燃燒期

燃燒期是熱風爐一個工作周期的一部分。在燃燒期中，氣體燃料在熱風爐的燃燒器中燃燒產生的高溫煙氣從熱風爐格子磚的孔洞中通過，把熱量傳給格子磚。

燃燒是蓄熱過程，時間越長蓄熱越多，但它受頂溫和煙道溫度的限制。合理的燃燒和送風周期應該根據熱風爐座數、送風方式和高爐所需風溫水平選定。

基本介紹

• 中文名：燃燒期
• 外文名：Combustion period
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：冶金工程
• 套用：熱風爐
• 特點：蓄熱過程

熱風爐

熱風爐，是熱動力機械，於20世紀70年代末在我國開始廣泛套用，它在許多行業已成為電熱源和傳統蒸汽動力熱源的換代產品。熱風爐品種多、系列全，以加煤方式分為手燒、機燒兩種，以燃料種類分為煤、油、氣爐等。

高爐使用熱風冶煉，可使煉鐵工序消耗的燃料量大幅度地降低。熱風爐是一種周期性工作的裝置，它有兩個工作期：燃燒期和送風期，兩個工作期周期地輪換。在燃燒期中，氣體燃料在熱風爐的燃燒器中燃燒產生高溫煙氣，高溫煙氣從熱風爐格子磚的孔洞中通過，把熱量傳給格子磚，煙氣在加熱格子磚的同時，本身的溫度下降，煙氣被格子磚冷卻後，通過煙道管從煙囪排入大氣。從上述內容中可知，格子磚是一種傳熱介質，在把冷風加熱成熱風的過程中，起著極其重作用。

燃燒期簡介

燃料在燃燒室燃燒經過三個階段，即點火延遲期、急燃燒期和後燃燒期。

燃燒室內從火焰中心形成到火焰傳播至燃燒末端的過程叫明顯燃燒期。經過引燃期後火焰中心形成後，即發生火焰傳播現象，火焰面以扭曲近似球面的形狀，不斷地向未燃混合氣推進，使混合氣逐層燃燒釋放出熱量，直至遍及整個燃燒室，這種現象稱為火焰傳播。

確定合理的燃燒、送風周期

熱風爐是燃燒、送風交替循環進行的，一個周期包括燃燒、送風和燃燒與送風轉換操作3部分的時間。轉換操作的時間短而固定，一般為0.17，所要選定的主要是燃燒時間和送風時間。燃燒是蓄熱過程，時間越長蓄熱越多，但它受頂溫和煙道溫度的限制。送風是放熱過程，時間越長，雖然放出的熱量越多，但風溫卻越來越低;而且由於頂溫和煙道溫度降低幅度很大，必須有較長的燃燒時間才能使積蓄的熱量達到下次送風的要求。因此燃燒期與送風期是相互制約的。合理的燃燒和送風周期應該根據熱風爐座數、送風方式和高爐所需風溫水平選定。從風溫水平出發，使送風期內放出的熱量正好能在燃燒期內蓄積起來，既不造成熱量的虧欠，也不至造成達到蓄積熱量要求後的減燒、停燒，使熱風爐的能力得到充分發揮。

例如，當高爐有3座熱風爐時可採用的制度為二燒一送、一燒二送和半交叉並聯。這樣燃燒周期和送風周期就可定為二燒一送時送風周期1h、燃燒周期1.83，半交叉並聯時送風周期1.5h、燃燒周期1.33h，一燒二送由於燃燒周期過短，很少採用。

影響熱風爐燃燒期格子磚溫度分布因素

為最佳化熱風爐設計，提高熱風溫度，建立了熱風爐蓄熱室內傳熱過程的數學模型，設計了應用程式軟體，探討了不同的操作參數如操作制度、操作周期等和高度對格子磚溫度場分布、氣體溫度分布和格子磚蓄熱量的影響。結果表明：煙氣和格子磚的溫度在高度上呈線性變化；通過將單位時間的煤氣量翻倍左右進行強化燃燒的方式可以將燃燒期縮短為原來的一半，並且能使格子磚蓄熱量達到要求的水平；當蓄熱室高度降為原來的79.8%時，其蓄熱量僅為原來的91.9%，但如果在條件允許的情況下同時將燃燒時間延長為原來的1.2倍就可達到原來蓄熱量的96.5%；當周期延長20%蓄熱量增大11.7%，周期延長40%蓄熱量增人1.95%，可見周期的影響是逐漸減小的。

燃燒期格子磚溫度分布規律

中國是鋼鐵大國，卻不是鋼鐵強國。近年來，我國高爐煉鐵技術處於高速發展階段，但是在熱風溫這項技術指標上卻一直停滯不前。國際先進鋼鐵企業的熱風溫度在 1300℃，而我國大部分鋼鐵企業熱風溫度在1100℃以下，這嚴重製約了我國高爐煉鐵技術進步的前進步伐。提高熱風溫度是提高高爐產量降低焦比和能源消耗的有效措施。一般每提高 100℃的風溫可以降低焦比 15～20kg/t 鐵，增加噴煤量約 30kg/t 鐵，所以提高風溫既可以降低焦比，又可以增加噴煤量，從而獲得良好的經濟效益。

郭敏磊等為最佳化熱風爐設計，建立了熱風爐蓄熱室內傳熱過程的數學模型，製作了應用程式軟體，探討了不同的格子磚物性參數如導熱係數、比熱容和密度等對格子磚溫度場分布、氣體溫度分布和格子磚蓄熱量的影響。

主要結論如下：

（1）設計熱風爐時要綜合考慮各種影響因素對氣體和格磚溫度分布的影響，才能使熱風爐利用效率更高。

（2）隨著時間的推進，出口處煙氣和格磚內壁的溫差在逐漸減小，高度上的溫度變化率也在減小並在蓄熱室不同材質格磚的交界面上都存在波動。

（3）格磚的溫度梯度沿著徑向在逐漸減小，設計熱風爐時應計算格磚的燒透深度，如果設計的格磚厚度太大，則格磚被燒透的時間要變長，這樣就浪費了其蓄熱能力。

（4）熱風爐蓄熱室格子磚在燃燒加熱過程中的溫度差主要集中在高度方向上和隨時間的變化上，而在徑向上溫差比較小，本次計算中溫差不超過 3℃。

（5）蓄熱體導熱係數越大，蓄熱體表面和內部的溫度差別就越小，可以迅速地將熱量由表面傳至中心，充分發揮其蓄熱能力，如果條件允許可在增加導熱係數的同時適當增加格磚的厚度，以提高其強度和蓄熱量，增大蓄熱能力，導熱係數還對相同時間條件下的飽和溫度和最終溫度有一定的影響，但影響不大，導熱係數的影響力隨其逐漸增大而減小，因此設計時不要單純考慮增大導熱係數，還要考慮成本因素。

（6）密度和比熱容對氣體和格磚的溫度分布影響十分相似，並且都會使得蓄熱體內外達到飽和溫度的時間都要向後延遲，真正起決定性作用的是密度和比熱容的乘積，我們可以把它稱作單位體積格磚的蓄熱能力，熱風爐的蓄熱是格磚的導熱係數、密度和比熱綜合影響的結果，另外密度和比熱還會一定程度地影響格子磚的溫度傳播速度，它們的影響力也隨其增大而減小。