高爐風口風速合理風速的概念

風口回旋區(qū)的長度對高爐內煤氣流和溫度場的分布有極其重要的影響，若回旋區(qū)長度過小，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。所以對于任何一座高爐，不論冶煉條件如何，都有一個合理的風口回旋區(qū)長度范圍，超出這個范圍，無論如何調劑，也不能保證爐缸活性正常、爐況穩(wěn)定。而根據風口回旋區(qū)的定義可知，風速是決定回旋區(qū)長度的重要因素之一。因此合理風速的定義就是：在一定范圍內波動，能夠保持合理的風口回旋區(qū)長度并確保高爐穩(wěn)定順行的鼓風速度。

煉鐵生產猶如咽喉一般，對于整個鋼鐵企業(yè)生產的物流平衡是非常重要的，高爐煉鐵生產要求爐況穩(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的，而鼓風速度是決定燃燒帶大小和形狀的重要因素之一。尤其是對于爐缸直徑在10m以上的大型高爐，控制與調節(jié)風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，深入研究高爐風速范圍對于指導高爐冶煉具有深遠的意義 。

高爐風口風速合理風速的理論依據

經過統(tǒng)計得到的國內43座高爐的風速與高爐容積關系圖，由圖可知，容積小于2　000m3的高爐，風速一般在100～220m/s之間，而容積在3　000m3 以上的大型高爐，其風速一般在230～300m/s之間。

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

高爐的合理風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81組數據，其中包括同一座高爐不同時期的風速數據、相同爐缸直徑的不同高爐的風速數據以及不同爐缸直徑高爐的風速數據，可以看出，實際風速是隨著爐缸直徑的增大而增大的。不過，實際風速的確定還受到其他因素的影響，有文獻指出，中小高爐的實際風速也可以達到300m/s的水平。實踐證明，在保證高爐穩(wěn)定順行的前提下，適當提高風速可以提高高爐的“抵抗力”，即高爐抵抗各種異常爐況的能力，有利于提高鐵水質量和產量。

高爐風口風速影響風速的其他因素

1.原燃料條件

在送風制度一定的情況下，原燃料條件好，即爐料的強度高，品位高，渣量少，則高爐透氣性越好，從而降低了料柱對煤氣流的阻力，使爐料的有效質量增加，風壓越低，氣流越易擴散，為維持原有的風口回旋區(qū)的大小就必須適當地提高風速；相反，原燃料條件不好時，只能維持較小的風速，否則爐況將不順；但是，當原燃料條件很好，甚至達到一定程度時，它對風速的影響將不明顯。

2.風量、風溫、風壓及風口面積對風速的影響

通過計算實際風速可以知道，實際風速與風量、風溫、風壓及風口面積有關系。其中，與風量的關系最為緊密，鼓風量增加時，風速增大，反之亦反。

雖然當風量增加時，風壓也會增加，但其幅度遠小于風量的影響。風溫對于風速的影響也相對較小，風溫增加時，風速是增大的。風口面積對于風速的影響是比較明顯的，同樣鼓風條件下，風口總面積越小，單位時間內風口截面通過的風量越多，即平均鼓風速度也越大，通過改變風口面積來調節(jié)鼓風速度也是調整送風制度的重要手段之一。

3.冶煉強度對風速的影響

風速是隨著冶煉強度的提高而降低的。因為當冶煉強度提高時，風量增加，加速了風口前碳素的燃燒反應，使風口回旋區(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)長度并保持合理的初始煤氣流分布，需要降低風 速。

1.判斷風速的方法

判斷風速是否在合理范圍內，除了理論計算外，還可以根據觀察各種現(xiàn)象并結合相關儀表數據進行合理判斷。

2.調節(jié)風速的方法

調節(jié)風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。在生產實際當中，合理風速將使高爐的透氣（液）性、熱負荷、料速、軟熔帶得到有效的控制，有效防止爐缸堆積，確保高爐的穩(wěn)定、順行、低耗及長壽，因此有必要對調節(jié)風速的具體方法進行研究。

由于大高爐爐缸直徑大，在相同風量情況下，必須要靠縮小風口面積提高風速來強制吹透中心，減少爐缸中心死焦堆數量，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，若送風面積調整過小，在風量不變的條件下，實際風速將大大增加，勢必造成爐缸中心過吹，煤氣利用率下降，燃料比上升，指標下降等，在這方面萊鋼做了很多努力。

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

1.通過論述鼓風速度與風口回旋區(qū)長度的關系，提出了合理風速的概念，即在保證高爐生產穩(wěn)定順行的前提下，根據生產條件變化，風速應在一個合適的范圍內波動。證明了風速隨爐缸直徑的增大而增大的關系；論證了風速受到原燃料質量、部分送分參數及冶煉強度等因素影響的具體原因及變化趨勢。

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

3.高爐生產要以生產條件為基本導向，以煤氣流分布合理為基本思想，以控制風速為基本手段，以爐缸活躍為基本要求，以高爐長期的穩(wěn)定順行為基本目標，這樣才能實現(xiàn)高爐生產的“高效、優(yōu)質、低耗、長壽”的總方針 。2100433B

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

每日的10分鐘平均最大風速和瞬間極大風速是地面氣象觀測的項目。其中，每日的10分鐘平均最大風速(也稱日10分鐘最大風速)資料多取自EL型電接風向風速儀或EN型風數據處理儀；每日的瞬間極大風速(也稱日極大風速)資料多取自EN型風數據處理儀、或達因測風儀、或其它新型的測風設備。

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

評估10分鐘平均最大風速和極大風速記錄正確性的客觀方法：

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

( 2) 使用評估方程進行資料準確性的審核。把實際觀測到的日10分鐘最大風速值代入評估方程, 以計算出的 Y 值估計量與日極大風速實測記錄比較, 若超出 95% 預報置信估計區(qū)間的, 應把日 10 分鐘最大風速和日極大風速記錄作為可疑記錄處理, 對這兩記錄作進一步的檢查, 人工判別其是否準確。

( 3) 把通用的評估方程寫入地面氣象報表審核程序中, 以日極大風速值在95% 預報置信估計區(qū)間以外作為記錄疑誤提示的一個指標, 實現(xiàn)對日10分鐘最大風速與極大風速記錄準確性的客觀判別。

對極大風速或10分鐘最大風速的數據估計：

(1) 當日10分鐘最大風速記錄正常、日極大風速缺測, 而在業(yè)務、服務、氣候評價等工作中又需要估計極大風速數值時( 如臺風過程出現(xiàn)日極大風速值缺測) , 可以通過評估方程求出日極大風速值的估計值。

(2) 當日極大風速值記錄正常、日10分鐘最大風速缺測, 也可以通過評估方程得出10分鐘最大風速估計值( 最好重新建立評估方程，把10分鐘最大風速為 Y, 極大風速為 X , 取 8 個站的資料進行回歸分析，得到回歸評估方程為：最大風速 Y = 086 0502±1.50) 。

啟動風速啟動風速測量原理

杯式風速傳感器中，風杯組件由3個半球形或拋物錐形的空心杯殼構成，并固定在互成120°的支架上。風杯的凹面順著一個方向排列，可在風壓的作用下旋轉。杯式風速傳感器的旋轉軸上存在摩擦力，使風杯恰好克服該摩擦力，由靜止恰好變?yōu)檫B續(xù)轉動時的最低氣流速度稱為杯式風速傳感器的啟動風速。

啟動風速實際使用中的問題

（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，風杯旋轉不暢；

（3） 傳感器在溫度較低環(huán)境下，軸承內機油冷凍，導致風杯無法旋轉。

啟動風速影響因素試驗數據及分析

此處影響因素試驗為海風、酸雨和沙塵三方面的測試。

試驗1 ：測試海風對風速傳感器啟動風速的影響。取下廣西北海潿洲島自動氣象站的風速傳感器和全新出廠的風速傳感器作啟動風速對比試驗。廣西北海潿洲島自動氣象站位于海島上，常年受海風影響。

試驗2 ：測試酸雨對風速傳感器啟動風速的影響。為了排除酸雨以外的因素對本試驗的影響，本文采用給風速傳感器澆淋弱酸性液體的方法，模擬酸雨環(huán)境。每個月給同一個全新風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速傳感器與全新風速傳感器作啟動風速對比試驗。

試驗 3 ：測試沙塵對風速傳感器啟動風速的影響。取下廣西桂林柘木鄉(xiāng)自動氣象站的風速傳感器和全新出廠的風速傳感器作啟動風速對比試驗。廣西桂林柘木鄉(xiāng)自動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1 、2、3在不同時段進行試驗，互不關聯(lián)。同一試驗內，兩個風速傳感器在相近的時段內測試，以求令其處于一致的測量環(huán)境。同一試驗內的一個風速傳感器獲得一組數據后，更換另一傳感器。如此循環(huán)5回，獲得兩個風速傳感器 5 組對比測量數據。

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

受沙塵影響的風速傳感器啟動風速約1.0m/s，大于全新風速傳感器的啟動風速。觀察受沙塵影響的風速傳感器，其外表面附著有沙塵沉積后的污垢。風速傳感器風杯的旋轉，并不是處于一個完全密閉的環(huán)境。沙塵勢必會進入風速傳感器的轉動系統(tǒng)，沙塵沉積后的污垢，讓部分轉動點不夠順暢，增大了受沙塵影響的風速傳感器啟動風速。

啟動風速解決方法

為了獲得更準確的風速氣象資料，可以做兩方面工作： ① 對探測環(huán)境較差的自動氣象站啟動風速氣象資料作出定性修正。 ② 加強探測環(huán)境較差自動氣象站的計量校準和儀器維護。