分解熱

由於焦煤資源日益短缺，煉焦工序污染嚴重以及昂貴的焦炭價格，高爐大量以煤代焦鍊鐵，有重大經濟效益和社會效益。高爐富氧與噴煤有良好的技術互補性，二者相互配合克服了高爐單獨富氧鼓風或單獨噴煤(特別是大量噴煤條件下)的缺點，使高爐技術指標大幅度全面改善。噴入高爐的煤粉顆粒一旦進人直吹管的熱風中，即暴露在氧化氣氛中，快速加熱條件下熱解反應和燃燒反應快速進行。煤粉的分解是吸熱的，煤粉揮發分越高其吸熱越多，它是影響高爐爐缸理論燃燒温度的一個重要的因素 ^[1]  。

噴入高爐的煤粉在風口前燃燒與煤在大氣中或鍋爐內的燃燒不同。在高爐的風口帶碳多於帶氧，温度較高，噴人的煤粉燃燒後最終氧化成CO, H₂, N₂，而不能像在大氣中形成CO₂, H₂O,N₂。也就是説此時煤粉中的碳燃燒放出熱量遠遠低於在大氣中燃燒可放出的熱量。H₂在風口帶不能燃燒，不放出熱量;相反煤中的有機物分解出來，還要吸熱。煤粉分解熱可以定義為每kg煤粉在高温惰性氣體條件下分解為C, H, CO,N₂所吸收的熱量，煙煤的分解熱要大於無煙煤的分解熱。

與焦炭在風口前燃燒相比，噴吹煤粉與鼓風中氧燃燒的最終產物仍然是CO,H₂和N₂，並放出一定的熱量，這是兩者相同之處。不同之處在於焦炭在煉焦過程已完成煤的脱氣和結焦過程，風口前的燃燒基本上是碳的氧化過程。而噴吹煤粉卻不同，煤粉要在風口前經歷脱氣、結焦和殘焦燃燒3個過程，而且它要在從噴槍出口處到循環區內非常短的停留時間內完成燃燒全過程。碳氧化放出的熱量，有部分被碳氫化合物分解為碳和氫的反應所吸收。

高爐風口循環區的理論燃燒温度是燃料在風口前燃燒時(不完全燃燒)所產生的熱量、助燃熱風含有的熱量和焦炭帶人的熱量全部傳給燃燒產物時達到的温度。它是高爐冶煉計算中的一個重要參數。理論燃燒温度也可以理解為爐缸煤氣參與爐料熱交換前的温度。影響理論燃燒温度的主要因素是鼓風濕度、風温、燃料噴吹量和焦炭熱熔等。通常高爐具有一個上限的理論燃燒温度，超過這個温度將導致爐料中沉積過多的氧化物質並造成爐料的透氣性惡化。理論燃燒温度上限，國外定為低於2 300-2 400℃，國內則傾向於不大於2 300℃。理論燃燒温度下限值一般認為不應小於2 050℃。

隨着高爐噴煤量的不同，計算出的理論燃燒温度也會相應產生一定的誤差，有時甚至誤差很大。誤差不是呈線性變化，沒有一定的規律。其主要原因是:隨煤粉分解熱的增加，理論燃燒温度下降，但由於氣體的比熱容是温度的函數，隨着温度的下降而降低，但這又會使理論嫌燒温度有所回升。兩者綜合影響結果，使理論燃燒温度的誤差值無明顯的規律 ^[2]  。

煤粉分解熱是指煤粉在隔離氧的高温條件下自身分解時所吸收的熱量。在高爐風口區，煤粉分解為最終產物C,CO,H₂,N₂要吸收熱量，同時煤中的少量水分與風口前碳反應，也要吸收一部分熱量。因此嚴格來講，煤粉分解熱應包括煤粉中有機物以及少量水與碳反應所吸收的熱量。在這裏煤粉中的水隨煤粉進入直吹管後，不會分解成H₂和O₂，這是因為水與碳的反應温度是500℃，而水分分解温度在1200℃左右 ^[3]  。

煤粉分解熱是計算理論燃燒温度的一個重要參數，原有的數據已漸陳舊，隨着高爐噴煤量的不斷提高，這一參數顯得日益重要。根據蓋斯定律原理確定煤粉分解熱新方法，可根據現有的熱力學數據、煤粉的元素組成以及煤粉發熱值的理論計算公式或氧彈的量熱試驗，即可確定出煤粉分解熱數據 ^[2]  。