热风炉在高炉冶炼中的作用

charlie88

（1）高温鼓风（High temperature of blast）

增加鼓入高炉中空气的温度，可以减少焦炭的消耗，增加生铁产量。其原理甚为简单。因为加热空气，空气的显热（Sensible heat）增高，于鼓入高炉后，利用空气中之显热可以取代一部分由焦炭燃烧所发生之热量，亦即减少炉中碳（Carbon）之消耗量。自1817年J.B. Neilson首先采用热风以来，至1955年热风温度已升高到500～800℃。近年大型高炉更多将用热风温度1000℃以上；更配合水蒸汽的添加，辅助燃料的喷入，以求大量节省高炉焦炭的用量。


（2）调湿鼓风（Moisture addition for blast）

由于鼓风的温度近年已有相当程度的提高，因此在鼓入高炉中的热风中添加较多量的水蒸汽已成为可能。

当热风鼓入高炉后，热风中之水分，在鼓风口附近高温区，急速被周围的焦炭所还原而分解，为一吸热反应。就此而言，焦炭的消耗量增高，但生成多量的还原性气体CO及H2；尤其是H2气体在高温时为比CO气体更强之还原剂，能使铁矿石之还原加速，高炉的生产能力增加。故就整个高炉而言，每吨生铁所消耗的焦炭量反而可以减低，单位时间的生铁产量增加。当然为了补偿鼓风中水分在鼓风口前的分解吸热，送风的温度也应对应提高。

一般鼓风中的水蒸汽添加量大约在20~35g/Nm3之间。

（3）氧气富化鼓风（Oxygen enrichment）

氧气富化鼓风于二次大战之后迅速发展。由于氧气炼钢方法的发展，导至氧气生产的大量化，伴随氧气价格的下降。空气中原含有约79％的N2气体，21％O2气体，而事实上鼓入高炉热风中真正发生化学反应的只是氧气。如增加氧气在热风中的比例，则在同一气体发生量下CO气体浓度大，一氧化碳还原效率增加。虽然在单位时间内，焦炭比例增加，但就总结果而言，因生产率提高，单位生铁所须之焦炭反稍可减低。根据日本高炉实际操作报告，热风中，氧气富化率每增加1％，产量约平均可增加4.8％。至于目前高炉操作氧气富化的添加量大约在2％以下。

（4）辅助燃料的喷入（Injection of Auxiliary fuel）

高炉热风温度的提升，及冶金焦炭的缺乏，导致高炉中喷入辅助燃料技术的发展。理论上在高炉鼓风时，于鼓风口附设一喷管（Injecting lance）将含氢的辅助燃料伴随热风一起吹入高炉燃烧带中反应生成大量的还原性气体CO+H2可节省焦炭之消耗。目前世界各国所采用的辅助燃料大都为重油，煤焦油、天然气、炼焦炉气（Coke-oven gas）、粉煤（Pulverized coal）等。一般多采用重油喷入，通常每喷入一公斤的油，大约可节省1.0～1.6公斤的焦炭，视操作条件及喷入量多寡而不同。理论上最大的喷油量，对每生产一吨生铁而言约为300公斤左右。也就是说，所有鼓入高炉中的热风中的氧气全部只用来气化燃油生成CO及H2。但事实上在高炉操作中，此为不可能达到的，因燃油喷入在燃烧带造成强吸热现象，喷入量过多，炉内温度大降，此时反将耗用更多的焦炭来维持高炉熔解区必需之温度。今日世界上各新式高炉燃油喷入量，通常亦仅在20～80公斤/吨生铁之间。

薛浦其

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