高炉风口风速合理风速的理论依据

经过统计得到的国内43座高炉的风速与高炉容积关系图，由图可知，容积小于2　000m3的高炉，风速一般在100～220m/s之间，而容积在3　000m3 以上的大型高炉，其风速一般在230～300m/s之间。

不同容积的高炉所要求的风速范围是不同的，所以有必要弄清楚合理风速与高炉炉缸直径的关系。

高炉的合理风速随着高炉炉缸直径的增大而增大，因此可适用于不同高炉风速的比较，特别是原燃料条件接近的不同高炉或同一高炉的不同炉役间的比较，共计81组数据，其中包括同一座高炉不同时期的风速数据、相同炉缸直径的不同高炉的风速数据以及不同炉缸直径高炉的风速数据，可以看出，实际风速是随着炉缸直径的增大而增大的。不过，实际风速的确定还受到其他因素的影响，有文献指出，中小高炉的实际风速也可以达到300m/s的水平。实践证明，在保证高炉稳定顺行的前提下，适当提高风速可以提高高炉的“抵抗力”，即高炉抵抗各种异常炉况的能力，有利于提高铁水质量和产量。

高炉风口风速影响风速的其他因素

1.原燃料条件

在送风制度一定的情况下，原燃料条件好，即炉料的强度高，品位高，渣量少，则高炉透气性越好，从而降低了料柱对煤气流的阻力，使炉料的有效质量增加，风压越低，气流越易扩散，为维持原有的风口回旋区的大小就必须适当地提高风速；相反，原燃料条件不好时，只能维持较小的风速，否则炉况将不顺；但是，当原燃料条件很好，甚至达到一定程度时，它对风速的影响将不明显。

2.风量、风温、风压及风口面积对风速的影响

通过计算实际风速可以知道，实际风速与风量、风温、风压及风口面积有关系。其中，与风量的关系最为紧密，鼓风量增加时，风速增大，反之亦反。

虽然当风量增加时，风压也会增加，但其幅度远小于风量的影响。风温对于风速的影响也相对较小，风温增加时，风速是增大的。风口面积对于风速的影响是比较明显的，同样鼓风条件下，风口总面积越小，单位时间内风口截面通过的风量越多，即平均鼓风速度也越大，通过改变风口面积来调节鼓风速度也是调整送风制度的重要手段之一。

3.冶炼强度对风速的影响

风速是随着冶炼强度的提高而降低的。因为当冶炼强度提高时，风量增加，加速了风口前碳素的燃烧反应，使风口回旋区增大，中心过吹，甚至形成中心管道，煤气流的初始分布不合理，煤气利用率下降，炉况不顺。因此，为了维持合适的回旋区长度并保持合理的初始煤气流分布，需要降低风 速。

风口回旋区的长度对高炉内煤气流和温度场的分布有极其重要的影响，若回旋区长度过小，则造成初始煤气流分布偏向边缘，炉缸中心气流减弱，炉缸活性降低，导致炉缸中心堆积；反之则造成中心过吹，造成炉缸边缘堆积。所以对于任何一座高炉，不论冶炼条件如何，都有一个合理的风口回旋区长度范围，超出这个范围，无论如何调剂，也不能保证炉缸活性正常、炉况稳定。而根据风口回旋区的定义可知，风速是决定回旋区长度的重要因素之一。因此合理风速的定义就是：在一定范围内波动，能够保持合理的风口回旋区长度并确保高炉稳定顺行的鼓风速度。

炼铁生产犹如咽喉一般，对于整个钢铁企业生产的物流平衡是非常重要的，高炉炼铁生产要求炉况稳定顺行、煤气流分布合理以及炉缸工作良好。其中，煤气流分布更是核心，尤其是初始煤气流分布，不仅决定了炉缸的活性状态，还时刻影响着高炉的稳定顺行。而众所周知，合理的煤气流分布与燃烧带是息息相关的，而鼓风速度是决定燃烧带大小和形状的重要因素之一。尤其是对于炉缸直径在10m以上的大型高炉，控制与调节风速是保持炉缸活跃的必要条件之一，也是保证高炉稳定顺行的根本方法之一，深入研究高炉风速范围对于指导高炉冶炼具有深远的意义 。

1.判断风速的方法

判断风速是否在合理范围内，除了理论计算外，还可以根据观察各种现象并结合相关仪表数据进行合理判断。

2.调节风速的方法

调节风速的前提是必须保证高炉稳定、顺行，初始煤气流分布合理，炉缸热制度良好等。在生产实际当中，合理风速将使高炉的透气（液）性、热负荷、料速、软熔带得到有效的控制，有效防止炉缸堆积，确保高炉的稳定、顺行、低耗及长寿，因此有必要对调节风速的具体方法进行研究。

由于大高炉炉缸直径大，在相同风量情况下，必须要靠缩小风口面积提高风速来强制吹透中心，减少炉缸中心死焦堆数量，解决中心死焦堆渣铁滞留率高的问题，有利于提高炉缸中心热量，从而改善整个炉缸的热交换条件，提高炉缸的蓄热能力，根本上解决炉缸渣铁物理热不足问题，有效提高炉缸活性。

但是，若送风面积调整过小，在风量不变的条件下，实际风速将大大增加，势必造成炉缸中心过吹，煤气利用率下降，燃料比上升，指标下降等，在这方面莱钢做了很多努力。

综上所述，生产条件发生变化时，通过改变风口面积来调整风速的方法是切实可行的，但是需要足够时间的尝试与探索，从而得到最适合高炉生产的风口面积，即找到高炉所能适应和接受的合理风速，做到吹透中心，而不是吹过中心，在保证炉缸活性的同时，也保证了炉况的稳定顺行，改善煤气利用率，降低焦比，提高产量，优化各项高炉生产指标。

1.通过论述鼓风速度与风口回旋区长度的关系，提出了合理风速的概念，即在保证高炉生产稳定顺行的前提下，根据生产条件变化，风速应在一个合适的范围内波动。证明了风速随炉缸直径的增大而增大的关系；论证了风速受到原燃料质量、部分送分参数及冶炼强度等因素影响的具体原因及变化趋势。

2.对高炉在正常和异常风速条件下生产所产生的各种直观现象和仪表变化进行了说明，针对这些现象就可以判断出实际风速是否在合理范围内，是过大还是过小，可以帮助高炉操作者进行合理的判定，尽早采取相应措施。事实证明，通过改变风口面积来调整风速的方法是切实可行，但是需要足够时间的尝试与探索。

3.高炉生产要以生产条件为基本导向，以煤气流分布合理为基本思想，以控制风速为基本手段，以炉缸活跃为基本要求，以高炉长期的稳定顺行为基本目标，这样才能实现高炉生产的“高效、优质、低耗、长寿”的总方针 。2100433B

常用的风速计类型还有：利用被加热物体的散热率与风速相关原理制成的热线风速计；利用声波传布速度受风速影响因而增加和减低原理制成的超声波风速表。 2100433B

每日的10分钟平均最大风速和瞬间极大风速是地面气象观测的项目。其中，每日的10分钟平均最大风速(也称日10分钟最大风速)资料多取自EL型电接风向风速仪或EN型风数据处理仪；每日的瞬间极大风速(也称日极大风速)资料多取自EN型风数据处理仪、或达因测风仪、或其它新型的测风设备。

从地面气象观测的规定可知，平均风速实际上是一段时间内瞬间风速的平均，一段时间内的瞬间风速越大则平均风速也愈大。因此，平均最大风速与瞬间极大风速有一定的关系或有因果的关系。

评估10分钟平均最大风速和极大风速记录正确性的客观方法：

( 1) 以日极大风速资料为 Y、日10 分钟最大风速为 X , 建立回归方程和评估方程。多站用的评估方程( 如全省通用) , 用多站的资料进行回归分析; 单站用的评估方程, 则可用单站或同类仪器站的资料分析会更为准确。

( 2) 使用评估方程进行资料准确性的审核。把实际观测到的日10分钟最大风速值代入评估方程, 以计算出的 Y 值估计量与日极大风速实测记录比较, 若超出 95% 预报置信估计区间的, 应把日 10 分钟最大风速和日极大风速记录作为可疑记录处理, 对这两记录作进一步的检查, 人工判别其是否准确。

( 3) 把通用的评估方程写入地面气象报表审核程序中, 以日极大风速值在95% 预报置信估计区间以外作为记录疑误提示的一个指标, 实现对日10分钟最大风速与极大风速记录准确性的客观判别。

对极大风速或10分钟最大风速的数据估计：

(1) 当日10分钟最大风速记录正常、日极大风速缺测, 而在业务、服务、气候评价等工作中又需要估计极大风速数值时( 如台风过程出现日极大风速值缺测) , 可以通过评估方程求出日极大风速值的估计值。

(2) 当日极大风速值记录正常、日10分钟最大风速缺测, 也可以通过评估方程得出10分钟最大风速估计值( 最好重新建立评估方程，把10分钟最大风速为 Y, 极大风速为 X , 取 8 个站的资料进行回归分析，得到回归评估方程为：最大风速 Y = 086 0502±1.50) 。

启动风速启动风速测量原理

杯式风速传感器中，风杯组件由3个半球形或抛物锥形的空心杯壳构成，并固定在互成120°的支架上。风杯的凹面顺着一个方向排列，可在风压的作用下旋转。杯式风速传感器的旋转轴上存在摩擦力，使风杯恰好克服该摩擦力，由静止恰好变为连续转动时的最低气流速度称为杯式风速传感器的启动风速。

启动风速实际使用中的问题

（1） 传感器安装在海边等地区，受腐蚀性海风的影响，轴承容易被腐蚀，出现卡顿现象；

（2） 传感器安装在酸雨频发地区，容易出现仪器锈蚀，风杯旋转不畅；

（3） 传感器在温度较低环境下，轴承内机油冷冻，导致风杯无法旋转。

启动风速影响因素试验数据及分析

此处影响因素试验为海风、酸雨和沙尘三方面的测试。

试验1 ：测试海风对风速传感器启动风速的影响。取下广西北海涠洲岛自动气象站的风速传感器和全新出厂的风速传感器作启动风速对比试验。广西北海涠洲岛自动气象站位于海岛上，常年受海风影响。

试验2 ：测试酸雨对风速传感器启动风速的影响。为了排除酸雨以外的因素对本试验的影响，本文采用给风速传感器浇淋弱酸性液体的方法，模拟酸雨环境。每个月给同一个全新风速传感器浇淋弱酸性液体一次，持续半年。将此传感器作为受酸雨影响的风速传感器与全新风速传感器作启动风速对比试验。

试验 3 ：测试沙尘对风速传感器启动风速的影响。取下广西桂林柘木乡自动气象站的风速传感器和全新出厂的风速传感器作启动风速对比试验。广西桂林柘木乡自动气象站位于市郊的乡村道路旁，常年受道路沙尘、霾的影响。

试验1 、2、3在不同时段进行试验，互不关联。同一试验内，两个风速传感器在相近的时段内测试，以求令其处于一致的测量环境。同一试验内的一个风速传感器获得一组数据后，更换另一传感器。如此循环5回，获得两个风速传感器 5 组对比测量数据。

受恶劣探测环境影响的风速传感器启动风速值，比全新出厂风速传感器启动风速值约高1~3倍。其中，受海风和酸雨影响的风速传感器启动风速约为1.5m/s和1.0m/s ，全新风速传感器启动风速约为0.5m/s 。受海风和酸雨影响的风速传感器启动风速之所以大于全新风速传感器，在于海风的风力大、湿度大、含盐碱量高，酸雨带有酸性物质，它们对铁铝合金制成的风速传感器有较强的腐蚀性。近距离转动海边取下的风速传感器，能够听到有磨损后的异响。观察受酸雨影响的风速传感器，能够看到一些间隙有锈蚀。长期的腐蚀环境，增大了风速传感器轴承等风速传感器转动系统的摩擦系数，令受海风影响和酸雨影响的风速传感器启动风速偏大。

受沙尘影响的风速传感器启动风速约1.0m/s，大于全新风速传感器的启动风速。观察受沙尘影响的风速传感器，其外表面附着有沙尘沉积后的污垢。风速传感器风杯的旋转，并不是处于一个完全密闭的环境。沙尘势必会进入风速传感器的转动系统，沙尘沉积后的污垢，让部分转动点不够顺畅，增大了受沙尘影响的风速传感器启动风速。

启动风速解决方法

为了获得更准确的风速气象资料，可以做两方面工作： ① 对探测环境较差的自动气象站启动风速气象资料作出定性修正。 ② 加强探测环境较差自动气象站的计量校准和仪器维护。