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熱風爐在高爐冶煉中的作用

電梯直達

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發表于 2008-8-22 17:02:14 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

（1）高溫鼓風（High temperature of blast）

增加鼓入高爐中空氣的溫度，可以減少焦炭的消耗，增加生鐵產量。其原理甚為簡單。因為加熱空氣，空氣的顯熱（Sensible heat）增高，于鼓入高爐后，利用空氣中之顯熱可以取代一部分由焦炭燃燒所發生之熱量，亦即減少爐中碳（Carbon）之消耗量。自1817年J.B. Neilson首先采用熱風以來，至1955年熱風溫度已升高到500～800℃。近年大型高爐更多將用熱風溫度1000℃以上；更配合水蒸汽的添加，輔助燃料的噴入，以求大量節省高爐焦炭的用量。

（2）調濕鼓風（Moisture addition for blast）

由于鼓風的溫度近年已有相當程度的提高，因此在鼓入高爐中的熱風中添加較多量的水蒸汽已成為可能。

當熱風鼓入高爐后，熱風中之水分，在鼓風口附近高溫區，急速被周圍的焦炭所還原而分解，為一吸熱反應。就此而言，焦炭的消耗量增高，但生成多量的還原性氣體CO及H2；尤其是H2氣體在高溫時為比CO氣體更強之還原劑，能使鐵礦石之還原加速，高爐的生產能力增加。故就整個高爐而言，每噸生鐵所消耗的焦炭量反而可以減低，單位時間的生鐵產量增加。當然為了補償鼓風中水分在鼓風口前的分解吸熱，送風的溫度也應對應提高。

一般鼓風中的水蒸汽添加量大約在20~35g/Nm3之間。

（3）氧氣富化鼓風（Oxygen enrichment）

氧氣富化鼓風于二次大戰之后迅速發展。由于氧氣煉鋼方法的發展，導至氧氣生產的大量化，伴隨氧氣價格的下降。空氣中原含有約79％的N2氣體，21％O2氣體，而事實上鼓入高爐熱風中真正發生化學反應的只是氧氣。如增加氧氣在熱風中的比例，則在同一氣體發生量下CO氣體濃度大，一氧化碳還原效率增加。雖然在單位時間內，焦炭比例增加，但就總結果而言，因生產率提高，單位生鐵所須之焦炭反稍可減低。根據日本高爐實際操作報告，熱風中，氧氣富化率每增加1％，產量約平均可增加4.8％。至于目前高爐操作氧氣富化的添加量大約在2％以下。

（4）輔助燃料的噴入（Injection of Auxiliary fuel）

高爐熱風溫度的提升，及冶金焦炭的缺乏，導致高爐中噴入輔助燃料技術的發展。理論上在高爐鼓風時，于鼓風口附設一噴管（Injecting lance）將含氫的輔助燃料伴隨熱風一起吹入高爐燃燒帶中反應生成大量的還原性氣體CO+H2可節省焦炭之消耗。目前世界各國所采用的輔助燃料大都為重油，煤焦油、天然氣、煉焦爐氣（Coke-oven gas）、粉煤（Pulverized coal）等。一般多采用重油噴入，通常每噴入一公斤的油，大約可節省1.0～1.6公斤的焦炭，視操作條件及噴入量多寡而不同。理論上最大的噴油量，對每生產一噸生鐵而言約為300公斤左右。也就是說，所有鼓入高爐中的熱風中的氧氣全部只用來氣化燃油生成CO及H2。但事實上在高爐操作中，此為不可能達到的，因燃油噴入在燃燒帶造成強吸熱現象，噴入量過多，爐內溫度大降，此時反將耗用更多的焦炭來維持高爐熔解區必需之溫度。今日世界上各新式高爐燃油噴入量，通常亦僅在20～80公斤/噸生鐵之間。