凡是能降低反应速度的因素，都将使燃烧带扩大，低冶 炼强度时(尤其是小高炉)，焦炭处于相对静止的层状燃 烧，反应速度对燃烧带大小有很大影响。
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[评价观测点]
• 1．能否正确介绍理论燃烧温度的概念和影响的因素。 • 2．能否正确介绍燃烧带的概念，风口回旋区的概念。。 • 3．能否正确介绍影响燃烧带大小的因素。 • 4．能否正确阐述喷吹燃料在风口前的燃烧。 • 5．能否正确介绍燃烧带对冶炼过程的影响。 • 6．能否正确介绍鼓风动能的概念和影响鼓风动能的因素。
理论燃烧温度是燃烧带(炉缸内燃料燃烧成C02的区域)在 理论上能达到的最高温度，在生产中一般是指燃烧带燃烧 焦点的温度。而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度两者有 本质上的区别。理论燃烧温度一般可达1800～2400℃， 而炉缸温度一般在1500℃左右。
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3
2．影响理论燃烧温度的因素
[学习任务]
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4.鼓风动能的概念和计算及对冶炼过程 的影响
3.燃烧带大小及其对高炉冶炼过程的影响
2.燃烧带的概念及影响燃烧带大小的因素分析
1.理论燃烧温度的概念及影响理论燃烧温度的因素分析
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2
9.2.1理论燃烧温度及影响因素
1．理论燃烧温度
风口前焦炭燃烧所能达到的最高温度，即假定风口前焦炭 燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高 温度叫作风口前理论燃烧温度。
高炉模型
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3．装料方式监视
计算机根据在电气操作台上指定的装料方式，按得 到的原料跟踪信息，检查实际装料顺序是否符合指 定的装料方式，当不一致时，进行异常输出并打印 出错信息。
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高炉炉况控制的主要特点
高炉冶炼过程是一个大滞后、多变量、非线性、分布参数系统， 从而决定了高炉炉况控制的复杂性和多样性。 第一，高炉的生铁冶炼过程是在密闭状态下进行的，过程参数 大多不能直接观测，只能间接测量过程的输入输出变量，通过 这些变量来间接认识冶炼过程，建立炉况数学模型。 第二，生铁冶炼是一个在高温下进行的复杂的物理、化学与气 体动力学过程、不均匀性与非线性都比较大。 第三，过程时间常数非常大，不能采用常规的反馈控制方法， 需要采用预报、前馈等先进的控制理论。 第四，影响高炉冶炼的过程变量多，在生产中要加入许多操作 人员的知识和经验进行综合判断，以提高炉况控制的准确性。
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一. 炉热指数Tc计算模型
炉热指数Tc计算模型是用炉顶煤气成分、送风条件 等操作实际数据，进行风口燃烧带和直接还原带的 物质平衡计算，通过解风口燃烧带和直接还原带的 热平衡计算式的联立方程，求出炉热指数Tc和理论 火焰温度。
高炉上炉热指数的变化与铁水含硅量和铁水温度的 变化有强烈的相关性，因而可根据计算的炉热指数 来预报以后出铁的铁水含硅量和铁水温度。
2DL 计算机
焦化 计算机
M
1BF 计算机
M
2BF 计算机
M
分析中心 计算机
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计算机系统控制功能
原料数据处理 装料数据处理 高炉炉况控制模型 热凤炉燃烧控制模型 高炉炉体和热风炉炉壳温度监视 数据记录 数据显示 数据通信
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原料数据处理
1．试验分析数据处理 高炉所用的原料（矿石、烧结矿和球团）、焦 炭的成分分析，分别在全厂分析中心和焦化分 析试验室分析。 原料分析结果，由分析中心计算机传送给原料 中心计算机，再传送给高炉计算机。 焦炭试验分析结果，由焦化计算机直接传送给 高炉计算机。
华北电力大学热能锅炉原理复试必背简答题
名词解释：活化能P86：表示燃料的反应能力。
绝大多数参与反应的分子能量处于平均水平，具有平均能量的分子转化为活化分子所需要的最低能量称为活化能。
活化能使参与化学反应的物质达到开始进行化学反应状态所需要的最低能量，用E1表示。
标准煤P26：安照规定，收到基发热量为29310kJ/kg的煤为标准煤。
可磨性系数P63：煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性系数。
将质量相等的标准煤和实验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，消耗的能量的比值。
循环倍率P237：上升管中实际产生一公斤蒸汽需要进入多少公斤水，即K=G/D1、什么是煤的工业分析？化学分析？简述其中各成分对煤燃烧的影响（灰分、挥发份、水分、碳）。
P22-23 DP60元素（化学）分析：全面测定煤中所含全部化学成分。
包括：C H O N S A M工业分析：在一定的实验室条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发份、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数叫做工业分析。
碳：碳是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大，其中包含挥发份和固定碳，固定碳燃点较高，不易着火和燃尽。
水分：水分增加会使锅炉内温度下降，影响燃料的着火，并增大排烟损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。
（水分多，燃料燃烧有效放热量便减少；水分多，增加着火热，推迟着火；水分多，降低炉内温度，使着火困难，燃烧也不易完全，增加机械和化学不完全燃烧热损失；水分吸热变成水蒸气排出，增加排气量而使排烟热损失增大，降低锅炉热效率；同时为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件；水分增加，提高过热气温；会给煤粉制备增加困难；但水分多，水分蒸发后，会使煤粉颗粒内部的反应表面积增加，从而提高着火能力和燃烧速度。
）灰分：灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素。
（灰分增加，煤中可燃成分相对减少，降低发热量，且灰分熔融吸收热量，排渣带走大量热量；灰分多，在煤粒表面形成灰分外壳，妨害煤的燃烧，使煤不易燃尽，增加机械不完全热损失；灰分多，使炉膛温度下降，燃烧不稳定；灰分多，磨损受热面，受热面积灰，增加排烟温度，降低锅炉效率；灰分多，产生炉内结渣，腐蚀金属；增加煤粉制备的能量消耗；造成环境污染。
锅炉燃烧理论
锅炉燃烧理论第一节 燃烧理论解决问题学习燃烧理论的目的是为了了解认识燃烧过程的本质，掌握燃烧过程的主要规律，以便控制燃烧过程的各个阶段，使其按照人们的要求的速度进行，燃烧理论解决的问题是：(1) 判断各种燃料的着火可能性，分析影响着火的内因条件与外因条件以及着火过程基本原理，保证燃料进入炉内后尽快稳定地着火，保证燃烧过程顺利进行。
(2) 研究如何提高燃料的燃烧速度，使一定量的燃料在有限的空间和时间内尽快燃烧，分析影响燃烧速度的内因条件与外因条件，以及燃尽过程的基本原理，提出加速燃烧反应，提高燃烧效率的途径。
(3) 燃烧理论来源于生产实践和科学试验。
反过来又指示出燃烧技术进步与发展的方向。
第二节 质量作用定律---化学反应速度1．质量作用定律燃烧是一种发光发热的化学反应。
燃烧速度可以用化学反应速度来表示。
在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示。
即反应速度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。
可用下面的式子表示炉内的燃烧反应：ａＡ＋ｂＢ==ｇＧ＋ｈＨ (5-1)(燃料)(氧化剂) (燃烧产物)化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。
即 （5-2）(5-3)2. 质量作用定律的意义质量作用定律说明了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响。
其意义是：对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与 参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。
因此，反应速度又可以表示为：(5-4)式中 ＣA, ＣB---反应物A,B的浓度a , b---化学反应式中，反应物A,B的反应系数；kA, kB---反应速度常数。
3．多相燃烧的化学反应速度对于多相反应，如煤粉燃烧，燃烧反应是在固体表面上进行的，固体燃料的浓度不变，即CA=1。
反应速度只取决于燃料表面附近氧化剂的浓度。
用下式表示：(5-5)式中 ＣB---- 固体燃料表面附近氧的浓度上式说明，在一定温度下，提高固体燃料附近氧的浓度，就能提高化学反应速度。
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理论燃烧温度和炉热指数计算模型
一．理论燃烧温度: 理论燃烧温度：2222
()CO N CO N H H Q Q Q Q Q t C V V C V ⋅++--=
++⋅风分碳燃水理
回旋区鼓风深度：65.0*00012.0+=E r
………………………………………………………………………………………………………………………….
Q 碳：碳素燃烧生成CO 放出的热量（9791/kJ kg ）
Q C t V =⨯∆⨯风风风风（鼓风带入的热量）
t ∆风：风量的温度
V 风=风量/风口数
2H O C C C =⨯+⨯风干风干风量含水量
总风量总风量
2 1.5620.000209H O C t =+(空气(干风)的比热容)
1.2640.000092C t =+干风(2H O 气的比热容)
Q 燃：燃料带入的物理热（忽略） Q 水：10806m
⨯水(
kJ
，水蒸气水煤气反应所消耗的热量)
m 水：风量中的水份量，加湿量和喷煤中的水份量之和
Q C m C m =⨯+⨯分重油重油煤粉煤粉（kJ ，喷吹燃料分解热）
C 重油：重油的分解热（1880/kJ kg ） C 煤粉：煤粉的分解热（1880/kJ kg ）
2222
()*CO N CO N H H C V V C V ⋅++
在风口，燃烧后的气体成分主要为：CO ，2H ，2N ；
933.02⨯=CO V
2 1.2640.000092CO N C t ⋅=+
2 1.260.000084H C t =+
002
*21.0*)*29.021.0(]*)21.0()1(*79.0[*933.0V a V V a V N ）（风-++---=
ϕϕ
分子少V 风
02
*21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0**933.0V a V M H V a V V V H ）（）（）（）（风风风-++⨯+-++=ϕϕϕ
002
*21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-++⨯+-++-=ϕϕϕ
(修改分子)
0202*21.0*29.021.0*))0(*18/2)((*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-+++⨯+
-++-=ϕϕϕ加上煤中水的含量
0V ：富氧量，m3/h
)(H ：煤粉中H 元素含氢量%
)(2O H ：煤粉中水含量% 通常按照1%计算
0M ：-喷煤量，t/h
ϕ
：鼓风湿度，%
a ：氧气纯度，%
这里的风量V 风采用计算风量 V 风计
V 风计=( K*Ck +M*Cm – (生铁渗碳)10×m_fC －Cdfe －Cda )×22.4/ (24 * 鼓风含氧量) _
K 焦比 Ck 焦炭含碳量 M 煤比 Cm 煤中含碳量
m_fC = 4.3 - 0.27*铁中SI 含量 - 0.32*铁中S 含量 + 0.03* 铁中Mn 含量 – 0.32铁中P 含量;
鼓风含氧量 ＝ 0.210.29*0.21*a W ϕ++
-（） 0/W V V =风
V 风 包括了 V0 都是仪表风量。
Cdfe 还原铁需要的碳量
Cdfe ＝ [Fe]*10*rd*12/56 rd 直接还原度
Cda 生铁中合金元素耗碳 ＋ 脱硫 ＋ 石灰石高温区分解
Cda = 10*( [Si]*24/28 + [Mn]*12/55 + [P]*60/62 + 渣比* (S)* 12/32) +石灰石用量×〔石灰石中CO2含量〕× 0.5 ×12/44
重新计算炉缸煤气量 按照吨铁计算
Vco =( K*Ck +M*Cm – (生铁剩碳)10×[C] －Cdfe －Cda )×22.4 / 12
Vn2= V 风计*风中含N 量 风中含N 量＝0.79*(1-ϕ
)-(
a – 0.21)*W
Vh2= V 风计*
ϕ
+211.2*(()2/18*(0))*H H M +
W ：每立方米鼓风中富氧气体的数量。
)(H ：煤粉中H 元素含氢量%
)(2O H ：煤粉中水含量% 通常按照1%计算
M
：煤比 kg 、 ϕ
：鼓风湿度，%
a ：氧气纯度，%
2
3
*20)/(S
n V E Bl =
n —风口个数 S —风口面积，m 2 V Bl —风量，m 3/h
鼓风动能公式：
10
2202731.512*10
**()*()0.1013/1000Q t E v n P -+=+
Q 风量 m3/min
n —风口个数
t 热风温度
P 热风表压 KPa
v0 标准风速 v0=Q/(60*f) f 单个风口截面积 m2
二．炉热指数LRZS ：
lg)
*(**Cps Z C M e t Tc ppig +=
理
t 理：理论燃烧温度(同上)
ppig C ：铁水热容（1214kJ/Kg ）
lg Cps ：炉渣热容（1800kJ/Kg ）
Z
：渣比
e
u Z
e ：理论出铁量kg/Kg
U ：理论渣量
M
：当前的炉顶倒料速度Kg/min
M =（矿石+焦）/ 时间 建议按照矿石计算，不用焦。