高爐風(fēng)口風(fēng)速

高爐風(fēng)口風(fēng)速合理風(fēng)速的理論依據(jù)

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得到的國(guó)內(nèi)43座高爐的風(fēng)速與高爐容積關(guān)系圖，由圖可知，容積小于2　000m3的高爐，風(fēng)速一般在100～220m/s之間，而容積在3　000m3 以上的大型高爐，其風(fēng)速一般在230～300m/s之間。

不同容積的高爐所要求的風(fēng)速范圍是不同的，所以有必要弄清楚合理風(fēng)速與高爐爐缸直徑的關(guān)系。

高爐的合理風(fēng)速隨著高爐爐缸直徑的增大而增大，因此可適用于不同高爐風(fēng)速的比較，特別是原燃料條件接近的不同高爐或同一高爐的不同爐役間的比較，共計(jì)81組數(shù)據(jù)，其中包括同一座高爐不同時(shí)期的風(fēng)速數(shù)據(jù)、相同爐缸直徑的不同高爐的風(fēng)速數(shù)據(jù)以及不同爐缸直徑高爐的風(fēng)速數(shù)據(jù)，可以看出，實(shí)際風(fēng)速是隨著爐缸直徑的增大而增大的。不過，實(shí)際風(fēng)速的確定還受到其他因素的影響，有文獻(xiàn)指出，中小高爐的實(shí)際風(fēng)速也可以達(dá)到300m/s的水平。實(shí)踐證明，在保證高爐穩(wěn)定順行的前提下，適當(dāng)提高風(fēng)速可以提高高爐的“抵抗力”，即高爐抵抗各種異常爐況的能力，有利于提高鐵水質(zhì)量和產(chǎn)量。

高爐風(fēng)口風(fēng)速影響風(fēng)速的其他因素

1.原燃料條件

在送風(fēng)制度一定的情況下，原燃料條件好，即爐料的強(qiáng)度高，品位高，渣量少，則高爐透氣性越好，從而降低了料柱對(duì)煤氣流的阻力，使?fàn)t料的有效質(zhì)量增加，風(fēng)壓越低，氣流越易擴(kuò)散，為維持原有的風(fēng)口回旋區(qū)的大小就必須適當(dāng)?shù)靥岣唢L(fēng)速；相反，原燃料條件不好時(shí)，只能維持較小的風(fēng)速，否則爐況將不順；但是，當(dāng)原燃料條件很好，甚至達(dá)到一定程度時(shí)，它對(duì)風(fēng)速的影響將不明顯。

2.風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓及風(fēng)口面積對(duì)風(fēng)速的影響

通過計(jì)算實(shí)際風(fēng)速可以知道，實(shí)際風(fēng)速與風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓及風(fēng)口面積有關(guān)系。其中，與風(fēng)量的關(guān)系最為緊密，鼓風(fēng)量增加時(shí)，風(fēng)速增大，反之亦反。

雖然當(dāng)風(fēng)量增加時(shí)，風(fēng)壓也會(huì)增加，但其幅度遠(yuǎn)小于風(fēng)量的影響。風(fēng)溫對(duì)于風(fēng)速的影響也相對(duì)較小，風(fēng)溫增加時(shí)，風(fēng)速是增大的。風(fēng)口面積對(duì)于風(fēng)速的影響是比較明顯的，同樣鼓風(fēng)條件下，風(fēng)口總面積越小，單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)口截面通過的風(fēng)量越多，即平均鼓風(fēng)速度也越大，通過改變風(fēng)口面積來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)速度也是調(diào)整送風(fēng)制度的重要手段之一。

3.冶煉強(qiáng)度對(duì)風(fēng)速的影響

風(fēng)速是隨著冶煉強(qiáng)度的提高而降低的。因?yàn)楫?dāng)冶煉強(qiáng)度提高時(shí)，風(fēng)量增加，加速了風(fēng)口前碳素的燃燒反應(yīng)，使風(fēng)口回旋區(qū)增大，中心過吹，甚至形成中心管道，煤氣流的初始分布不合理，煤氣利用率下降，爐況不順。因此，為了維持合適的回旋區(qū)長(zhǎng)度并保持合理的初始煤氣流分布，需要降低風(fēng) 速。

1.判斷風(fēng)速的方法

判斷風(fēng)速是否在合理范圍內(nèi)，除了理論計(jì)算外，還可以根據(jù)觀察各種現(xiàn)象并結(jié)合相關(guān)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行合理判斷。

2.調(diào)節(jié)風(fēng)速的方法

調(diào)節(jié)風(fēng)速的前提是必須保證高爐穩(wěn)定、順行，初始煤氣流分布合理，爐缸熱制度良好等。在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中，合理風(fēng)速將使高爐的透氣（液）性、熱負(fù)荷、料速、軟熔帶得到有效的控制，有效防止?fàn)t缸堆積，確保高爐的穩(wěn)定、順行、低耗及長(zhǎng)壽，因此有必要對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)速的具體方法進(jìn)行研究。

由于大高爐爐缸直徑大，在相同風(fēng)量情況下，必須要靠縮小風(fēng)口面積提高風(fēng)速來強(qiáng)制吹透中心，減少爐缸中心死焦堆數(shù)量，解決中心死焦堆渣鐵滯留率高的問題，有利于提高爐缸中心熱量，從而改善整個(gè)爐缸的熱交換條件，提高爐缸的蓄熱能力，根本上解決爐缸渣鐵物理熱不足問題，有效提高爐缸活性。

但是，若送風(fēng)面積調(diào)整過小，在風(fēng)量不變的條件下，實(shí)際風(fēng)速將大大增加，勢(shì)必造成爐缸中心過吹，煤氣利用率下降，燃料比上升，指標(biāo)下降等，在這方面萊鋼做了很多努力。

綜上所述，生產(chǎn)條件發(fā)生變化時(shí)，通過改變風(fēng)口面積來調(diào)整風(fēng)速的方法是切實(shí)可行的，但是需要足夠時(shí)間的嘗試與探索，從而得到最適合高爐生產(chǎn)的風(fēng)口面積，即找到高爐所能適應(yīng)和接受的合理風(fēng)速，做到吹透中心，而不是吹過中心，在保證爐缸活性的同時(shí)，也保證了爐況的穩(wěn)定順行，改善煤氣利用率，降低焦比，提高產(chǎn)量，優(yōu)化各項(xiàng)高爐生產(chǎn)指標(biāo)。

煉鐵生產(chǎn)猶如咽喉一般，對(duì)于整個(gè)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的物流平衡是非常重要的，高爐煉鐵生產(chǎn)要求爐況穩(wěn)定順行、煤氣流分布合理以及爐缸工作良好。其中，煤氣流分布更是核心，尤其是初始煤氣流分布，不僅決定了爐缸的活性狀態(tài)，還時(shí)刻影響著高爐的穩(wěn)定順行。而眾所周知，合理的煤氣流分布與燃燒帶是息息相關(guān)的，而鼓風(fēng)速度是決定燃燒帶大小和形狀的重要因素之一。尤其是對(duì)于爐缸直徑在10m以上的大型高爐，控制與調(diào)節(jié)風(fēng)速是保持爐缸活躍的必要條件之一，也是保證高爐穩(wěn)定順行的根本方法之一，深入研究高爐風(fēng)速范圍對(duì)于指導(dǎo)高爐冶煉具有深遠(yuǎn)的意義 。

風(fēng)口回旋區(qū)的長(zhǎng)度對(duì)高爐內(nèi)煤氣流和溫度場(chǎng)的分布有極其重要的影響，若回旋區(qū)長(zhǎng)度過小，則造成初始煤氣流分布偏向邊緣，爐缸中心氣流減弱，爐缸活性降低，導(dǎo)致爐缸中心堆積；反之則造成中心過吹，造成爐缸邊緣堆積。所以對(duì)于任何一座高爐，不論冶煉條件如何，都有一個(gè)合理的風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度范圍，超出這個(gè)范圍，無論如何調(diào)劑，也不能保證爐缸活性正常、爐況穩(wěn)定。而根據(jù)風(fēng)口回旋區(qū)的定義可知，風(fēng)速是決定回旋區(qū)長(zhǎng)度的重要因素之一。因此合理風(fēng)速的定義就是：在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，能夠保持合理的風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度并確保高爐穩(wěn)定順行的鼓風(fēng)速度。

1.通過論述鼓風(fēng)速度與風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度的關(guān)系，提出了合理風(fēng)速的概念，即在保證高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的前提下，根據(jù)生產(chǎn)條件變化，風(fēng)速應(yīng)在一個(gè)合適的范圍內(nèi)波動(dòng)。證明了風(fēng)速隨爐缸直徑的增大而增大的關(guān)系；論證了風(fēng)速受到原燃料質(zhì)量、部分送分參數(shù)及冶煉強(qiáng)度等因素影響的具體原因及變化趨勢(shì)。

2.對(duì)高爐在正常和異常風(fēng)速條件下生產(chǎn)所產(chǎn)生的各種直觀現(xiàn)象和儀表變化進(jìn)行了說明，針對(duì)這些現(xiàn)象就可以判斷出實(shí)際風(fēng)速是否在合理范圍內(nèi)，是過大還是過小，可以幫助高爐操作者進(jìn)行合理的判定，盡早采取相應(yīng)措施。事實(shí)證明，通過改變風(fēng)口面積來調(diào)整風(fēng)速的方法是切實(shí)可行，但是需要足夠時(shí)間的嘗試與探索。

3.高爐生產(chǎn)要以生產(chǎn)條件為基本導(dǎo)向，以煤氣流分布合理為基本思想，以控制風(fēng)速為基本手段，以爐缸活躍為基本要求，以高爐長(zhǎng)期的穩(wěn)定順行為基本目標(biāo)，這樣才能實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)的“高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽”的總方針 。2100433B

常用的風(fēng)速計(jì)類型還有：利用被加熱物體的散熱率與風(fēng)速相關(guān)原理制成的熱線風(fēng)速計(jì)；利用聲波傳布速度受風(fēng)速影響因而增加和減低原理制成的超聲波風(fēng)速表。 2100433B

每日的10分鐘平均最大風(fēng)速和瞬間極大風(fēng)速是地面氣象觀測(cè)的項(xiàng)目。其中，每日的10分鐘平均最大風(fēng)速(也稱日10分鐘最大風(fēng)速)資料多取自EL型電接風(fēng)向風(fēng)速儀或EN型風(fēng)數(shù)據(jù)處理儀；每日的瞬間極大風(fēng)速(也稱日極大風(fēng)速)資料多取自EN型風(fēng)數(shù)據(jù)處理儀、或達(dá)因測(cè)風(fēng)儀、或其它新型的測(cè)風(fēng)設(shè)備。

從地面氣象觀測(cè)的規(guī)定可知，平均風(fēng)速實(shí)際上是一段時(shí)間內(nèi)瞬間風(fēng)速的平均，一段時(shí)間內(nèi)的瞬間風(fēng)速越大則平均風(fēng)速也愈大。因此，平均最大風(fēng)速與瞬間極大風(fēng)速有一定的關(guān)系或有因果的關(guān)系。

評(píng)估10分鐘平均最大風(fēng)速和極大風(fēng)速記錄正確性的客觀方法：

( 1) 以日極大風(fēng)速資料為 Y、日10 分鐘最大風(fēng)速為 X , 建立回歸方程和評(píng)估方程。多站用的評(píng)估方程( 如全省通用) , 用多站的資料進(jìn)行回歸分析; 單站用的評(píng)估方程, 則可用單站或同類儀器站的資料分析會(huì)更為準(zhǔn)確。

( 2) 使用評(píng)估方程進(jìn)行資料準(zhǔn)確性的審核。把實(shí)際觀測(cè)到的日10分鐘最大風(fēng)速值代入評(píng)估方程, 以計(jì)算出的 Y 值估計(jì)量與日極大風(fēng)速實(shí)測(cè)記錄比較, 若超出 95% 預(yù)報(bào)置信估計(jì)區(qū)間的, 應(yīng)把日 10 分鐘最大風(fēng)速和日極大風(fēng)速記錄作為可疑記錄處理, 對(duì)這兩記錄作進(jìn)一步的檢查, 人工判別其是否準(zhǔn)確。

( 3) 把通用的評(píng)估方程寫入地面氣象報(bào)表審核程序中, 以日極大風(fēng)速值在95% 預(yù)報(bào)置信估計(jì)區(qū)間以外作為記錄疑誤提示的一個(gè)指標(biāo), 實(shí)現(xiàn)對(duì)日10分鐘最大風(fēng)速與極大風(fēng)速記錄準(zhǔn)確性的客觀判別。

對(duì)極大風(fēng)速或10分鐘最大風(fēng)速的數(shù)據(jù)估計(jì)：

(1) 當(dāng)日10分鐘最大風(fēng)速記錄正常、日極大風(fēng)速缺測(cè), 而在業(yè)務(wù)、服務(wù)、氣候評(píng)價(jià)等工作中又需要估計(jì)極大風(fēng)速數(shù)值時(shí)( 如臺(tái)風(fēng)過程出現(xiàn)日極大風(fēng)速值缺測(cè)) , 可以通過評(píng)估方程求出日極大風(fēng)速值的估計(jì)值。

(2) 當(dāng)日極大風(fēng)速值記錄正常、日10分鐘最大風(fēng)速缺測(cè), 也可以通過評(píng)估方程得出10分鐘最大風(fēng)速估計(jì)值( 最好重新建立評(píng)估方程，把10分鐘最大風(fēng)速為 Y, 極大風(fēng)速為 X , 取 8 個(gè)站的資料進(jìn)行回歸分析，得到回歸評(píng)估方程為：最大風(fēng)速 Y = 086 0502±1.50) 。

啟動(dòng)風(fēng)速啟動(dòng)風(fēng)速測(cè)量原理

杯式風(fēng)速傳感器中，風(fēng)杯組件由3個(gè)半球形或拋物錐形的空心杯殼構(gòu)成，并固定在互成120°的支架上。風(fēng)杯的凹面順著一個(gè)方向排列，可在風(fēng)壓的作用下旋轉(zhuǎn)。杯式風(fēng)速傳感器的旋轉(zhuǎn)軸上存在摩擦力，使風(fēng)杯恰好克服該摩擦力，由靜止恰好變?yōu)檫B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最低氣流速度稱為杯式風(fēng)速傳感器的啟動(dòng)風(fēng)速。

啟動(dòng)風(fēng)速實(shí)際使用中的問題

（1） 傳感器安裝在海邊等地區(qū)，受腐蝕性海風(fēng)的影響，軸承容易被腐蝕，出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；

（2） 傳感器安裝在酸雨頻發(fā)地區(qū)，容易出現(xiàn)儀器銹蝕，風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)不暢；

（3） 傳感器在溫度較低環(huán)境下，軸承內(nèi)機(jī)油冷凍，導(dǎo)致風(fēng)杯無法旋轉(zhuǎn)。

啟動(dòng)風(fēng)速影響因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

此處影響因素試驗(yàn)為海風(fēng)、酸雨和沙塵三方面的測(cè)試。

試驗(yàn)1 ：測(cè)試海風(fēng)對(duì)風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速的影響。取下廣西北海潿洲島自動(dòng)氣象站的風(fēng)速傳感器和全新出廠的風(fēng)速傳感器作啟動(dòng)風(fēng)速對(duì)比試驗(yàn)。廣西北海潿洲島自動(dòng)氣象站位于海島上，常年受海風(fēng)影響。

試驗(yàn)2 ：測(cè)試酸雨對(duì)風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速的影響。為了排除酸雨以外的因素對(duì)本試驗(yàn)的影響，本文采用給風(fēng)速傳感器澆淋弱酸性液體的方法，模擬酸雨環(huán)境。每個(gè)月給同一個(gè)全新風(fēng)速傳感器澆淋弱酸性液體一次，持續(xù)半年。將此傳感器作為受酸雨影響的風(fēng)速傳感器與全新風(fēng)速傳感器作啟動(dòng)風(fēng)速對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn) 3 ：測(cè)試沙塵對(duì)風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速的影響。取下廣西桂林柘木鄉(xiāng)自動(dòng)氣象站的風(fēng)速傳感器和全新出廠的風(fēng)速傳感器作啟動(dòng)風(fēng)速對(duì)比試驗(yàn)。廣西桂林柘木鄉(xiāng)自動(dòng)氣象站位于市郊的鄉(xiāng)村道路旁，常年受道路沙塵、霾的影響。

試驗(yàn)1 、2、3在不同時(shí)段進(jìn)行試驗(yàn)，互不關(guān)聯(lián)。同一試驗(yàn)內(nèi)，兩個(gè)風(fēng)速傳感器在相近的時(shí)段內(nèi)測(cè)試，以求令其處于一致的測(cè)量環(huán)境。同一試驗(yàn)內(nèi)的一個(gè)風(fēng)速傳感器獲得一組數(shù)據(jù)后，更換另一傳感器。如此循環(huán)5回，獲得兩個(gè)風(fēng)速傳感器 5 組對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)。

受惡劣探測(cè)環(huán)境影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速值，比全新出廠風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速值約高1~3倍。其中，受海風(fēng)和酸雨影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速約為1.5m/s和1.0m/s ，全新風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速約為0.5m/s 。受海風(fēng)和酸雨影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速之所以大于全新風(fēng)速傳感器，在于海風(fēng)的風(fēng)力大、濕度大、含鹽堿量高，酸雨帶有酸性物質(zhì)，它們對(duì)鐵鋁合金制成的風(fēng)速傳感器有較強(qiáng)的腐蝕性。近距離轉(zhuǎn)動(dòng)海邊取下的風(fēng)速傳感器，能夠聽到有磨損后的異響。觀察受酸雨影響的風(fēng)速傳感器，能夠看到一些間隙有銹蝕。長(zhǎng)期的腐蝕環(huán)境，增大了風(fēng)速傳感器軸承等風(fēng)速傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦系數(shù)，令受海風(fēng)影響和酸雨影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速偏大。

受沙塵影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速約1.0m/s，大于全新風(fēng)速傳感器的啟動(dòng)風(fēng)速。觀察受沙塵影響的風(fēng)速傳感器，其外表面附著有沙塵沉積后的污垢。風(fēng)速傳感器風(fēng)杯的旋轉(zhuǎn)，并不是處于一個(gè)完全密閉的環(huán)境。沙塵勢(shì)必會(huì)進(jìn)入風(fēng)速傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，沙塵沉積后的污垢，讓部分轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)不夠順暢，增大了受沙塵影響的風(fēng)速傳感器啟動(dòng)風(fēng)速。

啟動(dòng)風(fēng)速解決方法

為了獲得更準(zhǔn)確的風(fēng)速氣象資料，可以做兩方面工作： ① 對(duì)探測(cè)環(huán)境較差的自動(dòng)氣象站啟動(dòng)風(fēng)速氣象資料作出定性修正。 ② 加強(qiáng)探測(cè)環(huán)境較差自動(dòng)氣象站的計(jì)量校準(zhǔn)和儀器維護(hù)。