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兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐與單排風(fēng)口沖天爐
特點(diǎn)與效果的比較
  兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐（簡稱大雙沖天爐），是指具有兩排風(fēng)口，且兩排風(fēng)口之間的距離適當(dāng)加大（較一般兩排風(fēng)口或三排風(fēng)口的排距為大）；又由于風(fēng)箱中設(shè)有隔板，可籍閥門予以分別調(diào)節(jié)上下兩排風(fēng)口送風(fēng)量的沖天爐。由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，爐內(nèi)的底焦燃燒過程與溫度分布，都產(chǎn)生了顯著的變化，改善提高了沖天爐熔煉的綜合效果，是中華人民共和國在五十年代末創(chuàng)建的一種新型爐型。自從兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐問世以來，單排風(fēng)口沖天爐已逐步淘汰，已較少應(yīng)用。現(xiàn)將兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐與單排風(fēng)口沖天爐從理論與實(shí)踐上加以分析與比較。
一、兩種爐型底焦燃燒過程的不同
  沖天爐的燃料絕大多數(shù)是用焦炭（當(dāng)然也有用煤粉、天然氣為燃料的，本文主要講焦炭的燃燒），眾所周知，焦炭的化學(xué)反應(yīng)是：
C+O2=CO2    …… ① 氧氣充分時(shí)，完全燃燒反應(yīng)
C+O2=2CO   …… ② 氧氣不足時(shí)，不完全燃燒反應(yīng)
2CO+O2=2CO2…… ③ CO再燃燒的燒盡反應(yīng)
C+O2=2CO   …… ④高溫缺氧時(shí)的還原反應(yīng)
單排風(fēng)口沖天爐內(nèi)底焦的燃燒見圖1：

                              CO2（%）                                         爐溫t×100（℃）
                           a）爐氣成分分布                                       b）爐溫分布
  圖1 單排風(fēng)口沖天爐爐氣分布和爐溫分布圖
由圖1可見，新鮮的空氣經(jīng)風(fēng)口進(jìn)入沖天爐內(nèi)后，碳與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成二氧化碳，部份生成一氧化碳。隨著燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，爐氣中的氧逐漸消失，CO2濃度增加，爐溫也隨之上升。從空氣與焦碳接觸的位置開始，至爐氣中自由氧基本消失，CO2濃度到達(dá)^大值為止，這一區(qū)間稱為“氧化帶”。爐氣經(jīng)氧化帶繼續(xù)上升，在高溫缺氧的情況下，使C+CO2=2CO的還原反應(yīng)得以發(fā)展，CO2濃度開始逐漸減少，CO的濃度逐漸增加，爐溫逐漸降低。從氧化帶頂面至爐氣中CO2還原反應(yīng)基本結(jié)束的位置，這一區(qū)間稱為“還原帶”。
  兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐內(nèi)焦炭的燃燒見圖2：

                             CO2（%）                                       爐溫t×100（℃）
                          a）爐氣成分分布                                     b）爐溫分布
  圖2 兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐爐氣分布和爐溫分布圖
  由圖2可見：兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐內(nèi)，新鮮空氣經(jīng)第一排風(fēng)口（或稱下排風(fēng)口）進(jìn)入沖天爐內(nèi)后，同單排風(fēng)口沖天爐一樣，形成第一個(gè)燃燒帶（燃燒帶即氧化帶和還原帶的統(tǒng)稱）。而當(dāng)?shù)谝粋€(gè)燃燒帶中氧氣逐漸稀薄時(shí)，第二排風(fēng)口（或稱上排風(fēng)口）又送入一定量的空氣，從而又形成第二個(gè)燃燒帶。因此，在爐內(nèi)形成了二個(gè)氧化帶和二個(gè)還原帶。圖2中所示的CO2和CO分布曲線，是這二個(gè)氧化帶和二個(gè)還原帶疊加以后的實(shí)際分布曲線。由圖中可見，CO2和CO都有二個(gè)“鼻子”（形像話的稱謂）。這兩個(gè)“鼻子”是兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐的顯著特征。也正因?yàn)槎趸夹纬闪硕€(gè)“鼻子”。所以，沖天爐內(nèi)溫度分布曲線也形成了二個(gè)“鼻子”。這二個(gè)“鼻子”正是兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐能提高鐵液溫度的根本原因，這是單排風(fēng)口沖天爐無法實(shí)現(xiàn)的。這也是我們對兩種送風(fēng)方式進(jìn)行比較的依據(jù)。
二、兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐和單排風(fēng)口沖天爐效果比較：
1、兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐的燃燒過程，在沖天爐內(nèi)形成了二個(gè)燃燒帶疊加的爐氣分布曲線，決定了爐內(nèi)有二個(gè)“鼻子”的溫度分布曲線。這條曲線有兩個(gè)特點(diǎn)：①說明燃燒帶拉長了，也就是金屬爐料開始熔化的位置提高了，從而鐵液受到過熱的距離拉長了；②爐溫分布的兩個(gè)“鼻子”說明爐內(nèi)溫度的高溫峰值提高了，即鐵液受到的加熱溫度提高了，這就使鐵液^終的溫度提高了。這是單排風(fēng)口沖天爐達(dá)不到的。
根據(jù)大量的實(shí)踐數(shù)據(jù)，國內(nèi)外一致認(rèn)為，兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐與單排風(fēng)口沖天爐相比具有：
① 鐵液出爐溫度高。當(dāng)焦耗相同時(shí)，鐵液溫度提高45~50℃（美、英）、30~50℃（中國）。
② 當(dāng)鐵液溫度相同時(shí)，焦耗可減少20~30%（美）、20~32%（英）、20~30%（中國）。
③當(dāng)鐵液溫度相同時(shí)，熔化率提高11~23%（美）、20~32%（英）、15~20%（中國）。
④ 鐵液含碳量提高，硅、錳燒損接近。
⑤ 爐襯局部浸蝕深度小于單排，侵蝕高度大于單排（水冷無爐襯時(shí)此特點(diǎn)不存在）。
2、兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐對焦炭的質(zhì)量要求相對寬松了。沖天爐熔煉中講究風(fēng)量平衡，即送風(fēng)量不可過大，也不可過小，應(yīng)該適當(dāng)。過大或過小都會(huì)造成熔煉綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的負(fù)面影響。因此，沖天爐熔煉時(shí)一定要注意考核送風(fēng)強(qiáng)度，即爐膛風(fēng)口區(qū)單位截面積上的送風(fēng)量。單排風(fēng)口沖天爐風(fēng)口少，為了達(dá)到一定的送風(fēng)強(qiáng)度，則勢必增加單個(gè)風(fēng)口直徑，又勢必影響空氣的射流速度，減少空氣向爐膛的穿透深度。為彌補(bǔ)此特點(diǎn)，則必須提高送風(fēng)壓力或增大焦炭塊度，因此，對焦炭質(zhì)量的要求提高。兩排風(fēng)口時(shí)，風(fēng)口數(shù)量多，單個(gè)風(fēng)口的直徑適中，對風(fēng)壓的要求及焦炭塊度要求相對說要寬松許多。同時(shí)，由于兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐上排及下排風(fēng)口可以根據(jù)焦炭質(zhì)量適當(dāng)調(diào)節(jié)送風(fēng)量，即上、下排風(fēng)口風(fēng)量分配比可以不同，可以按等置（上、下排進(jìn)風(fēng)量相等）、順置（下排風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量大，上排風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量小）、倒置（下排風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量小，上排風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量大）來適當(dāng)控制，以配合焦炭的質(zhì)量（塊度、固定含炭量等）靈活應(yīng)用。
3、兩排大間距雙層送風(fēng)沖天爐較單排風(fēng)口沖天爐操作方便，容易掌握控制。