评价燃料燃烧过程是否完全的重要指标之一。燃料在定容或定压条件下燃烧时,产生的热量一般分为两个部分:一部分传给周围环境;一部分用来加热燃烧产物,使其温度升高。传给外界的热量越少,燃烧产物的温度越高。当传给外界的热量为零,实现绝热燃烧时,燃烧产物的温度达到最大值,即理论燃烧温度。理论燃烧温度有定容理论燃烧温度和定压理论燃烧温度。定容理论燃烧温度是无对外做功,无热量传递和无势能、动能转换的燃烧过程所能达到的最高温度;定压理论燃烧温度是没有热量的传递,无势能、动能转换的燃烧过程所能达到的最高温度。定容理论燃烧温度略高于定压理论燃烧温度。在燃料燃烧过程中难以实现完全绝热,所以实际上所能达到的绝热条件下的燃烧温度总是要低于理论燃烧温度。
高炉炼铁过程中,风口前燃料中碳与热风燃烧放出的热量完全用于加热燃烧产物(CO、H2、N2)所达到的温度被称为高炉炼铁的理论燃烧温度,也称为绝热火焰温度。它属于定压理论燃烧温度,由于是绝热状态下的理论值,故可以用燃烧带热平衡计算求得:
式中为燃烧带内的理论燃烧温度;
为燃料中碳燃烧成一氧化碳时放出的热量;
为燃料进入燃烧带时所具有的物理热;
为燃烧碳所需热风带入的物理热;
为燃料和鼓风中水分分解耗热;
为喷吹燃料热分解耗热;
为碳在风口前燃烧形成的煤气量;
为燃烧形成的煤气的平均比热容。
高炉炼铁将作为评价或衡量炉缸热状态的重要参数之一。理论燃烧温度的高低不仅决定炉缸的热状态,而且还决定煤气温度,对炉料传热、还原、造渣、脱硫,以及铁水温度、化学成分等产生重大影响。因各国高炉冶炼条件和操作习惯的不同,控制
的水平也有差别。中国高炉习惯采用中等理论燃烧温度操作,即
为2050~2150℃。随着喷吹量的提高,
有向低温发展的趋势;日本高炉习惯上用较高理论燃烧温度操作,
为2300~2350℃;有的国家的高炉采用较低的
操作,温度一般为1950~2050℃。