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为优化热风炉设计,建立了热风炉蓄热室内传热过程的数学模型,制作了应用程序软件,探讨了不同的格子砖物性参数,如导热系数、比热容和密度等对格子砖温度场分布、气体温度分布以及格子砖蓄热量和放热量的影响。研究结果表明:设计热风炉时要综合考虑各种影响因素对气体和格砖温度分布的影响;格砖的温度梯度沿着径向在逐渐减小,设计热风炉时应选择合适的格砖厚度;增大格砖导热系数和单纯增加格砖的密度和比热容都会导致风温更低也更不稳定,但是只要延长燃烧时间能充分发挥蓄热室的蓄热容和稳定送风能力;格砖热物性的影响程度随格砖增大而减小。

同时提高热风温度是增加高炉喷煤、降低成本的主要手段,从理论燃烧温度、加热面积、热风炉的合理结构设计和操作4方面来讨论提高热风温度的途径,分析了国内各种燃烧器的优缺点及各种可供选择的热风炉预热方案。同时讨论了烟气和冷风分配技术及消除热应力的方法,以便热风炉能达到1200℃以上风温和10年以上寿命。总结说提高高炉风温不仅直接影响生铁产品的产量和质量,而且是高炉提高煤比(增加喷煤量)和降低燃料比(焦比)的重要措施之一。从热工角度初步分析了高炉热风炉的热工行为;在此基础上,根据热工炉窑3类变量之间的关系,系统分析了热风炉结构参数和操作参数对其出口风温的影响;指出了如何从结构参数和操作参数上提高高炉热风炉风温。