[发明专利]一种高炉鼓风动能的计算方法

权利要求书

1.一种高炉鼓风动能的计算方法，其特征在于：按照以下步骤进行操作：

第一步：确定和计算碳素燃烧率

依据高炉冶炼规律碳平衡原理计算如下：

（a）计算气化碳量

根据C_f =C_g+ C_C=C_b+C_d+C_c，C_f=K*C_K+ M*C_m，R= K+M，可知C_g = C_f- C_C= K*C_K+ M*C_m- C_C；其中：

C_f，碳比，指的是入炉碳量，单位，kg/t；

R，燃料比，单位，kg/t；

K，焦比，单位，kg/t；

M，煤比，单位，kg/t；

C_K，焦炭固定碳的质量百分含量，单位，%；

C_m，喷吹煤固定碳质量百分含量，单位，%；

C_g，气化碳量，单位，kg/t；

C_b，指风口前燃烧碳量，单位，kg/t；

C_C，生铁中渗碳量，单位，kg/t；

C_d，直接还原消耗碳量，单位，kg/t；

（b）计算风口前碳素燃烧率

风口前燃烧碳量=鼓风中氧量燃烧的碳量+喷吹煤中氧量自消耗的碳量

C_b = C_g /12*22.4/(CO+ CO₂)*(N₂/N_2b)*O_2b*24/22.4+M*O_2m/32*24

= 2*C_g*N₂ /(CO+ CO₂)*(O_2b /N_2b)+ M*O_2m/32*24

=2*N₂ /(CO+ CO₂)*(O_2b /N_2b)*(C_f-C_C)+ M*O_2m/32*24

=2*N₂ /(CO+ CO₂)*(O_2b /N_2b)*(K*C_K+ M*C_m -C_C)+ M*O_2m/32*24

C_φ=C_b/ C_f =2*N₂ /(CO+ CO₂)*(O_2b /N_2b)*(K*C_K+M*C_m-C_C)/ C_f+（M*O_2m/32*24）/ C_f

=2*N₂ /(CO+ CO₂)*(O_2b /N_2b)*(1-C_C/ C_f)+(M*O_2m/32*24)/ C_f

其中：

C_φ，风口前碳素燃烧率，单位，%；

O_2m，喷吹煤中氧的质量百分含量，定值，8%；

O_2b，鼓风氧的体积百分含量，单位，%；

N_2b，鼓风氮的体积百分含量，单位，%；

CO、CO₂、H₂、N₂，指的是炉顶煤气成份的体积百分含量，单位，%；CO+CO₂+H₂+N₂=100；

第二步：确定吨铁耗氧量和吨铁耗鼓风氧量

根据已知等式“吨铁耗氧量=吨铁耗鼓风氧量+吨铁耗喷吹煤中氧量”，可知：

吨铁耗鼓风氧量=吨铁耗氧量-吨铁耗喷吹煤中氧量=碳比*碳素燃烧率/24*22.4-煤比*8%/32*22.4；其中：

吨铁耗氧量、吨铁耗鼓风氧量、吨铁耗喷吹煤中氧量，单位均为，m3 /t；

第三步：计算入炉综合风量

（a）小时鼓风氧量

小时鼓风氧量=吨铁耗鼓风氧量*全天理论铁量/24

其中：全天理论铁量，单位，t/d；小时鼓风氧量，单位，m3 /h；

（b）入炉风量

根据已知的两个等式，“鼓风氧含量+鼓风氮含量=1”和“鼓风氧含量=0.21+0.29*人工加湿度+0.79*用氧率”；其中：0.21，大气中氧含量，常数；人工加湿度，人工加湿体积流量占入炉综合风量的比例；用氧率，富氧量占入炉综合风量的比例；可知：

入炉风量=（（小时鼓风氧量-人工加湿质量流量/0.804*（鼓风氧含量-0.21））*（0.79-（鼓风氧含量-0.21））+（0.29-（鼓风氧含量-0.21））*小时鼓风氧量/0.804）/（0.21*（0.79-（鼓风氧含量-0.21））+（鼓风氧含量-0.21））/60；

富氧量=小时鼓风氧量-入炉风量*60*0.21-人工加湿质量流量/0.804*0.5；

其中：0.804，常数，标准态下水蒸汽的密度，18/22.4=0.804，单位kg/m3；

（c）入炉综合风量

入炉综合风量=入炉风量+富氧量/60+人工加湿质量流量/60/0.804；其中：

入炉风量，指的是入炉纯风量，不含富氧量和人工加湿质量流量，单位，m3/min；

入炉综合风量，单位，m3/min；

富氧量，单位，m3/h；

人工加湿质量流量，单位，kg/h；

第四步：计算鼓风动能

鼓风动能=1/2*（入炉综合风量/60/风口个数）*鼓风重度/9.8 *(（入炉综合风量/60/进风面积）*（（热风温度+273）/273）*（100/（热风压力+100））)^2；

其中：鼓风动能，单位，kg.m/s；风口个数，单位，个；进风面积，单位，m2；鼓风重度，常数，1.304，单位，kg/m3；热风温度，单位，℃；热风压力，单位，kpa。

2.根据权利要求1所述的一种高炉鼓风动能的计算方法，其特征在于：所述第三步中的人工加湿质量流量，高炉正常生产情况下，不需要人工加湿，人工加湿质量流量为零；高炉炉况失常情况下，需要人工加湿恢复炉况，单位，kg/h。