炼铁工作者用料流和煤气流的水当量变化及m值的升降来评价冶炼工艺因素对热交换和炉内温度场分布的影响。
(1)风温。风温提高以后,风口前燃烧的焦炭量减少,单位生铁形成的煤气量减少,W气也随之降低,W气/W料下降;理论燃烧温度升高,即t气缸上升,使高炉下部热交换区传热加强,H下缩短,也就是高温区下移,进入上部热交换区时煤气流的热量减少,从而使炉身温度和炉顶温度下降。
(2)富氧。富氧鼓风以后,最明显的特征是风中N2减少,燃料在风口前燃烧形成的煤气量减少,W气随之下降,而炉料的总消耗没有发生明显变化,W料不变,因此W气/W料下降;理论燃烧温度的提高也使t气缸上升,其结果同提高风温相似:高温区下移,炉身温度和炉顶温度降低。而且富氧比提高风温所造成的影响更大。因为进入上部热交换区煤气流带入的热量更少。所以在采取措施时,W气/W料下降到1.0是鼓风富氧的极限。为解决高富氧后炉身部位热量紧张,要减少该部位吸热过程的热量消耗或增加该部位的热量收入,前者可以采取不用含结晶水炉料,不用熔剂,降低热损失等,而后者可向炉身部位喷入热还原性气体等。
(3)喷吹燃料。高炉喷吹燃料以后,因为喷吹燃料中碳氢化合物含量高,碳氢化合物在风口前转化为CO和H2放出的热量少于焦炭中碳转化为CO时放出的热量(例如CH4 0.5O2—→CO 2H2 成的煤气体积却相反,1mol碳氢化合物形成的气体体积比1mol碳形成的气体体积多了2倍H2的体积。结果炉缸的理论燃烧温度降低了,W气增大了:而喷吹燃料置换了焦炭,从炉顶加入炉内的炉料的总消耗量降低,使W料减小了,最终是W气/W料增大。t理的降低减弱了炉子下部的热交换,m的增大使炉身温度和炉顶温度升高。
(4)焦炭负荷。负荷增加使高炉上、下部的温度都降低,因为这时炉子上部和下部的W气/W料都降低了,而炉子中部的空区扩大。从热交换的角度看,高炉焦炭负荷增大的极限是W气/W料=1。在现代高炉上,原料准备很好,炉子上部的W料已经达到0.8~0.9W气。高炉的热能和化学能利用程度已经接近传热上和热力学上的最高值,这是任何火法冶金设备所不能比拟的。