物料平衡和熱平衡1.ppt

6物料平衡和熱平衡 轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡示意圖 項(xiàng)目二任務(wù)4 6物料平衡和熱平衡 兌鐵水加廢鋼氧氣造渣料 鋼水爐渣爐氣 項(xiàng)目二任務(wù)4 前言 物料平衡 熱平衡 定義 是計(jì)算煉鋼過程中加入爐內(nèi)和參與煉鋼過程的全部物料 如鐵水 廢鋼 渣料和被浸蝕的爐襯等 與煉鋼過程的產(chǎn)物 如鋼液 熔渣 爐氣 煙塵等 之間的平衡關(guān)系 定義 是計(jì)算煉鋼過程的熱量收入和熱量支出之間的平衡關(guān)系 物料平衡和熱平衡計(jì)算的原理 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的物料平衡和熱平衡計(jì)算也是建立在物質(zhì)不滅和能量守恒的基礎(chǔ)上的 它是根據(jù)供給轉(zhuǎn)爐內(nèi)或參與煉鋼過程的全部物質(zhì)數(shù)據(jù)和全部產(chǎn)物數(shù)據(jù) 依據(jù)爐內(nèi)的反應(yīng) 進(jìn)行物質(zhì)質(zhì)量和熱能分配的平衡 物料平衡和熱平衡計(jì)算的意義 通過計(jì)算 可以定量地掌握冶煉工藝的重要參數(shù) 可以為設(shè)計(jì)選用和校核轉(zhuǎn)爐設(shè)備 制定轉(zhuǎn)爐操作工藝 建立自動(dòng)控制模型提供參考數(shù)據(jù) 通過計(jì)算 分析和比較物料平衡與熱平衡的各項(xiàng)收支情況 結(jié)合煉鋼生產(chǎn)實(shí)際 并與好的生產(chǎn)爐次加以對(duì)比 可以從中找出薄弱環(huán)節(jié) 明確提高產(chǎn)量 降低消耗和節(jié)約能源的方向 計(jì)算的方案 一種是為了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐及其供氧設(shè)備 或者煉鋼車間而進(jìn)行的計(jì)算 另一種是為了改善和效核已投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝參數(shù) 設(shè)備適應(yīng)性能 或者采用新技術(shù)等而由實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算 6 1 1原始數(shù)據(jù)的選取 6 1轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)中物料平衡和熱平衡計(jì)算 6 1 1 1原材料成分 表6 1鐵水廢鋼成分 w 表6 2渣料和爐襯材料成分 w 表6 3各材料的比熱容 表6 4煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) 6 1 1 2假設(shè)條件 1 渣中金屬鐵珠量占渣量的8 2 噴濺損失占鐵水量的1 3 金屬料中碳總量的90 氧化生成CO 10 生成CO2 4 煙塵量為鐵水量的1 6 其中 5 進(jìn)入爐渣的耐火材料量為鐵水量的0 5 6 爐氣平均溫度為1450 自由氧含量為0 5 體積比 7 氧氣成分 98 5 氧氣 1 5 氮?dú)?6 1 1 3冶煉鋼種 表6 5Q235B的規(guī)格成分 CompanyLogo 6 1 2物料平衡計(jì)算 6 1 2 1爐渣量及成分計(jì)算 元素氧化量 表6 6 各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量 表6 7 各渣料成分計(jì)算 礦石 螢石 白云石 石灰 爐渣浸蝕量 渣中鐵氧化物 終渣 表6 6各元素的氧化量 w A元素氧化量 表6 6 B各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量 表6 7 表6 7各元素反應(yīng)產(chǎn)物及數(shù)量 假定爐內(nèi)汽化脫硫1 3 氧化鐵是由渣量按照已知成分反算的 各渣料計(jì)算 礦石加入量及成分 螢石計(jì)算 爐襯浸蝕量 終渣總量及成分 白云石計(jì)算 C各渣料成分計(jì)算 石灰加入量 渣中的鐵氧化物 表6 13爐渣的重量及成分 6 1 2 2冶煉中的吹損計(jì)算 根據(jù)假設(shè)條件 渣中鐵珠量為渣量的8 噴濺損失為鐵水量的1 煙塵損失為鐵水量的1 6 故可得到 渣中鐵珠量 13 90 8 1 112kg噴濺鐵損量 100 1 1 0kg 元素氧化損失 6 322kg 見表6 7 吹損總量 1 112 1 0 1 182 6 322 9 616kg鋼水量 100 9 616 90 384kg 實(shí)際氧耗量 元素氧化氧耗量 煙塵氧耗量 爐襯中碳氧化耗氧 7 417 0 37 0 037 7 824kg 換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為 由于氧氣不純 含有1 5 N2 故供氧時(shí)帶入N2為7 824 1 5 0 117kg 其體積量為 0 117 22 4 28 0 094m3 100kg 6 1 2 3實(shí)際氧氣消耗量計(jì)算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由CO CO2 SO2 H2O N2和自由O2組成 把以上計(jì)算的爐氣成分除自由O2以外占爐氣體積總量的99 5 由表6 14可得 CO CO2 SO2 H2O N2 和 7 986m3 6 1 2 4爐氣成分和數(shù)量計(jì)算 表6 14爐氣成分及數(shù)量表 故爐氣總量為7 986 99 5 8 026m3 自由O2量為8 026 0 5 0 04m3 其質(zhì)量為0 04 32 22 4 0 057kg 6 1 2 5編制物料平衡表 表6 15物料平衡表 熱平衡 6 1 3熱平衡計(jì)算 熱收入項(xiàng) 熱支出項(xiàng) 6 1 3 1熱收入項(xiàng) A鐵水物理熱鐵水凝固點(diǎn)Tf 1539 100 4 24 8 0 85 5 0 58 30 0 15 25 0 037 7 1093 鐵水物理熱 100 0 744 1093 25 217 486 0 8368 1350 1093 114343 76kJ B金屬中各元素氧化放熱和成渣熱元素氧化產(chǎn)物氧化量 kg熱效應(yīng)值 kJSiSiO20 4750 475 29177 13859 075MnMnO0 410 41 7020 2878 2CCO3 693 69 10940 40368 6CCO20 410 41 34420 14112 2PP2O50 1350 135 18923 2554 6SiO22CaO SiO21 1782 11 2070 3767 4P2O54CaO P2O50 3150 315 4020 1242 18FeFeO0 7820 782 4020 3143 64FeFe2O30 0330 033 6670 220 1合計(jì)92353 8 C煙塵氧化放熱 D爐襯中碳氧化放熱 熱量總收入 114343 76 92353 8 5346 13 332 2 212375 9kJ E熱量總收入 6 1 3 2熱支出項(xiàng) A鋼水物理熱鋼水熔點(diǎn)計(jì)算Tf 1539 65 0 14 5 0 17 30 0 015 25 0 024 7 1521 出鋼溫度T 1521 300 57 40 1648 鋼水物理熱 90 384 0 699 1521 25 271 96 0 8368 1648 1521 128701 2KJB爐渣物理熱計(jì)算取終點(diǎn)熔渣溫度與終點(diǎn)鋼水溫度相同 熔渣物理熱 13 90 1247 1648 25 209 2 31039 8KJ C礦石分解吸熱 D煙塵物理熱煙塵熱 1 6 1 0 1450 25 209 20 2614 7KJE爐氣物理熱 爐氣平均溫度假定為1450 10 71 1 136 1450 25 17337 3KJF渣中金屬鐵珠帶走熱金屬鐵珠帶走物理熱 1 12 0 744 1521 25 217 468 0 8368 1648 1521 1609 2KJG噴濺金屬帶走熱噴濺金屬帶走熱 1 0 744 1521 25 217 468 0 8368 1648 1521 1423 9KJH吹煉過程熱損失一般為熱量總收入的3 8 本例取熱損失為5 所以冶煉過程熱損失為 吹煉過程熱損失 212375 9 5 10618 8KJI廢鋼耗熱總的熱收入減去以上熱支出 得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié) 富余熱量 212375 9 128701 2 31039 8 4013 9 2614 7 17337 3 1609 2 1423 9 10618 8 15017 1KJ1kg廢鋼熔化耗熱 1 0 699 1521 25 271 96 0 8368 1648 1521 1432 9KJ廢鋼加入量 15017 1 1432 9 10 5kg 6 1 3 3編制熱平衡表 表6 16 表6 16熱平衡表 表6 17噸鋼物料平衡表 CompanyLogo 6 2轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程物料平衡與熱平衡計(jì)算 6 2 1測定數(shù)據(jù) 1 原材料數(shù)據(jù) 鐵水成分 造渣料及爐襯成分如表6 18 表6 18渣料及爐襯成分 w 2 鐵水兌入時(shí)帶入的渣量2 4Kg t 鐵渣溫度1330 3 鋼水平均溫度1664 鋼渣溫度平均1664 4 冷卻水流量與溫度差 頂吹轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水流量113m3 h 水溫差14 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水流量116m3 h 水溫差14 5 5 煙氣量及煙塵量測定煙氣量81 53m3 t 煙氣含塵量0 169Kg m3 則煙塵量為81 53 0 169 13 78Kg t 6 爐體各部分表面溫度測定爐帽310 爐身286 熔池256 爐底263 7 爐氣溫度和成分爐氣溫度 頂吹轉(zhuǎn)爐為1467 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐為1427 爐氣成分變化見表6 19 表6 19造料及爐襯成分 w 6 2 2測定結(jié)果計(jì)算 表6 20噸鋼物料平衡表 表6 21頂吹轉(zhuǎn)爐熱平衡表 1 鋼鐵料消耗 頂吹轉(zhuǎn)爐多耗14 97kg t 主要是鐵水消耗多 2 噴濺鐵損 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉平穩(wěn) 噴濺少 因而使鐵損降低9 84kg t 3 氧氣消耗 頂吹轉(zhuǎn)爐氧耗74 04kg t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐為71 79kg t 頂吹轉(zhuǎn)爐多耗氧2 24kg t 相當(dāng)于1 474m3 t 4 造料 頂吹轉(zhuǎn)爐加入的渣料和熔劑總量為103 48kg t 復(fù)