王文青

1 國內(nèi)外關(guān)于鼓風脫濕的發(fā)展狀況

縱觀高爐冶煉的發(fā)展歷程，關(guān)于高爐鼓風中濕度是應該增加還是減少，即鼓風是應該加濕還是應該脫濕，在經(jīng)過大量理論分析和工程實踐的反復論證之后，經(jīng)歷了從鼓風加濕，再到鼓風定濕，最后到鼓風脫濕的過程。

早在十九世紀初期，美國卡內(nèi)基的鋼鐵工作者就提出了脫濕鼓風這一想法，并經(jīng)過較為漫長的探索和實踐，明確了送入高爐的空氣濕度的波動變化，是導致高爐爐況變換的重要原因之一。通過工業(yè)試驗，國外的煉鐵工作者發(fā)現(xiàn)，對高爐鼓風脫濕后，爐況和鼓風均非常穩(wěn)定，而焦比降低了20%～22%，這個數(shù)據(jù)大大超過了他們所期望的數(shù)值，高爐冶煉所受鼓風濕度影響的重要性已被廣泛認知。但當時由于鼓風脫濕設(shè)備不成熟，操作難度大且受制于科學技術(shù)水平和投資成本，導致鼓風脫濕技術(shù)發(fā)展相當緩慢。到了二十世紀中葉，美國和日本均加快了對高爐脫濕鼓風技術(shù)的研究。上世紀七十年代，世界上第一臺鼓風脫濕裝置在日本投產(chǎn)，隨后世界上相繼投產(chǎn)約20套脫濕裝置。高爐鼓風脫濕技術(shù)成為調(diào)節(jié)爐況的重要手段，至此得到了長足的發(fā)展。

國內(nèi)早在二十世紀二十年代，漢陽高爐就采用了脫濕鼓風技術(shù)。但當時受制于技術(shù)能力與設(shè)備投資，鼓風脫濕并未發(fā)展起來。直到1980年之后，寶鋼四座高爐率先引進了日本的鼓風機吸入側(cè)脫濕技術(shù)，雖然投資數(shù)千萬，但取得了相當不錯的經(jīng)濟效益，取得了脫濕1%，節(jié)焦6 kg/t的經(jīng)濟效益。寶鋼因為引進的鼓風脫濕技術(shù)，使其低焦比、高煤比的生產(chǎn)及能耗指標一直處于全國鋼鐵行業(yè)的領(lǐng)先水平。萊鋼1880 m3高爐因為全焦冶煉，風溫及爐況水平均不理想，在使用鼓風脫濕技術(shù)后，高爐爐缸均勻活躍度及爐況穩(wěn)定順行度都得到了明顯改善，各項技術(shù)指標也得到提升。

比較中外鼓風脫濕的發(fā)展歷程，外國在二十世紀起步研究較早，也取得了較為顯著的成果。國內(nèi)從1980年左右才開始研究并應用高爐鼓風脫濕技術(shù)，起步相對較晚。

2 鼓風脫濕對高爐冶煉的影響

對于高爐冶煉來說，穩(wěn)定高爐爐溫和提高高爐爐溫是高爐鼓風脫濕的主要目的。根據(jù)國內(nèi)外高爐長期實踐得出的爐溫綜合公式：

T=K+0.839T+4.972Qψ-6.033ξ-[1.5+0.06Vdef]ф

式中：K——常數(shù)，取值1559℃；

T——熱風溫度，℃；

Q——進口流量，m3/s；

Ψ——富氧量，m3/1000m3風；

ξ——含濕量，g/m3風；

Vdef——可燃揮發(fā)分，%；

ф——噴煤量，kg/1000m3風。

由公式可知：高爐爐溫主要由含濕量、噴煤量、熱風溫度、富氧率決定，其中含濕量波動較大，也是使高爐爐溫穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)的關(guān)鍵項。下面由幾個方面分析鼓風脫濕對高爐冶煉的影響。

2.1 鼓風脫濕對燃料在爐缸燃燒的影響

帶著濕分的高爐鼓風進入風口前的燃燒帶，鼓風中的水蒸氣和燃料中的碳元素發(fā)生反應，產(chǎn)生一氧化碳和氫氣等還原性氣體。與此同時，水分的分解也吸收了大量的熱量。這些都給風口燃燒帶帶來了以下的變化：

（1）燃燒所產(chǎn)生的煤氣中一氧化碳和氫氣的濃度增加，氮氣濃度減少，煤氣總產(chǎn)量減少，燃料消耗風量減少。

（2）燃燒溫度隨著水分的分解而降低，風口前的燃燒帶隨之擴大，燃燒速度和化學反應速度變慢，碳的氧化產(chǎn)物擴散減弱，燃燒帶向著爐缸方向進行擴散。

（3）爐缸理論燃燒溫度降低，濕分每降低百分之一，爐缸理論燃燒溫度將降低～40℃左右。

2.2 鼓風脫濕對高爐理論燃燒溫度的影響

高爐鼓風所含濕分分解出來的氧和氫元素，雖然可以強化爐內(nèi)燃燒，參與爐內(nèi)還原反應，但是濕分的分解，消耗了爐內(nèi)較多的熱量，使高爐理論燃燒溫度降低，造成高爐換熱惡化，爐況不順。經(jīng)過大量實踐和理論研究表明，高爐鼓風濕分每增加1 g/m3,理論燃燒溫度要降低約7℃，過低的燃燒溫度還會造成煤氣產(chǎn)量的不穩(wěn)定。可見鼓風濕分對高爐理論燃燒溫度的影響較大。

2.3 鼓風脫濕對高爐噴煤量的影響

因為高爐鼓風中的濕分會降低爐缸燃燒溫度，影響爐內(nèi)燃料燃燒，進而制約了高爐的噴煤量。根據(jù)高爐風溫經(jīng)驗公式：

式中：Tf——風溫，℃；

W——煤比，kg/t；

M——鼓風濕分，g/m3；

F0——富氧率，%。

由公式可以計算得出，鼓風每減少1 g/m3的濕分，可以提高噴煤量～1.8 kg/t?？梢姽娘L脫濕對高爐噴煤量的影響也是很明顯的。

2.4 鼓風脫濕對高爐產(chǎn)量的影響

高爐鼓風脫濕對提高高爐的產(chǎn)量有著較為積極的影響。鼓風脫濕可以消除濕分波動對高爐爐況造成的不穩(wěn)定因素，使爐況順行，提高高爐冶煉強度，有效提高高爐產(chǎn)量。另外高爐鼓風脫濕可以有效降低焦比，因為在風溫水平較低時高爐冶煉每噸生鐵需要的風量大，鼓風帶入爐內(nèi)的熱量相對較多，可以節(jié)約更多的焦炭，而焦比的降低使得高爐的產(chǎn)量得到提高。大量實踐表明，在高爐鼓風溫度完全補償鼓風含濕量分解造成的熱耗的前提下，消除因大氣濕度對爐況帶來的不利影響，鼓風濕分每降低1%，高爐生鐵產(chǎn)量可以提高3.1%左右?？梢姼郀t鼓風脫濕對高爐產(chǎn)量的提高有著較為顯著的影響。

2.5 鼓風脫濕對爐況順行方面的影響

每天大氣中的含濕量都是波動的，這也造成高爐鼓風的濕度變換，進而影響高爐爐況的變化。當年鼓風中濕度的變化將會很大的影響著同年高爐生產(chǎn)指標。送進高爐中冷風濕度的變化，也會影響風口前燃料帶燃燒的火焰溫度，造成不穩(wěn)定影響。華東沿海地區(qū)5～9月份因為日溫差引起的濕度變化在10 g/m3,華北內(nèi)陸地區(qū)的8～10月份的濕度變化也在12 g/m3，這將造成高爐燃燒溫度在60～70℃之間波動，進而影響爐缸的熱狀態(tài)。而濕度變化造成的燃燒帶范圍的變化，還會引起煤氣初始分布不穩(wěn)繼而造成爐況不穩(wěn)。采取高爐鼓風脫濕措施之后，可以減少高爐懸料、塌料現(xiàn)象，消除爐內(nèi)結(jié)瘤，從而使高爐爐況變得穩(wěn)定。高爐鼓風濕度的穩(wěn)定，有利于減少高爐爐況波動，便于高爐穩(wěn)定操作和延長高爐壽命。

2.6 鼓風脫濕對鼓風機鼓風流量的影響

表1為華東地區(qū)某鋼廠高爐鼓風機風量和濕度的關(guān)系，可以看出高爐鼓風脫濕對提高鼓風流量有著較為明顯的影響。

表1 華東地區(qū)某鋼廠高爐鼓風機風量和濕度的關(guān)系

因為高爐鼓風脫濕后，高爐鼓風機吸入側(cè)溫度得到降低，在壓力不變的情況下，濕空氣的密度隨之增加。高爐鼓風機壓縮功率穩(wěn)定的前提下，高爐鼓風的質(zhì)量流量隨著鼓風密度的增加而得到提高。雖然鼓風脫濕有部分能耗，但是鼓風機能耗降低帶來的效益要遠遠大于脫濕鼓風的能耗。

3 鼓風脫濕對高爐冶煉的意義

高爐鼓風脫濕可以強化燃料在高爐爐缸內(nèi)的燃燒，提高高爐理論燃燒溫度，增加高爐噴煤量，提高高爐產(chǎn)量，維持爐況穩(wěn)定，提升高爐鼓風機質(zhì)量流量，降低燃料消耗及鼓風能耗。建議今后新建高爐項目或者改造項目采用鼓風脫濕技術(shù)，特別是沿海濕度較大的地區(qū)及濕度隨季節(jié)和氣候變化波動大的地區(qū)的高爐應優(yōu)先考慮鼓風脫濕技術(shù)。

[1]王筱留.高爐鼓風脫濕技術(shù)[J].鞍鋼技術(shù)，2006(3).

[2]張云鵬，張旭.鼓風技術(shù)的生產(chǎn)應用[J].江蘇冶金，2007，35（5）.