[科普中國]-風(fēng)口回旋區(qū)

風(fēng)口回旋區(qū)(tuyere)是指高爐煉鐵過程中，爐內(nèi)風(fēng)口前焦炭在高速熱風(fēng)作用下邊做回旋運(yùn)動邊燃燒的區(qū)域，又稱焦炭循環(huán)區(qū)。此處是爐缸反應(yīng)中碳?xì)饣闹饕獔鏊?/p>

簡介風(fēng)口回旋區(qū)(tuyere)是指高爐煉鐵過程中，爐內(nèi)風(fēng)口前焦炭在高速熱風(fēng)作用下邊做回旋運(yùn)動邊燃燒的區(qū)域，又稱焦炭循環(huán)區(qū)。此處是爐缸反應(yīng)中碳?xì)饣闹饕獔?。

原理在高爐煉鐵過程中，經(jīng)由風(fēng)口鼓入爐內(nèi)的熱風(fēng)，約以100m/s的高速射向爐缸中心，遇到由爐上部落至風(fēng)口前端的赤熱焦炭塊即發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng)。

焦炭因其粒度較大(一般大于25mm)，比表面積小，不可能在以毫秒計的時間內(nèi)完全燃燒氣化，故在高速鼓風(fēng)的沖擊下作回旋運(yùn)動，并繼續(xù)燃燒直到完全氣化。而熱風(fēng)裹攜新產(chǎn)生的煤氣，向前沖擊焦塊及渣鐵液滴，其本身的動能急劇衰減，直至完全失去沖擊力，最后以爐缸煤氣的形式，依靠壓力作用，折向上方低壓的爐腹區(qū)域。

焦炭回旋速度在4～30m/s范圍內(nèi)，其波動范圍大，是由于焦炭粒度不同、互相碰撞和進(jìn)入回旋區(qū)時初速度不同造成的。

作高速回旋運(yùn)動的固、氣多相流所產(chǎn)生的離心力與作用在此區(qū)域外部的料柱有效重力相平衡，從而在每個風(fēng)口前形成了有一定尺寸的梨形疏松區(qū)。從

回旋區(qū)上方流下的液體(約有20～40g/s的熔渣和鐵液)被高速氣流霧化并拋向爐子中心，它們與不同速度的焦粒運(yùn)動中產(chǎn)生，又來不及氣化的碎焦形成較致密的回旋區(qū)外殼。

回旋區(qū)的尺寸及其在爐缸橫斷面上的分布決定了上部爐料下降的狀態(tài)，從而造成了高爐作業(yè)順行與否的基本條件1。

回旋區(qū)內(nèi)焦炭與氣體的運(yùn)動回旋區(qū)內(nèi)焦炭與氣體的運(yùn)動如下圖所示2：

影響因素影響回旋區(qū)大小的因素有三：

(1)鼓風(fēng)條件。如風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、噴吹附加物的種類、數(shù)量及其在直吹管內(nèi)分解及預(yù)燃燒的數(shù)量等。凡可增大經(jīng)由直吹管入爐氣體動能的因素皆可促使回旋區(qū)增大，如增大鼓風(fēng)量，提高風(fēng)溫及在直吹管內(nèi)噴吹附加物數(shù)量增大、部分分解和燃燒等。而風(fēng)壓增高時將使直吹管內(nèi)同樣質(zhì)量的氣體體積減小，故將降低鼓風(fēng)動能使回旋區(qū)縮小。

(2)上部料柱作用于回旋區(qū)外殼上的有效重力。影響此值的因素有焦炭負(fù)荷、散料的空隙度及堆密度等。凡增大有效重力的因素，如提高焦炭負(fù)荷、散料堆密度或減小空隙度等皆可使回旋區(qū)外殼承受的重力增大，從而將回旋區(qū)壓縮變小。

(3)由上部落入回旋區(qū)的凝聚態(tài)物質(zhì)的數(shù)量、粒度及密度。凡加速鼓風(fēng)動能值衰減的因素皆可使回旋區(qū)縮小，如焦炭粒度大、密度大及落下更多的渣鐵液滴等3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)