煉鐵工藝計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業(yè)煉鐵工藝計算1.1 原料成分整理（1）原料成分整理高爐采用燒結(jié)礦、球團礦和澳礦三種礦石冶煉，礦石、石灰石成分已經(jīng)過整理計算如表2.1所列，其混合礦是按三種礦石80:9:11配成。表2.1 礦石成分表（%）燒結(jié)礦校核球團礦校核生礦校核混合礦硅石石灰石TFe53.253.30761.162.91765.3567.01655.2501.0830Mn0.780.7820.040.0410.1650.1750.65000P0.0680.0680.0240.0250.0480.0510.06000.005S0.060.060.030.0310.0210.02

2、20.05000.03F0.4040.4050.0560.0580.0290.0310.33000FeO8.68.6172.42.4711.861.9687.42000Fe2O366.44466.57884.61987.13588.43393.55171.6201.547CaO11.5611.5830.820.8440.10.1068.5100.16556SiO26.656.6638.158.3922.7182.8756.470960.39MgO2.282.2850.1080.1110.1280.1351.8800.0760.09Al2O30.4890.490.3870.3990.8070.8

3、540.5202.2120.17RxOy0.980.9820.030.031000.80000K2O0.2890.290.10.1030.0130.0140.25000Na2O0.350.3510.1930.199000.30000CO2000000043.283MnO1.0071.0090.0520.0540.830MnO20.2610.2760.010FeS0.1650.1650.0830.0850.150FeS20.0390.0410.0000.056P2O50.1560.1560.0550.0570.110.1160.1400.011CaF20.8290.8310.1150.1180.

4、060.0630.69099.79910097.11210094.529100100100100（2）燃料成分高爐使用的焦炭及噴吹的煤粉，其成分如表2.2、表2.3所列表2.2 焦炭成分表固定碳（%）灰份（13.570%）揮發(fā)分(1.030%)SiO2Al2O3CaOMgOFeOFeSP2O5CO2COCH4N2H283.88047.01539.7945.8950.7376.1160.3680.0740.1500.4900.1500.0860.150有機物(1.520%)合計全硫游離水HNS0.5000.2490.771100.000.7893.700表2.3 煤粉成分表CHONSH2O灰份（

5、12.370%）合計SiO2Al2O3CaOMgOFeO78.9902.3904.0300.7400.5800.9005.5865.2900.5600.2180.710100.00（3） 煉鋼用生鐵，規(guī)定生鐵成分Si0.45%，S=0.03%（4） 設(shè)計焦比 K400kg 煤比 M130kg（5） 爐渣堿度 R（CaO-1.473F2）/SiO2=1.05（6） 元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率，如表2.4所列。（7） 選取鐵的直接還原度rd=0.45/，氫的利用率為H235%。（8） 鼓風(fēng)濕度測定為12.5g/m3（濕風(fēng)）（9） 熱風(fēng)溫度為1100（10）高爐使用冷料，爐頂溫度為200。表2

6、.4 元素分配率表項目FeMnPS生鐵0.9970.51.0爐渣0.0030.50煤氣0000.051.2 配料計算（1） 噸鐵礦石用量計算燃料帶人鐵量Fe.f 計算礦石用量A（2） 生鐵成分計算表2.5 生鐵成分表FeSiMnPSC94.670.450.510.100.034.15100.00（3） 熔劑用量計算礦石、燃料帶人的CaO量礦石、燃料帶入的SiO2量（要扣除還原Si消耗的）由于，說明爐料中CaO的含量較多，應(yīng)該在爐料中配加酸性熔劑硅石。石灰石的有效熔劑性硅石用量（4） 渣量及爐渣成分計算爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為渣中MnO量渣中FeO量可以近似認為K2O、Na2O、CaF2和

7、RxOy全部進入爐渣，則渣中K2O量渣中Na2O量渣中CaF2量渣中RxOy量1t生鐵爐料帶入的硫量（硫負荷）進入生鐵的硫量：進入煤氣的硫量：進入渣中的硫量：表2.6 爐渣組成表項目CaOSiO2MgOAl2O3K2ONa2OMnOFeOCaF2RxOyS/2數(shù)量/kg141.03134.0432.9137.404.295.147.193.6611.8313.712.39393.59含量/kg35.8334.068.369.501.251.311.830.933.013.480.74100.00爐渣性能校核：爐渣實際堿度R141.03/134.041.05（與規(guī)定堿度相符）爐渣脫硫之硫的分配系

8、數(shù)。1.3 物料平衡計算對于煉鐵設(shè)計的工藝計算，直接還原度rd及氫的利用率等指標是已知的，它們在前回已經(jīng)結(jié)出。這里還假定入爐碳量的1與氫反應(yīng)生成CH4。按鼓風(fēng)濕度的轉(zhuǎn)換公式，對于本例鼓風(fēng)濕度應(yīng)為（1） 鼓風(fēng)量的計算每噸生鐵的各項耗碳是：燃料帶入的可燃碳量Cf：生成CH4耗碳：生鐵滲碳Cc：氧化碳量Co：其他因素直接還原耗碳：鐵的直接還原耗碳：風(fēng)口前燃燒碳量Cb：風(fēng)口碳量所占比例為鼓風(fēng)含氧量：因此，每噸生鐵的鼓風(fēng)量 鼓風(fēng)密度：每噸生鐵的鼓風(fēng)質(zhì)量：（2）煤氣組分及煤氣量計算1）CH42）H2鼓風(fēng)濕分分解的氫燃料帶入的氫入爐總氫量：生成CH4耗氫設(shè)定有35的氫參加還原，還原氫量為進入煤氣的氫量為高爐

9、中氫的還原度（假定還原氫均參與浮士體的還原）3）CO2焦炭帶入的CO2由于礦石和熔劑均不帶入CO2，則由爐料帶入的CO2即為焦炭帶入的CO2高級氧化鐵還原生成的CO2礦石中MnO2還原成MnO生成的CO2由FeO還原成Fe生成的CO2因還原共生成CO2煤氣中的CO2總量4）CO風(fēng)口前燃燒碳生成的CO鐵直接還原生成的CO其他直接還原生成的CO上列三項CO量焦炭揮發(fā)分帶入的CO扣除間接還原消耗的CO后，進入煤氣中的CO總量為5） N2鼓風(fēng)帶入的N2焦炭、煤粉帶入的N2煤氣中N2總量將上列計算結(jié)果列表，求出煤氣（干）總量及煤氣成分。表2.7 煤氣組成表項目CO2COH2CH4N2體積/m3345.8

10、1387.7441.729.021013.031797.32含量/%19.2421.572.320.5056.36100.00煤氣與鼓風(fēng)的體積比為煤氣密度： 每噸生鐵的煤氣質(zhì)量：（3）煤氣中水量計算還原生成的H2O焦炭帶入的游離水進入煤氣的H2O總量4）考慮爐料的機械損失，實際入爐量：礦石量焦炭量硅石量因此，機械損失（含爐塵）量為（5）列物料平衡表，計算物料平衡誤差。表2.8 物料平衡表物料收入物料支出項目數(shù)量/kg項目數(shù)量/kg礦石1765.44生鐵1000.00焦炭422.54爐渣393.59煤粉130煤氣2488.14硅石0.648煤氣中水39.38鼓風(fēng)1664.18爐襯59.73總計3

11、982.81總計3980.84物料平衡誤差：絕對誤差相對誤差1.4 熱平衡計算（1）熱收入1）風(fēng)口前碳素燃燒放熱由物料平衡算得風(fēng)口前燃燒碳量345.81kg，碳素燃燒放熱2）鼓風(fēng)帶入物理熱查表可知1100時，干空氣比焓為375.1kcal/m3，水蒸氣比焓為457.6kcal/m3。每噸生鐵的風(fēng)量為1300.14m3，噴吹煤粉用的壓縮空氣數(shù)量很少（大約1530kg/kg（空氣），這里就不予考慮了，因而鼓風(fēng)帶入的物理熱為3）CH4生成熱4）成渣熱以上四項熱收入總和為（2）熱支出1）鐵及其他元素還原耗熱 鐵的還原耗熱由前面計算已知，rd=0.45，ri(H2)=0.083，ri(CO)=0.466

12、，1t生鐵的還原鐵量946.7kg，按氫均參加FeO的還原考慮，這一項耗熱的計算是燒結(jié)礦中以硅酸鐵形態(tài)存在的FeO量為球團礦中以硅酸鐵形態(tài)存在的FeO量為以Fe3O4形態(tài)存在的FeO量則為以Fe3O4形態(tài)存在的Fe2O3量為因此，礦石帶入的Fe3O4量為礦石帶入的赤鐵礦量為硅石帶入的赤鐵礦量為因此，礦石和硅石共帶入赤鐵礦量為燃料帶入的以硅酸鐵形態(tài)存在的FeO為進渣的FeO量需分解的硅酸鐵中的FeO總量為按氫均參加FeO的還原考慮，這一項耗熱的計算為 其他元素的還原耗熱因此，還原耗熱為2） 脫硫耗熱3） 水分分解耗熱4） 游離水蒸發(fā)耗熱5） 噴吹煤粉分解耗熱6） 鐵水帶走熱量7） 爐渣帶走熱量8

13、） 煤氣帶走熱量當爐頂溫度200時，查表可知各氣體組分的比焓是（kcal/m3）表2.9 各氣體組分的比焓CO2COH2CH4N2H2O85.462.862.287.462.672.8干煤氣帶走的熱量： 煤氣中水蒸氣帶走熱量：爐塵帶走熱量：因此，煤氣帶走熱量為9） 熱損失上列9項熱支出總和為表2.10 熱平衡表熱 收 入熱 支 出項目kJ%項目kJ%碳素燃燒熱.7761.99氧化物還原熱.6323.77鼓風(fēng)物理熱.3937.48脫硫耗熱21043.710.38CH4生成熱28440.500.52水分分解熱.714.48成渣熱1.870.001游離水蒸發(fā)熱36930.300.69爐料物理熱00噴

14、吹物分解熱.002.88鐵水帶走熱量.0021.56爐渣帶走熱量.5814.42煤氣帶走熱量.629.18熱損失.6922.64總計.53100.00總計.53100.00高爐熱損失：熱損失所占比例：（3） 列熱平衡表1.5 高溫區(qū)熱平衡計算以950為高溫區(qū)界限溫度，進行高溫區(qū)熱平衡計算：（1） 高溫區(qū)熱收入1） 風(fēng)口前碳素燃燒放熱由物料平衡計算已知風(fēng)口前燃燒碳量為Cb=345.81kg，所以這一項放熱為：2） 鼓風(fēng)帶入的有效熱量已知Vb1300.14m3，0.0155。風(fēng)中濕分 。風(fēng)溫1100時，于空氣比焓為375.1kal/m3，水蒸氣比焓為457.6kca1/rn3；界限溫度950時，它

15、們的比焓分別為319.7kcal/m3，386.6kcal/m3。噴吹煤粉的壓縮空氣的影響不予考慮。在扣除濕分分解耗熱后，鼓風(fēng)帶給高溫區(qū)的熱量為3） 高溫區(qū)的熱收入燃燒每千克碳素的有效熱量（2）高溫區(qū)熱支出1） 鐵及合金元素直接還原耗熱已知1t生鐵的還原鐵量946.7kg，直接還原度，高溫區(qū)內(nèi)直接還原耗熱為 2） 鐵水帶走熱量（界限溫度950時生鐵比焓為150kcal/kg）3） 爐渣帶走熱量（爐渣在950時比焓為220kcal/kg）4） 煤粉升溫及分解耗熱（煤粉在950時比焓為345kcal/kg）5） 高溫區(qū)熱損失表2.11 高溫區(qū)熱平衡表熱 收 入熱 支 出項目kJ%項目kJ%碳素燃燒

16、熱.7797.55直接還原耗熱.8439.08鼓風(fēng)有效熱85074.662.45鐵水帶走熱量.0015.67爐渣帶走熱量.249.49煤粉升溫分解熱 .009.32高溫區(qū)熱損失.3526.44總計.43100.00總計.43100.00由全爐熱平衡（第二種）計算得到全爐熱損失為：.69kJ則高溫區(qū)熱損失所占的比例為（3） 高溫區(qū)熱平衡表，見表2.11。1.6 理論焦比計算由配料及物料平衡計算已經(jīng)算出：鼓風(fēng)濕度（不富氧）；硅石用量，渣量，進渣硫量4.43kg；生鐵成分見表5。取用數(shù)據(jù)有：鼓風(fēng)濕度1100；煤比M=130kg；爐渣堿度R=1.05；直接還原度；高溫區(qū)氫的利用率取0.45；高爐利用系數(shù)。以及有關(guān)成分：焦炭含碳CK=83.88%，煤粉含碳CM=78.99%，H2=2.39%，H2O=0.9%；硅石含CaO=0.