立方米高爐煉鐵物料平衡計算課程設(shè)計

1、攀枝花學(xué)院課程設(shè)計（論文）1000 n?高爐煉鐵物料平衡計算通過高爐物料計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算，則要確定單位生鐵的全部物 質(zhì)收入與支出，即計算單位生鐵鼓風(fēng)數(shù)量與全部產(chǎn)品數(shù)量，試物料收 入與支出平衡。這種計算為工廠的總體設(shè)計、設(shè)備容量與運輸力的確 定及制定生產(chǎn)管理與經(jīng)營制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐余各種附屬設(shè)備 的設(shè)計及高爐正常運轉(zhuǎn)的各種工作所不可缺少的參數(shù)。高爐物料平衡的計算有兩種方法：一般物料平衡計算法與現(xiàn)場物 料平衡計算法。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)。物料平衡計算是煉鐵工藝計算中的重要組成部分，它是在配料 計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。物料平衡計算包括鼓風(fēng)量、煤氣量以及物料收 支總量等項內(nèi)容的計算。物料平衡有助于檢驗設(shè)計的合理性，深入了 解冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)，檢查配料計算的正確性。校驗高爐冷風(fēng) 流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場爐料稱量的準(zhǔn)確性， 為熱平衡及燃料消耗計算的下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞現(xiàn)場物料平衡，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高爐物料平衡計算的內(nèi)容1. 2. 1高

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

4、聯(lián)合計算中爐渣成分和渣量的計算。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 衡沒有用到的化學(xué)成分均沒有列出C3o1. 2. 4現(xiàn)場物料平衡計算現(xiàn)場用實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)作物料平衡，用來檢查和校核入爐物料和 產(chǎn)品稱量的準(zhǔn)確性，計算生產(chǎn)中無法計量的渣量和爐頂煤氣量，實際 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）作為計算基礎(chǔ)，用來檢查、校核入爐物料和 產(chǎn)品計量的準(zhǔn)確性，計算風(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計算分析計算分析的可靠性在于計算方法的科學(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際產(chǎn)量與統(tǒng)計產(chǎn)量的 差別，由于我國以前分析和計量技術(shù)相對薄弱，造成的誤差較大，常 將進(jìn)入生鐵元素平衡計算用作原燃料單耗的驗算，例如以鐵平衡驗算 礦石消耗量等，然后再以驗算后校正的消耗量作為平衡計算的依據(jù)。2物料平衡計算的準(zhǔn)備2. 1原料條件除了在配料計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)驗選定鐵的直接還原度，表2-1列出在全焦 冶煉時不

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計算中應(yīng)該注意的事項物料平衡計算過程中，以每噸鐵為計算單位。

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 成分的含量無角標(biāo)以外，一律用（）加角標(biāo)來表示。計算單位為kg/kg或m7m 3收集原始數(shù)據(jù) 利用配料計算的原始條件和計算結(jié)果，并設(shè)生成甲烷的碳量占總碳 量的0.8% （般為05%,噴吹煤粉時可達(dá)1 %）。各種原料的全分 析。對現(xiàn)場化學(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或無括號的化學(xué)符號表示重量，V表示體積，角標(biāo)注明物料的 簡稱；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高爐物料平衡計算中理論計算入爐總碳»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)量計算對于煉鐵設(shè)計，作物料平衡計算時，應(yīng)首先計算每噸生鐵的鼓風(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)含氧量計算的C1o3.1. 1風(fēng)口前燃燒碳量G的計算圖 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 要計算風(fēng)口前燃燒碳量G,則需先計算式中其他各項碳量。3. 1. 1. 2氧化碳量CO計算C° = Cf -5- CCHa= KxCk+MxCm-10c-CCH4(3-2)式中，Cc為生鐵滲碳量，由生鐵成分計算；CCH4為生成CHi碳量, 按燃料帶入碳量G的0. 5%1. 2%取值計算；在作煉鐵設(shè)計時，選定的 焦比K是參加爐內(nèi)冶煉過程的實際數(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樂的計算(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,在工藝計算中 這是個常用的

12、數(shù)據(jù)。鼓風(fēng)含氧量可按下式計算：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，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，在精確計算時不 能忽略這部分氧的影響，這時鼓風(fēng)量應(yīng)按下式計算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的計算過去多以物料重量進(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，計算時這部分氫量可不考慮。高爐中氫的去向為： 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算）,它要由鼓風(fēng)成分及其分子量去計算。3. 2煤氣量計算組成爐頂煤氣的有CO?、CO、N2.乩、CH-五種組分，要計算冶煉每 噸生鐵的高爐煤氣量，就需要明確這些組分的來源及其數(shù)量的計算。3. 2. 1煤氣級成數(shù)量的計算1）CH.CH的來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 量計算（現(xiàn)在也有認(rèn)為沒有碳素生成CU的）。因此，每噸生鐵煤氣中 CH】量的計算是：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,礦石燒損項的C02, 以及熔劑(石灰石、白云石)帶入的CO?。對于石灰石，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,計算 co?數(shù)量時，這部分不應(yīng)計入。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。氫還原度計算如下:2 x Fe.r(3-17)4) COCO的來源有： 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), 個要C0?變成兩個C0,其中一份包括在式4T6'中 的4項內(nèi)，另一份則是該式的第四項。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、富氧時按下式計算 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物料平衡計算4.1理論物料平衡

21、計算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，為了計算

25、方便起見，沒有富氧，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）煤氣量計算：煤氣成分計算 實際進(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(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干煤氣總量及其見表4-7。表4-7煤氣組成成分H2C02C0N2合計體積/m328. 200336.338358. 716914.2071637.461組成/%1.7220. 5421.9155. 83100.00煤氣重量計算: 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項目項目礦石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3637. 72合計3637. 56絕對誤差0.16kg相對誤差0. 004%注：要求相對誤差小于0.3%,否則無效

33、。4. 2現(xiàn)場物料平衡計算現(xiàn)場物料平衡計算現(xiàn)場用實際的生產(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，計算生產(chǎn)中無法計量的渣量和爐頂煤氣量，實際 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)計算法1）渣量計算。高爐生產(chǎn)產(chǎn)生的渣量是無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水淬法制成水渣。渣量只能通過 計算得到。理論上講任何造渣氧化物的平衡均可以求得渣量，但簡單 而又較準(zhǔn)確的方法是按氧化鈣50平衡，因為02+化驗誤差小，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、煤氣量計算。高爐生產(chǎn)中在冷風(fēng)管上有測量的流量計，測量 結(jié)果或在儀表上、或在計算機(jī)顯示屏上顯示出來，一般每小時在日報 表上記錄一次。但是這個風(fēng)量是風(fēng)機(jī)給出的風(fēng)量，并不是真實的入爐 風(fēng)量，因為冷風(fēng)經(jīng)過管路、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不用任何測量手段來

36、計量。真實的風(fēng)量和產(chǎn)生 的煤氣量是通過計算求得的，常用進(jìn)入煤氣的元素碳、氧、氫、氮的 平衡，取4個平衡中的2個就可以算出，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)備運轉(zhuǎn)要求而進(jìn)入爐內(nèi)的氮量，例如有 些用比冷卻的無鐘爐頂，其用量在20003000m7h；又如噴吹煙煤時 有的高爐使用氮作為載體，其消耗量為在濃相輸送時5筑2輸送30 40kg煤粉，稀相榆送時111?汕風(fēng)榆送10kg左右，什算時將它們換算成 m3/to氫平衡方程中有還原形成的乩0還，

38、它是無法準(zhǔn)確測定的，所以常 將氧、氫兩個平衡方程先聯(lián)解消去乩0還，得到一個沒有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、無比0還的氧和氮平衡方程求得兩個未知的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)）如果計算所用的原始數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確無誤，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組解的計算式中可以 看出(C. N)平衡的最簡單，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；無鐘爐頂使用氮氣N其為2500m3/h；日產(chǎn)生鐵5500t/do計 算風(fēng)量、煤氣量.解：先計算單位生鐵的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