高爐設(shè)計(jì)工藝計(jì)算課件

第五章高爐能量利用第五章高爐能量利用15.1高爐中能量交換風(fēng)口前燃料燃燒產(chǎn)生高溫還原性煤氣（CO+H2），為高爐冶煉提供了熱能和化學(xué)能。煤氣能量是否充分利用，直接關(guān)系到焦比、燃料比的高低和其它指標(biāo)的改善。煤氣和爐料之間良好的傳熱是傳質(zhì)的條件，也是改善高爐能量利用的關(guān)鍵。5.1高爐中能量交換風(fēng)口前燃料燃燒產(chǎn)生高溫還原性煤氣（CO25.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化高爐煤氣自下而上穿過(guò)料層而運(yùn)動(dòng)時(shí)，以對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等方式將熱量傳給爐料，同時(shí)進(jìn)行著傳質(zhì)，使煤氣在上升過(guò)程中，體積、成分和溫度都發(fā)生了重大變化。從圖5-1看到，煤氣的總體積（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)即0℃，0.1013Mpa）自下而上有所增加。通常鼓風(fēng)時(shí)，爐缸煤氣量（注：這是指體積而言）約為風(fēng)量的1.21倍；而爐頂煤氣量約為風(fēng)量的1.35倍。噴吹燃料時(shí)，爐缸煤氣量約為風(fēng)量的1.30倍；而爐頂煤氣量約為風(fēng)量的1.45倍。5.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化高爐煤氣自下而上穿過(guò)料35.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化高爐熱效率高達(dá)78~86%，是各類冶金爐中最高者。沿高爐截面上，煤氣溫度分布是不均勻的，它主要取決于煤氣分布。一般中心和邊緣氣流較發(fā)展，煤氣溫度也較高。改善煤氣化學(xué)能利用的關(guān)鍵是提高CO利用率（ηCO）和H2利用率（ηH2）。爐頂煤氣中CO2愈高，CO愈低，則煤氣化學(xué)能利用愈好。反之，CO2愈低，CO愈高，則化學(xué)能利用愈差（傳質(zhì)不良）。

5.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化高爐熱效率高達(dá)78~845.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化CO利用率一般表示為（5-1）顯然，在（CO2+CO）之和基本穩(wěn)定不變的情況下，提高爐頂煤氣CO2含量，意味著CO必然降低，而ηCO必然提高。這就是說(shuō)，有更多的CO參與了間接還原變成了CO2，改善了煤氣（CO）能量的利用。5.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化CO利用率一般表示為55.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化爐頂煤氣溫度（t頂）是高爐內(nèi)煤氣熱能利用的標(biāo)志。t頂愈低，說(shuō)明爐內(nèi)熱交換愈充分，煤氣熱能利用愈好；反之，t頂愈高，煤氣熱能利用愈差（傳熱不好）。爐頂煤氣中的CO（或CO2）含量和t頂又是互相聯(lián)系，表現(xiàn)一致的。一般t頂高，CO含量也高，CO2含量則低，煤氣能量利用變壞；反之，t頂?shù)?，CO也低，CO2則高，煤氣能量利用改善。這說(shuō)明高爐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過(guò)程是密切相關(guān)的。5.1.1煤氣在爐內(nèi)上升過(guò)程中的變化爐頂煤氣溫度（t頂）是65.1.2高爐熱交換前以指出，高爐內(nèi)煤氣溫度僅幾秒鐘就由爐缸內(nèi)的1750℃左右降低到爐頂處的200℃左右。而爐料（使用冷料）溫度則在數(shù)小時(shí)內(nèi)，由常溫升高到風(fēng)口水平處的1500℃左右。顯然，在煤氣和爐料之間進(jìn)行著激烈的熱交換。其基本方程可表示為:

（5-2）式中dQ——dτ時(shí)間內(nèi)，煤氣傳給爐料的熱量；

a——傳熱系數(shù)；

F——爐料表面積；

t——煤氣與爐料之間的溫度差，t=t氣-t料。5.1.2高爐熱交換前以指出，高爐內(nèi)煤氣溫度僅幾秒鐘就由爐75.1.2高爐熱交換由上式可知，單位時(shí)間內(nèi)爐料所吸收的熱量與爐料表面積，煤氣和爐料溫差、傳熱系數(shù)成正比。而a又與煤氣速度、溫度、爐料性質(zhì)有關(guān)。在風(fēng)量、煤氣量、爐料性質(zhì)一定的情況下，dQ主要取決于△t。然而，由于沿高度上煤氣與爐料溫度不斷變化，因而△t也是變化的，這種變化規(guī)律可用圖5-3表示。

5.1.2高爐熱交換由上式可知，單位時(shí)間內(nèi)爐料所吸收的熱量85.1.2高爐熱交換由圖可見，沿高爐高度上煤氣和爐料之間的熱交換分為三段區(qū)域：Ⅰ—上段熱交換區(qū)；Ⅱ—中段熱交換平衡區(qū)；Ⅲ—下段熱交換區(qū)。在上、下兩段熱交換區(qū)（Ⅰ和Ⅲ），煤氣和爐料之間存在著較大的溫差△t，而且下段比上段還大；△t隨著高度而變化，在上段是愈向上愈大；在下段是愈向下愈大。因此在這兩個(gè)區(qū)域存在著激烈的熱交換。在中段（Ⅱ），△t較小，而且變化不大（＜20℃），熱交換不激烈，被認(rèn)為是爐料和煤氣之間熱交換的動(dòng)態(tài)平衡區(qū)，因此有人把它稱為“空段”或“呆區(qū)”

5.1.2高爐熱交換由圖可見，沿高爐高度上煤氣和爐料之間的95.1.2高爐熱交換為研究并闡明這個(gè)問(wèn)題，引用“水當(dāng)量”概念。所謂水當(dāng)量就是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)高爐某一截面的爐料（或煤氣），其溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量。簡(jiǎn)言之，水當(dāng)量就是單位時(shí)間內(nèi)使煤氣或爐料溫度改變1℃所產(chǎn)生的熱量變化。爐料水當(dāng)量W料=G料×C料煤氣水當(dāng)量W氣=V氣×C氣（5-3）式中:

G料、V氣——分別為通過(guò)高爐某一截面上的爐料量和煤氣量；

C料、C氣——分別為爐料熱容和煤氣熱容。5.1.2高爐熱交換為研究并闡明這個(gè)問(wèn)題，引用“水當(dāng)量”概105.1.2高爐熱交換實(shí)際高爐不是一個(gè)簡(jiǎn)單的熱交換器，因?yàn)樵诿簹夂蜖t料進(jìn)行熱交換的同時(shí)，還進(jìn)行著傳質(zhì)等一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，有些吸熱，有些放熱，使得爐料和煤氣的水當(dāng)量沿高度方向上是變化著的。5.1.2高爐熱交換實(shí)際高爐不是一個(gè)簡(jiǎn)單的熱交換器，因?yàn)樵?15.1.2高爐熱交換在高爐下部熱交換區(qū)（Ⅲ），由于爐料中碳酸鹽激烈分解，直接還原反應(yīng)激烈進(jìn)行和熔化造渣等，都需要消耗大量熱量，愈到下部需熱量愈大，因此，W料＞W(wǎng)氣，愈往下愈不斷增大。即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)高爐下部某一截面使?fàn)t料溫度升高1℃所需之熱量遠(yuǎn)大于煤氣溫度降低1℃所放出的熱量，熱量供應(yīng)相當(dāng)緊張，因此煤氣溫度迅速下降，而爐料溫度升高并不快，即煤氣的降溫速度遠(yuǎn)大于爐料的升溫速度。這樣兩者之間就存在著較大的溫差（△t），而且愈向下愈大。從而推動(dòng)熱交換激烈進(jìn)行。

5.1.2高爐熱交換在高爐下部熱交換區(qū)（Ⅲ），由于爐料中碳125.1.2高爐熱交換煤氣上升到中部某一高度后，由于直接還原等耗熱反應(yīng)的減少，間接還原放熱反應(yīng)的進(jìn)行，W料逐漸減小，以至在某一時(shí)刻與W氣相等，即W料=W氣，此時(shí)煤氣和爐料間的溫差很小（△t≤20℃），并維持相當(dāng)時(shí)間，煤氣放出的熱量和爐料吸收的熱量基本保持平衡，爐料的升溫速率大致等于煤氣的降溫速率，熱交換進(jìn)行很緩慢，而成為“空段”（Ⅱ）。煤氣何時(shí)、何溫度下進(jìn)入空段？當(dāng)用天然礦冶煉使用大量石灰石入爐時(shí)，空段開始溫度取決于石灰石激烈分解溫度，即900℃左右。在使用溶劑性燒結(jié)礦，高爐不加石灰石時(shí)，則取決于直接還原開始大量發(fā)展的溫度，即1000℃左右。5.1.2高爐熱交換煤氣上升到中部某一高度后，由于直接還原135.1.2高爐熱交換煤氣從空段往上進(jìn)入上部熱交換區(qū)（Ⅰ）。此外進(jìn)行著爐料的加熱、蒸發(fā)和分解以及間接還原反應(yīng)等。由于所需熱量較少，因而，W料＜W氣，即此時(shí)單位時(shí)間內(nèi)爐料溫度升高1℃所吸收的熱量小于煤氣降溫1℃所放出的熱量，熱量供應(yīng)充足，爐料迅速被加熱，其升溫速率大于煤氣降溫速率。因此，自下而上，始終保持著愈來(lái)愈大的溫差，從而進(jìn)行著較激烈的熱交換。而自上而下，爐料的溫度便很快接近煤氣的溫度，進(jìn)入中部“空區(qū)”，W料≈W氣。5.1.2高爐熱交換煤氣從空段往上進(jìn)入上部熱交換區(qū)（Ⅰ）。145.1.2高爐熱交換總的來(lái)看，煤氣和爐料，一個(gè)是放熱，一個(gè)是吸熱；一個(gè)是降溫，一個(gè)是升溫。這一對(duì)矛盾取決于煤氣和爐料水當(dāng)量的變化。即它們溫度升降的速率決定著熱交換曲線變化的趨勢(shì)。5.1.2高爐熱交換總的來(lái)看，煤氣和爐料，一個(gè)是放熱，一個(gè)155.1.3改善煤氣能量利用一、熱交換強(qiáng)度與高爐適宜高度的討論由圖5-3可知，煤氣和爐料間的溫差在風(fēng)口水平最大（△t=400~500℃），在爐喉料線附近次之（△t=200℃左右），而在爐身（空斷）最?。ā鱰=10~20℃），因此，高爐高度上熱交換強(qiáng)度的變化規(guī)律是兩頭大，中間小。由于高爐不論大小，都存在著這樣一個(gè)熱交換達(dá)到平衡（或緩慢）的空斷區(qū)，因此，過(guò)去有人企圖增加高爐高度來(lái)降低爐頂溫度，改善煤氣能量利用，其效果不大。

5.1.3改善煤氣能量利用一、熱交換強(qiáng)度與高爐適宜高度的討165.1.3改善煤氣能量利用既然增加高度徒勞，而空段對(duì)熱交換作用不大，因此，又有人提出取消空段，大幅度降低高爐高度。這又走向了另一個(gè)極端。事實(shí)證明，高爐過(guò)矮，將妨礙間接還原，使能量利用變壞，焦比升高。因此空段盡管熱交換緩慢，但卻進(jìn)行著十分重要的間接還原反應(yīng)等過(guò)程，因此，空段雖可縮短，但不能取消。高爐應(yīng)維持一個(gè)適宜的高度，既適宜的高徑比（Hu/D）。

5.1.3改善煤氣能量利用既然增加高度徒勞，而空段對(duì)熱交換175.1.3改善煤氣能量利用二、爐料和煤氣水當(dāng)量的比值與爐缸和爐頂煤氣溫度的關(guān)系在高爐操作中，如果爐缸溫度（t缸）升高，而爐頂溫度（t頂）降低，說(shuō)明熱交換進(jìn)行得好，煤氣能量利用改善。提高t缸，降低t頂，同W料/W氣的比值變化不大。根據(jù)區(qū)域熱平衡和熱交換原理，在上部熱交換區(qū)（Ⅰ段）任一截面上，煤氣所含的熱量應(yīng)等于固體爐料吸收的熱量與爐頂煤氣帶走的熱量之和（不考慮入爐料物理熱）。即：

5.1.3改善煤氣能量利用二、爐料和煤氣水當(dāng)量的比值與爐缸185.1.3改善煤氣能量利用當(dāng)上端熱交換終了，到達(dá)空段時(shí)，，于是5.1.3改善煤氣能量利用當(dāng)上端熱交換終了，到達(dá)空段時(shí)，195.1.3改善煤氣能量利用可見，爐頂煤氣溫度決定于空段溫度和的比值。在原料、操作穩(wěn)定的情況下，t空一般變化不大，故t頂主要決定于

.5.1.3改善煤氣能量利用可見，爐頂煤氣溫度決定于空段溫度205.1.3改善煤氣能量利用提高風(fēng)溫，降低焦比，或采用富氧鼓風(fēng)等減少煤氣量的措施，都可使W氣降低，升高，從而使t頂降低。如果由于其它原因，風(fēng)溫的提高并沒有使焦比降低，則煤氣量不變，W氣亦不變，t頂變化也不大。相反，如果風(fēng)溫降低，焦比升高，或者其它任何原因引起焦比升高時(shí)，則由于煤氣量增加，W氣增加，降低，t頂升高。

5.1.3改善煤氣能量利用提高風(fēng)溫，降低焦比，或采用富氧鼓215.1.3改善煤氣能量利用5.1.3改善煤氣能量利用225.1.3改善煤氣能量利用此處t缸為爐渣溫度，t氣為爐缸煤氣溫度。由（5-5）式可見，凡能提高t氣和降低W料，提高W氣

/W料比值的措施，都有利于提高爐缸溫度。提高風(fēng)溫，t氣升高，t缸增加；但風(fēng)溫提高，焦比降低，W氣減少，又使t缸降低，其結(jié)果t缸可能變化不大。如果焦比不變，則t缸增加。富氧鼓風(fēng)時(shí)，N2減少，煤氣量減少，W氣

/W料降低；然而富氧可大大提高t氣，結(jié)果使t缸升高。綜上所述，富氧和高風(fēng)溫對(duì)于提高爐缸溫度，降低爐頂溫度，改善煤氣能量利用是很有效的措施。兩者都可使高溫區(qū)下移，間接還原區(qū)擴(kuò)展，從而減少直接還原，使焦比降低。5.1.3改善煤氣能量利用此處t缸為爐渣溫度，t氣為爐缸煤235.1.4高爐能量利用計(jì)算對(duì)于生產(chǎn)高爐，為了能對(duì)冶煉過(guò)程進(jìn)行全面、定量的深入研究，發(fā)現(xiàn)增產(chǎn)、節(jié)焦的薄弱環(huán)節(jié)，提出努力方向和改革措施，也常要進(jìn)行物料平衡和熱平衡計(jì)算。5.1.4.1高爐能量利用計(jì)算高爐物料平衡和熱平衡以配料計(jì)算為基礎(chǔ)，并嚴(yán)格遵守質(zhì)量守恒和能量守恒定律。一、配料計(jì)算和物料平衡配料計(jì)算的目的是根據(jù)已知原、燃料成分和冶煉條件來(lái)決定礦石、燃料和熔劑的需要量，以獲得性能良好的爐渣和合乎規(guī)格的生鐵，并為編制物料平衡和熱平衡打好基礎(chǔ)。5.1.4高爐能量利用計(jì)算對(duì)于生產(chǎn)高爐，為了能對(duì)冶煉過(guò)程進(jìn)245.1.4高爐能量利用計(jì)算配料計(jì)算和物料平衡必須具備以下數(shù)據(jù)：1各種原料（包括噴吹物）的全分析（各種成分的總和應(yīng)調(diào)整到100%）；2計(jì)算得到或?qū)嶋H所用的各種原料（包括噴吹物）重量，生鐵產(chǎn)量、渣量、爐塵吹出量；3冶煉鐵種及成分，爐渣成分和堿度，爐塵的成分；4爐頂煤氣成分；5鼓風(fēng)參數(shù)（包括富氧程度、濕分等）；6各種元素在生鐵、爐渣、煤氣中的分配比例等。5.1.4高爐能量利用計(jì)算配料計(jì)算和物料平衡必須具備以下數(shù)255.1.4高爐能量利用計(jì)算為了編制物料平衡必須進(jìn)行風(fēng)量和煤氣量的計(jì)算。計(jì)算風(fēng)量是根據(jù)碳平衡原理，首先計(jì)算出風(fēng)口前被鼓風(fēng)中的氧所燃燒的碳量（C風(fēng)）（5-6）式中C氧化——被鼓風(fēng)和爐料中氧所氧化的碳量，kg；

C直——被爐料中氧所氧化的碳量（即Si、Mn、P、Fe直接還原消耗碳量），kg。

5.1.4高爐能量利用計(jì)算為了編制物料平衡必須進(jìn)行風(fēng)量和煤265.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算275.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算285.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算295.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算305.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算315.1.4高爐能量利用計(jì)算

二、熱平衡通過(guò)熱平衡計(jì)算可以了解高爐冶煉過(guò)程熱量利用情況，從而找到改善熱能利用、降低焦比的途徑。常見的熱平衡計(jì)算法有兩種。第一種是建立在蓋斯定律基礎(chǔ)上的，即依入爐物料的初態(tài)和出爐產(chǎn)物的終態(tài)來(lái)計(jì)算而與爐內(nèi)實(shí)際反映過(guò)程無(wú)關(guān)。第二種是按爐內(nèi)實(shí)際反應(yīng)過(guò)程來(lái)計(jì)算熱量消耗。前者比較簡(jiǎn)便，但不考慮實(shí)際過(guò)程；后者比較實(shí)際，但計(jì)算較繁。此處還有“區(qū)域熱平衡法”，可根據(jù)高爐特定區(qū)域，如高爐下部的實(shí)際需要來(lái)進(jìn)行。5.1.4高爐能量利用計(jì)算二、熱平衡325.1.4高爐能量利用計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)中多用第一種熱平衡法。它是先分別計(jì)算出冶煉過(guò)程中的熱收入項(xiàng)和熱支出項(xiàng)，然后編制出熱平衡法，根據(jù)能量守恒定律，熱收入應(yīng)等于熱支出來(lái)進(jìn)行比較和檢查。舉例如表5-2。其中熱支出第九項(xiàng)外部熱損失，系根據(jù)熱收入總和減去前八項(xiàng)熱支出之和得出。關(guān)鍵是看它所占百分?jǐn)?shù)是否在合理范圍以內(nèi)。冶煉煉鋼生鐵時(shí)，此值一般為3~6%，鑄造生鐵一般為6~10%。當(dāng)然希望外部熱損失低一些好。此值過(guò)高，說(shuō)明計(jì)算有錯(cuò)誤，或焦比選擇不當(dāng)，應(yīng)予以檢查和調(diào)整。如果測(cè)試手段齊備，外部熱損失也可用準(zhǔn)確實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。5.1.4高爐能量利用計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)中多用第一種熱平衡法。它335.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算345.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算355.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4.2高爐操作線圖及其應(yīng)用長(zhǎng)期來(lái)，高爐工作者習(xí)慣于應(yīng)用圖4-8的rd-C曲線來(lái)分析還原和熱消耗過(guò)程對(duì)焦比的影響。但該圖沒有表達(dá)出冶煉過(guò)程風(fēng)量和煤氣成分的變化；同時(shí)要做出熱量消耗曲線，往往需要進(jìn)行繁雜的熱平衡計(jì)算。1967年，法國(guó)學(xué)者A·里斯特（A·Rist）和N·梅依森（N·Meyssem）提出高爐操作線圖（簡(jiǎn)稱操作線），能直接表達(dá)出高爐冶金過(guò)程Fe-O-C體系的變化和高爐各生產(chǎn)指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)分析高爐冶金全過(guò)程甚為方便。這是高爐冶煉理論的一個(gè)重要發(fā)展。5.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4.2高爐操作線圖及其36高爐設(shè)計(jì)工藝計(jì)算ppt課件375.1.4高爐能量利用計(jì)算一．構(gòu)成操作線的基本原則高爐冶煉主要反應(yīng)都涉及氧，是氧從鐵礦石和鼓風(fēng)移向或轉(zhuǎn)變成煤氣的進(jìn)程。如鐵礦石的還原，碳的燃燒和氣化等。在這些涉及氧的反應(yīng)中，氧有三個(gè)來(lái)源——鐵的氧化物、脈石中的氧化物和鼓風(fēng)中的氧。氧也有三個(gè)去向——高溫區(qū)碳氧化（包括燃燒和氣化），最終生成CO；直接還原，鐵及其它氧化物中的氧被碳奪取變成CO；間接還原，鐵及其它氧化物中的氧被CO奪取變成CO2，這些生成或轉(zhuǎn)變成的CO和CO2，最終都進(jìn)入煤氣。5.1.4高爐能量利用計(jì)算一．構(gòu)成操作線的基本原則385.1.4高爐能量利用計(jì)算Rist操作線正是抓住“氧的轉(zhuǎn)移”這個(gè)高爐冶煉最本質(zhì)的特征來(lái)描述高爐過(guò)程。在物料平衡和熱平衡中，常以1噸生鐵來(lái)計(jì)算。而操作線則以1個(gè)鐵原子，實(shí)際用1kmolFe，即質(zhì)量為56kg的鐵為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算。這樣，能更好的反應(yīng)出化學(xué)反應(yīng)是以原子、分子為單位進(jìn)行的本質(zhì)。例如工業(yè)單位72kg12kg56kg22.4m3化學(xué)反應(yīng)單位1分子1原子1原子1分子5.1.4高爐能量利用計(jì)算Rist操作線正是抓住“氧的轉(zhuǎn)移395.1.4高爐能量利用計(jì)算操作線圖系一平面直角坐標(biāo)（圖5-4），X軸為氧、碳原子比，即O/C，主要用來(lái)表示氧的去向。Y軸為氧、鐵原子比，即O/Fe，主要用來(lái)表示氧的來(lái)源。在X、Y平面上，線段AB及其投影△X（或x）和△Y（或y），代表一種特定類型的氧的遷移。相應(yīng)的氧的流量nO與沿著X軸的煤氣中的碳量nC有關(guān)，也與沿著Y軸的固體爐料中的鐵量nFe有關(guān)。5.1.4高爐能量利用計(jì)算操作線圖系一平面直角坐標(biāo)（圖5-40高爐設(shè)計(jì)工藝計(jì)算ppt課件415.1.4高爐能量利用計(jì)算線段AB的斜率由于x，y均為正值，所以斜率u亦為正值。斜率等于碳同鐵的產(chǎn)物量的比值，即nC/nFe，實(shí)際就是用C/Fe原子比表示的單位原子鐵的碳量消耗，也就是以比值（分子CO/原子Fe）表示的單位原子鐵的還原氣體消耗量。

5.1.4高爐能量利用計(jì)算線段AB的斜率425.1.4高爐能量利用計(jì)算可見，斜率的意義在實(shí)際上與焦比（或燃料比）是完全一致的。當(dāng)原料和冶煉條件一定時(shí)，焦比或C/Fe原子比是一個(gè)定值。由于u=C/Fe原子比一定，故O/Fe與O/C原子比或Y與X呈直線關(guān)系。當(dāng)表示若干氧的遷移過(guò)程時(shí)所有的線段都具有同一斜率u，而且可按一定順序在斜率為u的同一條直線AE上互相銜接起來(lái)，就構(gòu)成所謂的操作線（圖5-5），由于是以原子比為計(jì)量單位，所以操作線AE時(shí)一條直線，其斜率u=C/Fe原子比。實(shí)際代表了焦比或燃料比。5.1.4高爐能量利用計(jì)算可見，斜率的意義在實(shí)際上與焦比（435.1.4高爐能量利用計(jì)算二．操作線圖各組成部分的理論分析取純碳（X=0）和純鐵（Y=0）為坐標(biāo)原點(diǎn)O。引三條垂直線：X=0，純碳，即Y軸；X=1，純CO氣體，這里O/C=1，即GF線；X=2，純CO2氣體，這里O/C=2，即HX線（H點(diǎn)對(duì)X軸的垂線）。引兩條水平線：Y=0，純鐵，即X軸；Y=yO，即yOH線，表示爐料中鐵的氧化度（O/Fe原子比）。例如，F(xiàn)e2O3=3/2=1.5；Fe3O4=1.33；FeO=1.0。5.1.4高爐能量利用計(jì)算二．操作線圖各組成部分的理論分析445.1.4高爐能量利用計(jì)算在GF線左側(cè)，O＜X＜1的區(qū)間，為高爐下部C氧化為CO的直接還原區(qū)，并用來(lái)描述還原性氣體的生成。在GF線右側(cè)，1＜X＜2的區(qū)間，為CO轉(zhuǎn)化為CO2的直接還原區(qū)，并用來(lái)描述還原性氣體的利用。在X軸以上，即0＜Y＜yO的區(qū)間，用來(lái)表示爐料中鐵氧化物提供的氧，并用以描述整個(gè)高爐內(nèi)鐵的還原過(guò)程。其中AB部分在Y軸上的投影即yi，為用于間接還原，使CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2的氧；BC部分在Y軸上的投影即yd，為用于直接還原，使C變?yōu)镃O的氧。因此，鐵氧化物中提供的氧，既參與了還原氣體的生成，有參與了還原性氣體的利用。

5.1.4高爐能量利用計(jì)算在GF線左側(cè)，O＜X＜1的區(qū)間，455.1.4高爐能量利用計(jì)算在X軸以下，坐標(biāo)平面負(fù)的y值一邊，說(shuō)明除鐵的氧化物外，在高爐下部（爐腹、風(fēng)口區(qū)、爐缸）發(fā)生作用的其它氧的來(lái)源。這些氧只參與還原性氣體的生成，而未參與還原性氣體的利用。其中包括碳燃燒、氣化、奪取脈石氧化物中的氧而生成的CO。如CD部分，它在Y軸上的投影yf，為脈石中Si、Mn、P、S等氧化物直接還原提供的氧；DE部分在Y軸上的投影yb，為鼓風(fēng)中提供的氧，用于碳的燃燒和氣化。5.1.4高爐能量利用計(jì)算在X軸以下，坐標(biāo)平面負(fù)的y值一邊465.1.4高爐能量利用計(jì)算在Y＞y0部分，即y0H水平線以上區(qū)域，用處很少，但它可說(shuō)明在高爐以外，使高爐煤氣完全燃燒所需氧的來(lái)源，如在熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t中應(yīng)用高爐煤氣作燃料進(jìn)行的燃燒等。5.1.4高爐能量利用計(jì)算在Y＞y0部分，即y0H水平線以475.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算485.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算495.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算505.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算515.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算525.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算535.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算545.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算555.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算565.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算575.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算585.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算595.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算605.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算615.1.4高爐能量利用計(jì)算5.1.4高爐能量利用計(jì)算6