[科普中國(guó)]-富氧率

近年來(lái)，大型高爐的鼓風(fēng)一般要求進(jìn)行富氧。富氧鼓風(fēng)的重要意義在于提高高爐的利用系數(shù)。富氧控制就是將摻入鼓風(fēng)中的氧量維持在生產(chǎn)所要求的數(shù)值上。富氧的多少可用富氧量或富氧率表示。

富氧量就是摻入鼓風(fēng)中的氧氣含量。

而富氧率是以百分?jǐn)?shù)表示的鼓風(fēng)中空氣的含氧量高于大氣的含氧量的多少。1

術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介富氧率是指富氧在鼓風(fēng)中氧氣含量增加的百分?jǐn)?shù)。

我們知道大氣的含氧量約為21%，而富氧鼓風(fēng)中的含氧量可表示為：

富氧鼓風(fēng)含量的比例：

設(shè)富氧率為x，則根據(jù)富氧率的含意，有：

即

式中 FA——鼓風(fēng)中的空氣流量，；

Fo——鼓風(fēng)中加入的氧氣流量，。

富氧鼓風(fēng)一種高爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)。在高爐大氣鼓風(fēng)中加入工業(yè)氧，以提高鼓風(fēng)含氧濃度，強(qiáng)化風(fēng)口區(qū)燃料燃燒，從而提高生鐵產(chǎn)量。2

富氧鼓風(fēng)的方法主要有兩種：

一種是從鼓風(fēng)機(jī)吸入口加入低壓氧氣，其優(yōu)點(diǎn)是氧氣不用專門氧壓機(jī)加壓，可節(jié)約投資與電耗，高爐操作方便;其缺點(diǎn)是需設(shè)高爐專用制氧機(jī)，氧漏損較多，該方法在前蘇聯(lián)普遍采用。

另一種是采用高壓供氧即工業(yè)氧通過(guò)加壓后直接加入高爐管道內(nèi)，其優(yōu)點(diǎn)是可與煉鋼用氧聯(lián)網(wǎng)，保持制氧機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行，比較經(jīng)濟(jì)，但需增設(shè)氧壓機(jī)加壓，投資多，電耗高。

最近一些國(guó)家正在研究發(fā)展高爐氧煤燃燒器，即將工業(yè)氧通過(guò)氧煤燃燒器送入，與噴吹煤粉有效混合，實(shí)現(xiàn)充分燃燒和大量噴吹煤粉。

作用簡(jiǎn)介提高富氧率能夠提高高爐產(chǎn)量。3

富氧的作用在于不但能提高風(fēng)口前的燃燒溫度，而且由于風(fēng)口前燃燒溫度提高使得單位燃燒產(chǎn)物的熱含量提高。

提高富氧率更重要的是能夠提高鼓風(fēng)中的氧氣含量，減少單位生鐵的入爐風(fēng)量，致使單位生鐵燃燒產(chǎn)物的熱量減少。降低燃料比使單位生鐵鼓風(fēng)量的降低也有富氧的作用。

由于入爐風(fēng)量的減少和鼓風(fēng)氧氣濃度的增加，爐腹煤氣中的CO 濃度提高，從而提高了單位體積和單位生鐵的爐腹煤氣的熱能和化學(xué)能。

既滿足冶煉單位生鐵熱能和化學(xué)能的需要，又為降低單位生鐵需要的爐腹煤氣量創(chuàng)造條件。提高利用系數(shù)的關(guān)鍵因素還是經(jīng)常強(qiáng)調(diào)的提高高爐煤氣的通過(guò)能力和如何充分利用透氣能力。

大小確定富氧鼓風(fēng)是高護(hù)強(qiáng)化冶煉的有效措施之一。富氧率則是富氧鼓風(fēng)高爐的一個(gè)重要工藝指標(biāo)，它是計(jì)算高爐強(qiáng)化后冶煉工藝變化（諸如冶煉強(qiáng)度、煤氣發(fā)生量、理論燃燒溫度等） 的基本參數(shù)。4

富氧鼓風(fēng)后，風(fēng)中氧含量增加，氮含量減少，對(duì)同樣體積的鼓風(fēng)，則可以多燒碳素，因而高爐冶煉強(qiáng)度提高、產(chǎn)量增加。尤其是近年來(lái)煉焦煤資源短缺，焦?fàn)t老化，新建焦?fàn)t投資大、污染環(huán)境，焦炭?jī)r(jià)格上漲，使得高爐噴煤技術(shù)得以迅速發(fā)展。

富氧改善了噴吹煤粉的燃燒條件，有利于提高煤粉的燃燒率和置換比，同時(shí)富氧和噴煤對(duì)高爐冶煉的影響在很多方面是互補(bǔ)的，二者的有利配合對(duì)高爐整體運(yùn)行水平的提高起著極其重要的作用5。尤其是富氧能彌補(bǔ)噴吹煤粉對(duì)理論燃燒溫度降低的影響，能保持理論燃燒溫度在合適的水平上，所以富氧鼓風(fēng)成為高爐配合煤粉噴吹和強(qiáng)化冶煉的重要調(diào)節(jié)手段。

但是富氧率必須控制在適宜水平上，才能實(shí)現(xiàn)富氧和噴煤的有利配合，并為高爐生產(chǎn)增加效益。

（2）高爐富氧要從工藝和經(jīng)濟(jì)效益2個(gè)方面綜合考慮。既要服從工藝需求，又要使富氧效益最大化。高爐可以利用日常操作調(diào)劑參數(shù)，方便地確定高爐維持適宜理論燃燒溫度的最佳富氧率。

（2）噴吹煤粉是當(dāng)今鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本、高效益、清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向。隨噴煤量增加，富氧成為保證煤粉的燃燒率、置換比，提高高爐風(fēng)口前理論燃燒溫度乃至增加產(chǎn)量的有效手段。但對(duì)大多數(shù)國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于氧氣價(jià)格偏高，要特別注意比較基準(zhǔn)增益和富氧增益，當(dāng)富氧增益小于基準(zhǔn)增益或隨富氧率提高富氧增益值較小時(shí)，在風(fēng)口前理論燃燒溫度能夠滿足高爐正常生產(chǎn)的情況下，應(yīng)該控制富氧率在適宜的范圍內(nèi)。

（3）降低氧氣價(jià)格和提高煤焦置換比，可以提高增益臨界富氧率。如果氧氣成本較高，在一定富氧率范圍內(nèi)，隨富氧率增加高爐生產(chǎn)效益將出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。

（4）可以設(shè)置一定的生產(chǎn)條件，在不影響正常生產(chǎn)的情況下，確定相應(yīng)高爐富氧增益的最高富氧氣體價(jià)格，為使高爐更好地創(chuàng)益生產(chǎn)提供參考。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張磊 - 副教授 - 西南大學(xué)