本项目以豪森传热理论为基础，对高炉顶燃式热风炉系统进行了“量”、“质”平衡研究。根据热力学第一定律，按照能量守衡，使所有能量恰好平衡，而不仅是使任何个别过程达到最佳状态。本论文以首钢炼铁厂1号、3号高炉顶燃式热风炉为研究对象，围绕着热风炉节能模型的建立及其在现场初步运行的情况进行了分析研究，获得了一些研究成果，其主要研究工作和创新点为：1.研究确定了首钢高炉顶燃式热风炉内部蓄热体传热情况，得出顶燃式热风炉在燃烧期、送风期不同时刻沿蓄热室高度温度变化曲线，从而确定顶燃热风炉传热及温度分布规律。 2.分析确定了热风炉在热负荷一定情况下，换热系数与燃烧时间的关系及对流换热系数随送风期时间变化的规律，为热风炉采用合理操作周期提供科学依据。 3.根据热交换平衡理论，建立项燃式热风炉操作优化模型，优化热风炉操作参数，包括：煤气流量、助燃空气流量、最高理论燃烧温度、热风流量、热风温度、废气温度、操作周期等。通过优化操作参数，提高热风炉热效率，合理使用热量，减少污染物排放，改善环境。 4.在首钢1号高炉热风炉上运用热风炉节能模型进行改善热风炉操作试验，验证模型及其计算格式的可行性，并分析确定热风炉节能模型的使用效果。利用热风炉节能模型，可以改善热风炉操作，便于操作人员及时掌握能量利用状况，采取合理操作制度，弥补热风炉热量利用方面的不足。实现最佳煤气、空气配比，根据煤气成分变化及时预知最高理论燃烧温度，避免盲目操作，浪费煤气；同时，还可以合理控制燃烧期、送风期时间，在满足高炉入炉风温的前提下，提高热风炉本体热效率；当高炉高产需要高风温时，可以使热风温度得到进一步提高，合理使用热能。 应用热风炉节能模型改进操作后，可以节约煤气。由于热风炉使用燃料主要是高炉煤气，高炉煤气中二氧化碳含量占18.3％，燃烧后烟气中二氧化碳含量占23.4％，而二氧化碳是温室气体，它对温室效应的贡献与其它温室气体相比是最大的，占49％，减少煤气消耗是减少温室气体排放最直接、最经济的途径之一。因此，热风炉节能模型的开发与应用研究还具有一定的环保效果，有利于减少污染物排放，改善环境。