立方米高爐煉鐵物料平衡計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）1000 n?高爐煉鐵物料平衡計(jì)算通過(guò)高爐物料計(jì)算確定單位生鐵所需要的礦石、焦炭、石灰石和 噴吹物等數(shù)量，這是制定高爐操作制度和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)所不可缺少的參數(shù)。 而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的高爐物料平衡計(jì)算，則要確定單位生鐵的全部物 質(zhì)收入與支出，即計(jì)算單位生鐵鼓風(fēng)數(shù)量與全部產(chǎn)品數(shù)量，試物料收 入與支出平衡。這種計(jì)算為工廠的總體設(shè)計(jì)、設(shè)備容量與運(yùn)輸力的確 定及制定生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐余各種附屬設(shè)備 的設(shè)計(jì)及高爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各種工作所不可缺少的參數(shù)。高爐物料平衡的計(jì)算有兩種方法：一般物料平衡計(jì)算法與現(xiàn)場(chǎng)物 料平衡計(jì)算法。兩種物料平衡均為熱平衡的基礎(chǔ)，以物質(zhì)不滅定律為 依

2、據(jù)。物料平衡計(jì)算是煉鐵工藝計(jì)算中的重要組成部分，它是在配料 計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。物料平衡計(jì)算包括鼓風(fēng)量、煤氣量以及物料收 支總量等項(xiàng)內(nèi)容的計(jì)算。物料平衡有助于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，深入了 解冶煉過(guò)程的物理化學(xué)反應(yīng)，檢查配料計(jì)算的正確性。校驗(yàn)高爐冷風(fēng) 流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場(chǎng)爐料稱量的準(zhǔn)確性， 為熱平衡及燃料消耗計(jì)算的下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞現(xiàn)場(chǎng)物料平衡，鼓風(fēng)量，煤氣量，物料收支總量,1 前言（引言）1.1物料平衡計(jì)算的準(zhǔn)備進(jìn)行物料衡算應(yīng)具備以下資料：各種物料的全分析成分，各種物 料的實(shí)際用量；生鐵成分、爐渣成分和數(shù)量；鼓風(fēng)含氧量及鼓風(fēng)濕度 等。1. 2高爐物料平衡計(jì)算的內(nèi)容1. 2. 1高

3、爐物料平衡的計(jì)算有兩種方法與依據(jù)一般由一般物料平衡計(jì)算法與現(xiàn)場(chǎng)物料平衡計(jì)算法組成。兩種物 料平衡均為熱平衡的基礎(chǔ)，以物質(zhì)不滅定律為依據(jù)。1. 2. 2物料平衡計(jì)算組成部分物料平衡計(jì)算是煉鐵工藝計(jì)算中的重要組成部分，它是在配料計(jì) 算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。物料平衡計(jì)算包括鼓風(fēng)量、煤氣量以及物料收支 總量等項(xiàng)內(nèi)容的計(jì)算。1. 2. 3 一般物料平衡計(jì)算該法用于高爐配料什算和設(shè)計(jì)階段的工藝什算，是在假定鐵的直 接還原度和氫利用率等前提下，用來(lái)檢查煤氣成分及風(fēng)量和煤氣量的 計(jì)算是否正確。計(jì)算步驟主要是由碳氧平衡算出入爐風(fēng)量，然后計(jì)算 出煤氣各紐成，總量和成分含量，最終列出物料平衡表。渣量計(jì)算方 法參照本文配料

4、聯(lián)合計(jì)算中爐渣成分和渣量的計(jì)算。這里直接給定了 渣量。另外，原料常規(guī)分析中有SiO2、CaO> MgO>和A1203,物料平 衡沒(méi)有用到的化學(xué)成分均沒(méi)有列出C3o1. 2. 4現(xiàn)場(chǎng)物料平衡計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)用實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)作物料平衡，用來(lái)檢查和校核入爐物料和 產(chǎn)品稱量的準(zhǔn)確性，計(jì)算生產(chǎn)中無(wú)法計(jì)量的渣量和爐頂煤氣量，實(shí)際 的入爐風(fēng)量，算出各種還原度和利用卒，如鐵的直接還原度、Co利用 率、氫利用率和風(fēng)口燃燒碳率等，便于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。還可用實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)（包括原、燃料耗量、生鐵成分、爐渣成分、 渣量、爐塵量及成分等）作為計(jì)算基礎(chǔ)，用來(lái)檢查、校核入爐物料和 產(chǎn)品計(jì)量的準(zhǔn)確性，計(jì)算風(fēng)量和煤氣量，算出各

5、種如鐵的直接還原度、 氫的利用率等有關(guān)參數(shù)，便于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.1. 3計(jì)算分析計(jì)算分析的可靠性在于計(jì)算方法的科學(xué)性，原始資料的準(zhǔn)確程度，在 生產(chǎn)中產(chǎn)生誤差最大的是原燃料的成分分析和實(shí)際產(chǎn)量與統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量的 差別，由于我國(guó)以前分析和計(jì)量技術(shù)相對(duì)薄弱，造成的誤差較大，常 將進(jìn)入生鐵元素平衡計(jì)算用作原燃料單耗的驗(yàn)算，例如以鐵平衡驗(yàn)算 礦石消耗量等，然后再以驗(yàn)算后校正的消耗量作為平衡計(jì)算的依據(jù)。2物料平衡計(jì)算的準(zhǔn)備2. 1原料條件除了在配料計(jì)算中所用的全部原始條件和每噸生鐵的各種原料消 耗量以外，還需要以下補(bǔ)充條件：2. 1. 1原料條件根據(jù)冶煉條件，按經(jīng)驗(yàn)選定鐵的直接還原度，表2-1列出在全焦 冶煉時(shí)不

6、同冶煉條件下F值的大致范圍。噴吹燃料（尤其噴油）后, 由于H2的還原作用的增強(qiáng)，T二有所降低。表2. 1不同冶煉條件下的rd值冶煉條件d r煉鋼鐵0. 350.8最易還原的礦石，高堿度溶劑性燒結(jié)礦，富褐 鐵礦及焙燒過(guò)的菱鐵礦0. 350. 5赤鐵礦，假象赤鐵礦及普通燒結(jié)礦0. 450. 6不很致密的磁鐵礦，含F(xiàn)eO較高的燒結(jié)礦和未 經(jīng)焙燒的菱鐵礦0.6 0.7致密的磁鐵礦，未處理的鈦磁鐵礦及過(guò)熔燒結(jié) 礦0.7 0.8鑄造鐵及鏡鐵較煉鋼鐵量5%10%硅鐵及猛鐵0. 851.02.1. 2按當(dāng)?shù)貪穸葪l件或鼓風(fēng)加濕情況確定鼓風(fēng)濕度。2. 2計(jì)算中應(yīng)該注意的事項(xiàng)物料平衡計(jì)算過(guò)程中，以每噸鐵為計(jì)算單位。

7、各種物料組成的重 量，基本上取千克摩爾重量的近似值，如Fe、FeO、Mn和CO,分別取 56. 72、 55 和 44。各種物料的化學(xué)成分表示方法如下：除了 G表示焦炭的碳含量（） 表示生鐵中各元素的含量，表示爐渣各組成的含量，以及煤氣中各 成分的含量無(wú)角標(biāo)以外，一律用（）加角標(biāo)來(lái)表示。計(jì)算單位為kg/kg或m7m 3收集原始數(shù)據(jù) 利用配料計(jì)算的原始條件和計(jì)算結(jié)果，并設(shè)生成甲烷的碳量占總碳 量的0.8% （般為05%,噴吹煤粉時(shí)可達(dá)1 %）。各種原料的全分 析。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)成分分析數(shù)據(jù)，應(yīng)將總和調(diào)整為100%,并刪去不合理 數(shù)據(jù)叭各種物料的數(shù)量表示方法如下：除了 P表示生鐵,K表示焦炭以外, 一

8、般用G或無(wú)括號(hào)的化學(xué)符號(hào)表示重量，V表示體積，角標(biāo)注明物料的 簡(jiǎn)稱；右上角有的表示物料平衡中要采用的數(shù)據(jù)。單位用kg或 表示。3高爐物料平衡計(jì)算中理論計(jì)算入爐總碳»CE氣化碳HtCg焦炭、噴吹燃燒帶入碳最C可燃碳竄6堤發(fā)碳CV 焦揮分fit風(fēng)口前燃燒碳«cb2-4直接還原碳StCd3. 1鼓風(fēng)量計(jì)算對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)，作物料平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先計(jì)算每噸生鐵的鼓風(fēng) 量。每噸生鐵的鼓風(fēng)量用也（m3, 一般均為標(biāo)準(zhǔn)立方米）表示，它是由風(fēng)口前燃燒碳量與鼓風(fēng)含氧量計(jì)算的C1o3.1. 1風(fēng)口前燃燒碳量G的計(jì)算圖 3-1 43. 1. 1. 1由碳素平衡圖(圖3-1) 4可知G 二 Co-Cd

9、a-CdFe( kg/t ,下同)(3-1)式中Co氧化碳量，kg/t；Cda合金元素還原耗碳，kg/t；CdFe鐵的直接還原耗碳，kg/to 要計(jì)算風(fēng)口前燃燒碳量G,則需先計(jì)算式中其他各項(xiàng)碳量。3. 1. 1. 2氧化碳量CO計(jì)算C° = Cf -5- CCHa= KxCk+MxCm-10c-CCH4(3-2)式中，Cc為生鐵滲碳量，由生鐵成分計(jì)算；CCH4為生成CHi碳量, 按燃料帶入碳量G的0. 5%1. 2%取值計(jì)算；在作煉鐵設(shè)計(jì)時(shí)，選定的 焦比K是參加爐內(nèi)冶煉過(guò)程的實(shí)際數(shù)值，進(jìn)入爐塵的碳量不包括在內(nèi)。3. 1. 1. 3合金元素還原耗碳Cda的計(jì)算Cd“ =10x(Six2

10、4/28 + Mxl2/55 + Px60/62 + 77x24/48 + Vx60/102)+ 12xxCOy xq744 + 12xx(5)/32(3-3)式中Si, Mn, P, Ti, V生鐵中相應(yīng)元素含量，%; 一一每噸生鐵的石灰石用量，kg； CO?石灰石中CO?含量；&石灰石在高溫區(qū)分解率，通常取a = 0.5；U每噸生鐵的渣量，kg； (S)渣中硫含量。如果生鐵中還含有其他直接還原的合金元素，那么應(yīng)在Cda式中加 上所消耗的化學(xué)當(dāng)量的碳。3.1.1. 4鐵直接還原耗碳C樂(lè)的計(jì)算(3-4)Cape =12XFe. rXrd/56式中，F(xiàn)e.r為冶煉每噸生鐵的還原鐵量，kg

11、o如果高爐冶煉不加廢鐵, Fe. r=10 Fe；如果加入廢鐵，則Fe. r=10 Fe - Fe料,其中Fe料 為廢鐵用量，kg/to廢鐵已屬金屬鐵，在高爐內(nèi)不需還原。由上面各式可以看出，風(fēng)口前燃燒的碳量主要取決于燃料比和直接 還原度，一般Cb約占入爐碳量的70%80%。3. 1. 2鼓風(fēng)量的Vb計(jì)算根據(jù)風(fēng)口前碳素燃燒反應(yīng)2C + 0,二2C0,由燃燒碳量(CJ及鼓 風(fēng)的含氧量(0Q,可以計(jì)算出It生鐵的鼓風(fēng)量匕Gb=vbx Pb()22.4 xC?>245= 0.933xCh/O2h(m3/1)(3-5)式中，0. 933為燃燒lkg碳素所需要的氧量(mJ,在工藝計(jì)算中 這是個(gè)常用的

12、數(shù)據(jù)。鼓風(fēng)含氧量可按下式計(jì)算：02b =0. 21+0. 29X 0+Q 0. 21) XW(36)式中°鼓風(fēng)濕度，用體積小數(shù)表示；W1 n?鼓風(fēng)中兌入的富氧氣體量，m3；a富氧氣體氧的純度。"(a-0. 21) XW就是所謂的富氧率”。當(dāng)高爐噴吹燃料時(shí)，由于煤粉中常含有少量有機(jī)物氧素及水分， 在風(fēng)口區(qū)熱分解，分解出的氧亦能燃燒碳素。因此，在精確計(jì)算時(shí)不 能忽略這部分氧的影響，這時(shí)鼓風(fēng)量應(yīng)按下式計(jì)算0.933CV CL(3-7)式中，0噴為冶煉每噸生鐵由煤粉帶入的氧量(n?),它的計(jì)算是 = 22.4Mx(Qv/ + H2Oa/ xl6/i8)/32(3-8)式中，0“為煤

13、粉中含氧量；比0«為煤粉水分含量。3. 1.3鼓風(fēng)質(zhì)量S的計(jì)算過(guò)去多以物料重量進(jìn)行物料衡算，列物料平衡表，這不符合現(xiàn)行 規(guī)范，應(yīng)予以改正。每噸生鐵的鼓風(fēng)質(zhì)量應(yīng)為（3-9）式中,Pb為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的鼓風(fēng)密度（kg/mH2高爐中氫的來(lái)源有： 燃料帶入的，其中包括焦炭揮發(fā)分和有機(jī)物中的氫（可按焦炭 氫元素分析計(jì)算）、噴吹燃料的氫和所含水分中的氫； 高爐鼓風(fēng)濕分帶入的，它在風(fēng)口前分解出氫； 如果天然礦含有結(jié)晶水，結(jié)晶水在高爐中部（大于500°C區(qū)域） 也要分解出氫。由于現(xiàn)在高爐熟料比較高，天然礦中結(jié)晶水含量又不 多，計(jì)算時(shí)這部分氫量可不考慮。高爐中氫的去向?yàn)椋?參加還原，約有30%4

14、0%的氫量參加還原，這部分氫量稱為“還 原氫（Hh）”。還原氫中的絕大部分（90%100%）在高爐高溫區(qū)代替 碳還原浮士體，其余的還原Fe30,； 與碳反應(yīng)生成CH1； 其余部分進(jìn)入爐頂煤氣。爐頂煤氣中乩量按下式計(jì)算）,它要由鼓風(fēng)成分及其分子量去計(jì)算。3. 2煤氣量計(jì)算組成爐頂煤氣的有CO?、CO、N2.乩、CH-五種組分，要計(jì)算冶煉每 噸生鐵的高爐煤氣量，就需要明確這些組分的來(lái)源及其數(shù)量的計(jì)算。3. 2. 1煤氣級(jí)成數(shù)量的計(jì)算1）CH.CH的來(lái)源有二：一是焦炭揮發(fā)分中含有CH>,它和揮發(fā)分中其他 成分一樣，在高爐上部析出進(jìn)入煤氣（不要計(jì)入煤粉的CH）另一是 由高爐中碳素同煤氣中氫化合生

15、成。這后部分CHi數(shù)量按生成CR的碳 量計(jì)算（現(xiàn)在也有認(rèn)為沒(méi)有碳素生成CU的）。因此，每噸生鐵煤氣中 CH】量的計(jì)算是：S = 22 AK x CH4 /16 + 22ACCH4 /12 （ m7t ）（3-10）式中CH,焦炭中CH,的含量。Vy H2-H2r-H2CH1(m3/t)J或者匕廣工0x(1 (3-11)這里y比為入爐的總氫量(m7t),其計(jì)算是工比=匕 x0+ 22.4xKx比人 + Mx(H2M + H2OM x2/18)/2(3-12) 式中H2K焦炭中比的含量；H2M, H20m煤粉中比及比0的含量；比氫利用率。生成CHi的氫量是：比訊=2x22.4xC“/12(3T3)

16、3) C02CO?的來(lái)源有： 高爐里間接還原產(chǎn)生的，這是其主要部分。礦石中的鐵、鐳高 級(jí)氧化物的還原都是間接還原，而FeO則有部分被CO還原，它們的產(chǎn) 物是C02； 爐料帶入的，這里面包括焦炭揮發(fā)分中的CO,礦石燒損項(xiàng)的C02, 以及熔劑(石灰石、白云石)帶入的CO?。對(duì)于石灰石，因其分解溫度 高，有部分要在高溫區(qū)分解，分解出CO,的要同C反應(yīng)生成CO,計(jì)算 co?數(shù)量時(shí)，這部分不應(yīng)計(jì)入。爐頂煤氣中，co?數(shù)量的算式是：= 22.4 (CO2 還+ CO軸)/44( m'/t )(3-14)式中佗還由還原產(chǎn)生的CO?量，kg/t；co術(shù)由爐料帶入的CO?量，kg/to它們的計(jì)算是CO=

17、 44(AxFe2O3/160+Ax/OM/87)+.rx(l-/;/-r<HJx44/56 (3-15) CO,料=AxCO2A + KTxCO2K + OxCO24, x(l-a)(3一16)式中 Fe2O5A , MnO2A , CO2A礦石中相應(yīng)成分含量；CO豁，CO2K分別為熔劑、焦炭中CO：含量； a 石灰石在高溫區(qū)的分解率。這里是按全部還原氫量都參與浮士體的還原考慮的的伽.)，因此礦石中的Fe©就都由CO還原到浮士體。氫還原度計(jì)算如下:2 x Fe.r(3-17)4) COCO的來(lái)源有： 燃料中碳素在風(fēng)口前燃燒生成的； 還原產(chǎn)生的，其中包括FeO被C直接還原和生鐵

18、中Si、Mn、P、 Ti、V等合金元素的還原產(chǎn)生的，還有石灰石在高溫區(qū)分解出的C0?參 與溶損反應(yīng)及爐渣脫硫產(chǎn)生的CO； 焦炭揮發(fā)分帶入的COo高爐煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中有部分CO參加間接還原轉(zhuǎn)變成C02, 其余以CO進(jìn)入煤氣。爐頂煤氣中CO數(shù)量的計(jì)算是：Vco = 22.4 X C”, /12 + 22.4 x Fe.r x r / 56+ 22.4x10 x Szx2/28 + Mn/55 + px5/62 + 7zx2/48 + vx5/102)+22.4xUx(S)/32 + 2x22.4x xCOrXQ/44+22.4 x /C x COK / 28 - 22.4 x CO2還/44(

19、m'/t)(3-18)或者%=22.4xq/12+F£.“/56+CJ12+®<COsXa/44+KxCOK/28-22.4xC(y44這里應(yīng)明確，石灰石在高溫區(qū)分解出的C0-要被C還原成C0 (CO+C二2C0), 個(gè)要C0?變成兩個(gè)C0,其中一份包括在式4T6'中 的4項(xiàng)內(nèi)，另一份則是該式的第四項(xiàng)。爐頂煤氣中N?主要是由鼓風(fēng)帶入的，焦炭和煤粉也帶入一些，不 應(yīng)遺漏。Vv, =vhx N2h + 22.4x(KxN2K+Mx N2M )/28( m'/t )(3-20)式中N?k，N細(xì)分別為焦炭、煤粉中氮的元素含量；N2h 鼓風(fēng)中氮的含量，不

20、富氧時(shí)按下式計(jì)算 N”=O.79x(1_0)如果屬富氧鼓風(fēng)，則應(yīng)為：A=O.79x(l_0)_(a_O.21)xW(321)3.3煤氣中水蒸氣量的計(jì)算爐頂煤氣中的水蒸氣由氫還原產(chǎn)生和爐料帶入兩部分構(gòu)成，每噸 生鐵的水蒸氣量是：G“° = -xH+ HQk ><Kx(1 + 0.02)(kg)(321)"22.4- l Hg式中，H20K為焦炭游離水含量，這里把焦比擴(kuò)大了 2%,是考慮了焦炭 的機(jī)械損失(爐塵)。K為噸鐵干焦量，濕焦應(yīng)為K / (l-H20K)o還 應(yīng)注意，如果熔劑、礦石(生礦)也帶入了物理水，應(yīng)在式3-1內(nèi)加 入。4物料平衡計(jì)算4.1理論物料平衡

21、計(jì)算4.1.1必需的原始資料1）各種爐料的單耗（表4-1）,渣量及爐塵量;表4-1煤粉成分兀素分析灰分H20CHNS0FeOCaOMgO77. 831. 180.420. 153.021. 130. 550. 151. 232）計(jì)算所需的有關(guān)原、燃料和產(chǎn)物的化學(xué)成分表4-2原料成分名稱Fe2（）3FeOMn0=SCaOMgOC02H2O物混合物70. 0712.4000. 012熔劑0. 01241.8810. 7744. 755. 0表4-3焦炭工業(yè)分析（）ck揮發(fā)分灰 5有機(jī)物SH2O物C02COh2n2ch4FeOCaOMgOh2n286.0.20.20.00. 10.00.30.60.

22、 10.30. 30.4.2026744390558表4-4煤粉成分兀索分析灰分H20cHNS0FeOCaOMgO1. 2377. 831. 180.420. 153.021. 130. 550. 15表4-5生鐵成分（）FeSiMnPSC94. 590.5000.3270.0490. 0284. 506表4-6爐渣、爐塵成分（）名稱Fe2O3FeOSC爐渣成分44. 730. 748. 350. 660. 22231.733）鼓風(fēng)濕分（卩）,本例卩=1%；4）鐵的直接還原度（rd）,本例rd=047；5）利用率（?。┍纠? 045。4. 1. 2計(jì)算步驟1）根據(jù)碳平衡什算入爐風(fēng)量（V）：風(fēng)

23、口前燃燒碳量（C風(fēng)）風(fēng)口前燃燒碳量由碳平衡得C風(fēng)二C條+C吹+C料+C附一C生一C塵一 C宜 kg （4-1）C 條二 K Cf390*0. 8602=335. 478 kgC吹二G 吹 C吹二110*0. 7783=85. 613 kgC料二G礦 C礦二0C 塵二 G 塵 C 塵二15*0. 3173=4. 760 kgC附二G附 C附二0C生二1000*0. 04506=45. 06 kgc Fe 還 td+Csi+匸® 熔(COQ 熔 bco2)644=X945. 90. 47+1000 X (x 0.005+ x 0.00327+ 0.00049 )562855621919+

24、 x332.3x0.0066 + 2.97x0.4475x0.5x =101. 743 kg3244式中Fe還還原得到的鐵量，kg于是 C 鳳二335. 478+85. 613+0+0-45. 06-4. 760-101. 743=269. 528 kg風(fēng)量(V ja)V 鳳二(c fA-0 吹)十(0.21+0. 29屮)n?(42)2x12其中0 吹二22. 4 工(H20) /36+ (02) /32吹G 吹=22.4+xll0=3. 167 m33632V 鳳二(2M.x269.528-3. 167) /(0. 21+0. 29x0.01)=1166. 71m3 2x12這里，為了計(jì)算

25、方便起見(jiàn)，沒(méi)有富氧，V風(fēng)包含了榆送煤粉的壓縮空氣量。在熱平衡中分別計(jì)算經(jīng)熱風(fēng)爐進(jìn)入爐內(nèi)的風(fēng)量和壓縮空氣量 帶入爐內(nèi)的熱量。 鼓風(fēng)重量（G風(fēng)）:(4-3)G 鳳二V .xR 風(fēng) °21x32xO.97x28x(1 0)+180xV 風(fēng) Kg22.4x1166.71G 二(0.2lx32x0.97x 28)x(1-0.01)+18x0.01 _ 14%（2）煤氣量計(jì)算：煤氣成分計(jì)算 實(shí)際進(jìn)入爐內(nèi)參加反應(yīng)的焦量（K'）為：K=k-G 塵（C） 塵/CKg將數(shù)據(jù)代入式（4-）得:（4-4）Ka=390-15 X 0.3173 / 0.8602=384.467 kg爐頂煤氣中各組分及總

26、量計(jì)算如下：Vh2工 H? (1-H2)(4-5)其中工HfH2條+H2吹+H2風(fēng)+H2結(jié)品水(4-6)rfljH2熱二11. 2 (H?有機(jī)+比揮+CH?揮)焦=11. 2 X ( 0.0004+0.003+2 X 0.003 ) X384. 467=17. 224 m3H2 吹二 11.2 G 吹(HJ +2_(比0)吹 18二 11.2X 110X (0. 0168+X0. 0123) =22. 381 m3 18H2 風(fēng)二鳳-=1166.71X0.01=11.667 m34H2結(jié)品水二譽(yù)(比0品)G曠bH182代入式(4-6)得：SH2=17. 224+22. 381+11. 667+

27、0=51. 272 m3由式（4-5）得:(1-0. 45)=28. 200Vc。二 CO2+CO2料+CO2:(4-7)VH=51.272 XC02=22.4/160 X其中Fe203 還+22. 4/87Mn02 還-工比(1-bQ xZ/H2=22. 4/160 X (1621 X 0. 7007-15 X 0. 4473) +0-51.273X (1-0.9) X 0.45二 155. 700 m3C02i二22.4/160Fe 還(1-“一")=22.4/56 X 964.9 X(1-0. 47-0. 055)=179. 721 m3C02 料二 C02 熔+C02 焦+C

28、02 礦二22. 4/44 X 2. 97 X 0. 4475 X ( 1-0. 5 ) +384.467 X0. 0026+0 =0. 847 m3式中Fe4參加還原的FeQ總量，kg；Mn02參加還原的MnO：總量，kg；bH2參加FeO Fe還原反應(yīng)的氫量占還原氫量(也還)的比率,本例取也=0 9；而由式(4-7)得:56rH=22.4二0. 055Vco2=155. 770+179. 721+0. 847=336. 338 m3Vco二CO 風(fēng)+C0 h+CO 條+C0 熔一C0 間 m3(4-8 )22 422 43C0 鳳二空 C 鳳二仝 X269. 528=503. 119m31

29、2 12CO C X 101. 743二 189. 920m312 12CO 仕二空CO 依二384. 467X0. 0027 X =0. 830m328 28? 4? 4cCO 熔二C0f X2. 97X0. 4457X0. 5=0. 338m34444CO 間二CO2+CO2二 155. 770+179. 72=335. 491m3由式(4-8)得Vco=503. 119+189. 920+0. 830+0. 338-335. 491=358. 716m3V、二N2 鳳+N?保+N?吹(4-9)其中N2=0. 79 X (1一0)V 風(fēng)=0. 79 X ( 1 - 0. 01 ) X116

30、6. 71=912. 484m3N尸轡宀(NW竽 X 384. 467X (0. 0014+0. 003)=1. 353m，時(shí)魯（N2）舞 110X0. 0042=0. 37(W由（4-9）式得V、二912. 484+1. 353+0. 370=914. 207m3干煤氣總量及其見(jiàn)表4-7。表4-7煤氣組成成分H2C02C0N2合計(jì)體積/m328. 200336.338358. 716914.2071637.461組成/%1.7220. 5421.9155. 83100.00煤氣重量計(jì)算: 干煤氣重量（G氣）:二2254.336 kg2x28.2 + 44x336.338+28x(358.71

31、6 + 914.207)22.4揮發(fā)物量（G揮）:G 揮二工 GM“ bkg式中b各元素?fù)]發(fā)進(jìn)入煤氣的系數(shù)（見(jiàn)附錄）;M揮發(fā)物質(zhì)的成分，kg/kgo由式(49)得：G揮二(1621X0. 00012+2. 97X0. 00012-15X0. 00222+390X0. 0058+110X0. 0015) X0. 05=0. 129kg煤氣中水量(G煤代水)：G煤氣水二H：0物理水+HcO還原水+比0結(jié)品水kg(4-11)其中HsO物理水二EG(H20)物=390G0. 042/1-0. 042+2. 97G0. 05/1-0. 05=17. 254kgH：0 還 原 水=18/22.4 H2二1

32、8/27. 4G51. 272G0. 45=18. 540kg比0結(jié)品水匚(H20)品.(1-b) =0由式(4-10)得：G煤p二17.254+18. 540+0二35. 794kg3）編制物料平衡表。根據(jù)有關(guān)原始資料及上述計(jì)算結(jié)果編制的物料平衡列于表4-8表4-8物料平衡收入支出數(shù)量/kg數(shù)量/kg項(xiàng)目項(xiàng)目礦石1621生鐵1000焦碳407. 10爐渣332.3石灰石3. 13爐塵15煤粉110干煤氣2254. 34風(fēng)量1496. 40煤氣中水35. 79揮發(fā)物0. 13合計(jì)3637. 72合計(jì)3637. 56絕對(duì)誤差0.16kg相對(duì)誤差0. 004%注：要求相對(duì)誤差小于0.3%,否則無(wú)效

33、。4. 2現(xiàn)場(chǎng)物料平衡計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)物料平衡計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)用實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)作物料平衡，用未檢查和校核入爐物料和 產(chǎn)品稱量的準(zhǔn)確性，計(jì)算生產(chǎn)中無(wú)法計(jì)量的渣量和爐頂煤氣量，實(shí)際 的入爐風(fēng)量，算出各種還原度和利用率，如鐵的直接還原度、CO利用 率、氫利用率和風(fēng)口燃燒碳率等，便于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。4. 2.1常規(guī)計(jì)算法1）渣量計(jì)算。高爐生產(chǎn)產(chǎn)生的渣量是無(wú)法用稱量辦法得到的，因 為從高爐內(nèi)放出的高溫爐渣立即通過(guò)水淬法制成水渣。渣量只能通過(guò) 計(jì)算得到。理論上講任何造渣氧化物的平衡均可以求得渣量，但簡(jiǎn)單 而又較準(zhǔn)確的方法是按氧化鈣50平衡，因?yàn)?2+化驗(yàn)誤差小，而C&0 在爐內(nèi)既不揮發(fā)，也不還原。根據(jù)平衡，入爐Ca

34、O除去爐塵帶丈的以 外，其余都進(jìn)入了爐渣，即CaO料-CaO塵二u（CaO）,由此：u （CaO 料CaO 塵）/ （ CaO 塵）式中單位生鐵的渣量，kg/t；CaO 14爐料帶入爐內(nèi)的CaO總量，kg/t；CaO塵爐塵帶走的CaO量，kg/t；(CaO)爐渣中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。實(shí)例某高爐的干料消耗量(kg/t)為:焦炭474.2.煤粉6& 8燒 結(jié)礦1690、澳礦116. 6.石灰石24. 5；爐料中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)相 應(yīng)為:0.85、0.83、11.78、0、55.3；產(chǎn)生的爐塵量為 16. 8kg/t,爐 塵中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8. 11%；爐渣中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42

35、. 12%。 解：CaO 料二474. 2 X 0.0085+66. 8 X 0.0083+1690 X 0.1178+116.6 X 0+24.5X0. 553=217. 13 kg/t50 塵二16. 8X0. 0811=512.27 kg/t曠217.13- 1.36_5i2. 27 kg/t0.42122)風(fēng)量、煤氣量計(jì)算。高爐生產(chǎn)中在冷風(fēng)管上有測(cè)量的流量計(jì)，測(cè)量 結(jié)果或在儀表上、或在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示出來(lái)，一般每小時(shí)在日?qǐng)?bào) 表上記錄一次。但是這個(gè)風(fēng)量是風(fēng)機(jī)給出的風(fēng)量，并不是真實(shí)的入爐 風(fēng)量，因?yàn)槔滹L(fēng)經(jīng)過(guò)管路、熱風(fēng)爐等有一定數(shù)量的漏損。生產(chǎn)形成而 逸出高爐的煤氣也從來(lái)不用任何測(cè)量手段來(lái)

36、計(jì)量。真實(shí)的風(fēng)量和產(chǎn)生 的煤氣量是通過(guò)計(jì)算求得的，常用進(jìn)入煤氣的元素碳、氧、氫、氮的 平衡，取4個(gè)平衡中的2個(gè)就可以算出，它們是：C平衡(CO+COo+CH,) V 煤氣二 224(o料+o)十V風(fēng)(OK+0.5) 224 C 氣化32120平衡(C02+0. 5C0) V 煤氣+0. 5H20 還一 22,4 (0 料+0 噴)+V 風(fēng)(0 鳳+0. 5 卩)32H平衡(H2+2CH4) V 煤氣+H20 還一22,4 (H 料+H 噴)+V 鳳N平衡N2V煤氣二(N料+NQ +V鳳N2鳳+砥28式中 CO. C02.ch4. n2. h2-爐頂煤氣中各組分的體積分?jǐn)?shù)，比0還H?參與還原形成

37、的水蒸氣量，m7t。氣化一一全部氣化碳量，即爐料和噴吹燃料帶入的元素狀態(tài)和化合物狀態(tài)的碳進(jìn)入爐頂煤氣的部分，kg/t;0料、H*|、N料從爐料進(jìn)入爐頂煤氣的氧、氫和氮量，kg/t；0噴、Hg N噴一一從噴吹燃料進(jìn)入爐頂煤氣的氧、氫和氮量，kg/t；0鳳干風(fēng)中的氧的體積分?jǐn)?shù)，%;9鼓風(fēng)濕度，%;N.由生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)要求而進(jìn)入爐內(nèi)的氮量，例如有 些用比冷卻的無(wú)鐘爐頂，其用量在20003000m7h；又如噴吹煙煤時(shí) 有的高爐使用氮作為載體，其消耗量為在濃相輸送時(shí)5筑2輸送30 40kg煤粉，稀相榆送時(shí)111?汕風(fēng)榆送10kg左右，什算時(shí)將它們換算成 m3/to氫平衡方程中有還原形成的乩0還，

38、它是無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定的，所以常 將氧、氫兩個(gè)平衡方程先聯(lián)解消去乩0還，得到一個(gè)沒(méi)有HO還的氧平衡 方程：（C02+0. 5C0-0. 5H2-CH5） V 煤代二V 風(fēng) 0 風(fēng)一5. 6 （H 料+H 噴）+0.7 （0 料+0 噴）然后用碳、無(wú)比0還的氧和氮平衡方程求得兩個(gè)未知的V風(fēng)和V煤氣V 煤氣二 1. 8667 C 氣化/ (CO+CO,+CH JV鳳二N? V煤氣0.8 (N料+N Q +N其他/N風(fēng)V 煤氣二 1. 8667 C 氣化/ (CO+CO,+CH J(C02+0. 5C0-0. 5H2-CHi) /V 煤氣+0. 5(H 料+H 噴)-0. 7(0（C、0）平衡（C、N）平

39、衡料+0噴）（0、N）平衡v _ 0.7（0料 + O噴）-5.6（H料 + H噴）-0.80（"料 + N噴）-0W其他V饃代CO2 + 0.5CO - 0W2 - 0.5H2 CH4（其中0二0鳳/（1-0風(fēng)）即干風(fēng)中的氧、氮比）V 風(fēng)二N? V #一0. 8 （N 料+N Q -N 其他/（1-0 風(fēng)）如果計(jì)算所用的原始數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確無(wú)誤，用C、N、C、0和0、 N三種所求得的結(jié)果應(yīng)是相同的。但從上面面3組解的計(jì)算式中可以 看出(C. N)平衡的最簡(jiǎn)單，所以生產(chǎn)中常用此法求得風(fēng)量和煤氣量, 在現(xiàn)代高爐上干用色譜儀分析爐頂煤氣準(zhǔn)確度較高，用此法可以得到 較滿意的結(jié)果。實(shí)例某高爐用色譜

40、儀分析的爐頂煤氣成分為CO 21. 8%、C02 20. 3%> H2 25%、N?55. 4%； C 氣化=370. 05kg/t；干風(fēng)含氧 0 風(fēng)=23.5%、 鼓風(fēng)濕度 1.5%； 0 料= 368. 16kg/t、0 = 35kg/t； H 料=2. 8kg/t、H 喊 t =3 .5kg/t； N料= 1.5kg/t、N噴= 0.9 kg/t；噴吹煤粉使用壓縮空氣 0. 06m3/kg；無(wú)鐘爐頂使用氮?dú)釴其為2500m3/h；日產(chǎn)生鐵5500t/do計(jì) 算風(fēng)量、煤氣量.解：先計(jì)算單位生鐵的N其它。N 其它二2500 X24/5500=10. 91 m3/t 再用(C.N)法求V風(fēng)與V煤 V煤氣二1.8667 X 370. 05/(0.218+0. 203) =1640. 8m3/1V 風(fēng)=1640.8 X 0. 554-0.8 ( 1. 5+0. 9 ) TO. 91/ ( l0. 235 )二 1171. 5