高炉炼铁计算.doc

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1、高炉炼铁计算炼铁工艺计算2物料平衡计算物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算做准备。2.1物料平衡计算的准备进行物料衡算应具备以下资料：各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量；生铁成分、炉渣成分和数量；鼓风含氧量及鼓风湿度等。2.2物料平衡计算内容与方法2.2.1鼓风量的计算对于炼铁设计，作物料平衡计算时，应首先计算每吨生铁的鼓风量。每吨生铁的鼓风量用Vb（m3，一般均为标

2、准立方米）表示，它是由风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的。（1）风口前燃烧碳量Cb的计算由碳素平衡图（图2-4）可知23高炉炼铁计算（kg/t，下同）（2-1）式中CO——氧化碳量，kg/t；Cda——合金元素还原耗碳，kg/t；CdFe——铁的直接还原耗碳，kg/t。要计算风口前燃烧碳量，则需先计算式中其他各项碳量，它们的计算是1）氧化碳量计算（2-2）式中，为生铁渗碳量，由生铁成分计算；为生成CH4碳量，按燃料带入碳量的0.5%~1.2%取值计算；在作炼铁设计时，选定的焦比K是参加炉内冶炼过程的实际数值，进入炉尘的碳量不包括在内。2）合

3、金元素还原耗碳的计算式中，，，，——生铁中相应元素含量，%；Φ——每吨生铁的石灰石用量，kg；——石灰石中CO2含量；——石灰石在高温区分解率，通常取α=0.5；——每吨生铁的渣量，kg；——渣中硫含量。如果生铁中还含有其他直接还原的合金元素，那么应在式中加上所消耗的化学当量的碳。3）铁直接还原耗碳的计算=12××/56（2-4）式中，为冶炼每吨生铁的还原铁量，kg。如果高炉冶炼不加废铁，=10[Fe]；如果加入废铁，则=10[Fe]–Fe料，其中Fe料为废铁用量，kg/t。废铁已属金属铁，在高炉内不需还原。23高炉炼铁计算由上面各式可以

4、看出，风口前燃烧的碳量主要取决于燃料比和直接还原度，一般Cb约占入炉碳量的70%~80%。（2）鼓风量的计算根据风口前碳素燃烧反应2C+O2=2CO，由燃烧碳量（）及鼓风的含氧量（），可以计算出1t生铁的鼓风量（m3/t）（2-5）式中，0.933为燃烧1kg碳素所需要的氧量（m3），在工艺计算中这是个常用的数据。鼓风含氧量可按下式计算：=0.21+0.29×+(－0.21)×式中——鼓风湿度，用体积小数表示；——1m3鼓风中兑入的富氧气体量，m3；——富氧气体氧的纯度。“(－0.21)×就是所谓的富氧率”。当高炉喷吹燃料时，由于煤粉中常

5、含有少量有机物氧素及水分，在风口区热分解，分解出的氧亦能燃烧碳素。因此，在精确计算时不能忽略这部分氧的影响，这时鼓风量应按下式计算（2-6）式中，为冶炼每吨生铁由煤粉带入的氧量（m3），它的计算是（2-7）式中，为煤粉中含氧量；为煤粉水分含量。（3）鼓风质量的计算过去多以物料重量进行物料衡算，列物料平衡表，这不符合现行规范，应予以改正。每吨生铁的鼓风质量应为（kg）（2-8）式中，为标准状况下的鼓风密度（kg/m3），它要由鼓风成分及其分子量去计算。23高炉炼铁计算2.2.2煤气量及煤气成分的计算组成炉顶煤气的有CO2、CO、N2、H2、

6、CH4五种组分，要计算冶炼每吨生铁的高炉煤气量，就需要明确这些组分的来源及其数量的计算。（1）煤气级成数量的计算1）CH4CH4的来源有二：一是焦炭挥发分中含有CH4，它和挥发分中其他成分一样，在高炉上部析出进入煤气（不要计入煤粉的CH4）；另一是由高炉中碳素同煤气中氢化合生成。这后部分CH4数量按生成CH4的碳量计算（现在也有认为没有碳素生成CH4的）。因此，每吨生铁煤气中CH4量的计算是：（m3/t）（2-9）式中CH4——焦炭中CH4的含量。2）H2高炉中氢的来源有：①燃料带入的，其中包括焦炭挥发分和有机物中的氢（可按焦炭氢元素分

7、析计算）、喷吹燃料的氢和所含水分中的氢；②高炉鼓风湿分带入的，它在风口前分解出氢；③如果天然矿含有结晶水，结晶水在高炉中部（大于500℃区域）也要分解出氢。由于现在高炉熟料比较高，天然矿中结晶水含量又不多，计算时这部分氢量可不考虑。高炉中氢的去向为：①参加还原，约有30%~40%的氢量参加还原，这部分氢量称为“还原氢（）”。还原氢中的绝大部分（90%~100%）在高炉高温区代替碳还原浮士体，其余的还原Fe3O4；②与碳反应生成CH4；③其余部分进入炉顶煤气。炉顶煤气中H2量按下式计算=－－（m3/t）（2-10）或者23高炉炼铁计算这里为

8、入炉的总氢量（m3/t），其计算是（2-11）式中——焦炭中H2的含量；，——煤粉中H2及H2O的含量；——氢利用率。生成CH4的氢量是：（2-12）3）CO2CO2的来源有：①高炉里间接还原