【文章內(nèi)容簡介】 粉帶入 ? ?kgFe ???量進(jìn)入渣中的 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 ? ? ?????需要的混合礦量 冶煉每噸生鐵爐料的實(shí)際用量計(jì)算 見 表 16 表 16 每噸生鐵爐料實(shí)際用量 名稱 干料用量 /kg 機(jī)械損失 /% 水分 /% 實(shí)際用量 /kg 混合礦 焦炭 煤粉 共計(jì) 370 180 — — — = 370 = 180 （ 1）終渣 S含量 ? ?kgS ???????量爐料全部含 ? ?kgS ?量進(jìn)入生鐵的 ? ?kgS ???量進(jìn)入煤氣的 ? ? ? ?kgS ????量進(jìn)入爐渣的 (2) ? ?kgF eO ?量終渣的 （ 3） ? ?kgM nO ?????量終渣的 （ 4） ? ?kgS iO . 5. 0 7 4 ???????? －量終渣 （ 5）終渣的 CaO 量 = +370 +180 =(kg) （ 6）終渣的 Al2O3量 = +370 +180 =(kg） （ 7）終渣的 MgO 量 = +370 +180 =(kg) 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 表 17 終渣成分 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S/2① 合計(jì) R kg % 100 生鐵成分校核 （ 1) % 3 ??????? ??????量含 P （ 2) 230. 03 20. 48Ls 0. 03 %S ????量含 （ 3)含 Si 量 =% （ 4) % 00 01 ????量含 M （ 5)含 Fe 量 =95% （ 6)含 C 量 =100(++++)=％ 表 18 生鐵成分 （ %） Fe Si Mn P S C 合計(jì) 95 100 校驗(yàn)結(jié)果與生鐵成分相符合，表明原定生鐵成分恰當(dāng)，計(jì)算認(rèn)可。 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 3 高爐物料平衡計(jì)算 通過高爐配料計(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)品的數(shù)量，使物質(zhì)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)營制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐與各種附屬設(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)。 高爐物料平衡計(jì)算的內(nèi)容 物料平衡是建立在物質(zhì)不滅定律的基礎(chǔ)上，以配料計(jì)算為依據(jù)編算的。計(jì)算內(nèi)容包括：風(fēng)量、煤氣量，并列出收支平衡表。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)場爐料稱量的準(zhǔn)確性，為熱平衡及燃料消耗計(jì)算打基礎(chǔ)。 (1) 原料全分析并校正為 100%； (2) 生鐵全分析； (3) 各種原料消耗量 。 (4) 鼓風(fēng)濕度 。 (5) 選擇直接還原度 ，或依煤氣成分計(jì)算 。 (6) 假定焦炭和噴吹物含 C總量的 %與 H2反應(yīng)生成 CH4。 上述 1， 2， 3 原條件已經(jīng)由配料計(jì)算給出，本例 僅 假定其余各項(xiàng)未知條件，分別為鼓風(fēng)濕度 f=%（ 12g/m3 ）， 直接還原度 rd=。 根據(jù)碳平衡計(jì)算風(fēng)量 (1) 風(fēng)口前燃燒的碳量 C風(fēng) 根據(jù)碳平衡得： MC風(fēng) =∑C 燃 W（ C） 10 ∑ MC直 MCCH4 式中 M C風(fēng) ── 風(fēng)口前燃燒 C量， kg； ∑ MC 燃 ， ∑ MC 直 ， MCCH4 ── 分別為燃料帶入 C量，直接還原耗 C 和生成 CH4 的 C 量，㎏ W(C)── 生鐵含 C 量 %； 按上式分別進(jìn)行計(jì)算： 燃料帶入固定碳 =m(C)J+m(C)M=370 72+1800. 7624=(kg) 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 溶于生鐵的碳 = 1000=(kg) 直接還原耗碳 =m(C)Mn+m(C)Si+m(C)P+m(C)Fe = ）（ ????????? 生成 CH4耗碳 = = (kg) 風(fēng)口前燃燒的 C 量 == kg，占入爐總碳量的% ?????? 。 (2)風(fēng)量計(jì)算（ V風(fēng)） 根據(jù)氧平衡可得 ： 0 . 2 9 f0 . 2 1 Q0 . 9 3 3c）CmV 2o風(fēng)燃風(fēng) ? ????? ? （ 其中 3222. 41816O)V ( HV ( O )Q M2Mo 2 ??????? ??? ）（ 式中 ? ??? 0 .9 3 3cm (C ) 風(fēng)燃 ──風(fēng)口前燃燒的 C 所需氧量 （ m179。） ，(? 燃)m(C 為燃燒帶入 C量， 風(fēng)c? 為 C在風(fēng)口前的燃燒率 )； Q2o ──為燃料帶入的氧量（ M 為煤粉， V（ O） M， V（ H2O） M 為煤帶入的氧和 H2O量）； +──鼓風(fēng)含氧濃度（ f為鼓風(fēng)濕度） [2]。 將上式分別進(jìn)行計(jì)算： 鼓風(fēng)含氧濃度 =+= (m179。/ m179。) 風(fēng)口前 C 燃燒所需氧量 = % =(m179。) 燃料帶入氧量 = ? ?3m6. 5 0=3222 . 4）18160. 0 07 9+0. 0 44 6（180 ? ? 3 292 1 m??每噸生鐵鼓風(fēng)量 煤氣成分及數(shù)量計(jì)算 (1) 計(jì)算 CH4量 由燃料帶入的 C生成 CH4的量 = 10 .251222 . 9 ?? （ m179。） 焦炭揮發(fā)分含 CH4量 = 0. 161622 .40. 000 337 0 ??? （ m179。） 進(jìn)入煤氣的 CH4量 =+= （ m179。） 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 (2)入爐總 H2量 =鼓風(fēng)帶入 H2+焦炭帶入 H2+煤粉帶入 H2 ? ?）（的總量即：32 2??????????? ??????????H 設(shè)噴吹條件下有 40% 的 H2 參加還原，則參加還原的 H2 量== ? ?3m 生成 CH4的 H2量 =2= ? ?3m 進(jìn)入煤氣的 H2量 =(+)=? ?3m % 563r 2Hi ???? （ 假定用 H2還原的鐵氧化物中， 1/3 用于還原 Fe2O3， 2/3 用于還原 FeO） (3)由 Fe2O3→FeO 生成 CO2的量 = ? ? m16 022 . 09916 1 3??? 由 FeO→Fe 生成 CO2的量 = ? ? )(m 3??? 由 MnO2→MnO 生成的 CO2的量 = ? ?3m 0. 098722 .40. 00 0216 66 .6 1 ??? 另外， H2參加還原反應(yīng)，相當(dāng)于同體積的 CO2所參加的反應(yīng)，所以 CO2的生成量中應(yīng)該減去 m179。，總計(jì)間接還原生成的 CO2量為 ++=? ?3m 各種爐料分解或者帶入的 CO2 量 =焦炭的 CO2量 +礦石的 CO2 量 = ? ? 5 6 644 3 m?????? 因此，煤氣中的總 CO2量 =+=? ?3m (4)風(fēng)口前碳素燃燒生成的 ）（ ???CO 元素直接還原生成 CO的量 = ）（ 7812 ?? 焦炭揮發(fā)分中 CO的量 = ? ?3m 2 .2 8122 2. 40 .0 0 3 33 70 ??? 間接還原消耗碳量 =? ?3m 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 煤氣中總 CO的量 =++=? ?3m ? ?）（入，其總量為：由鼓風(fēng)、焦炭及煤粉帶）（煤焦風(fēng)32 2852222????????????? NNNN VVVN 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，列出煤氣組成表 21 表 21 煤氣 成分表 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 總計(jì) Vg/ V 風(fēng) M3 % 編制物料平衡表 （ 1）計(jì)算鼓風(fēng)量 31m 鼓風(fēng)質(zhì)量 = ? ?3/ mkg???????? 全部鼓風(fēng)質(zhì)量 == kg （ 2）計(jì)算煤氣的質(zhì)量 )/(33mkg???????????煤氣質(zhì)量 全部煤氣質(zhì)量 = 2= ? ?kg （ 3）水分計(jì)算 爐料帶入水分 =370=17. 76 ? ?kg 煤粉帶入水分 =180=1. 422? ?kg H2 ? ?kg ??還原生產(chǎn)水分 總計(jì)水分質(zhì)量 =++= ? ?kg （ 4） 爐料機(jī)械損失 == ? ?kg 根據(jù)上述結(jié)果，列出物料平衡，如下 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 表 21物料平衡表 序號 收入項(xiàng) Kg 序號 支出項(xiàng) Kg 1 原燃料 1 生鐵 1000 2 鼓風(fēng) 2 爐渣 3 煤氣 4 水分 5 爐塵 共計(jì) 共計(jì) 絕對誤差 % 相對誤差 % 一般要求物料計(jì)算的相對誤差應(yīng)在 %以下，故 上述計(jì)算符合要求 。 4 高爐熱平衡計(jì)算 需要補(bǔ)充的原始條件： 鼓風(fēng)溫度 1100℃； 爐頂溫度 200℃； 入爐礦石溫度為 80℃ 。 熱量收入 （ 1）碳素氧化熱 由 C 氧化 1m179。 成 CO2放熱 ? ?3/ 78 9 34 1 0 mkJ??? 由 C 氧化成 1m179。 的 CO放熱 ? ?3/ 24 79 7 mkJ??? 碳素氧化熱 = +()52 =? ?kJ （ 2）熱風(fēng)帶入熱 1100 ℃ 時干空氣的比熱容為 ℃ ，水蒸氣的比熱為 kJ/ m3℃ ,熱風(fēng)帶入熱 =[() + ] 1100 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 =2091881 ? ?kJ （ 3）成渣熱 爐料中以碳酸鹽形式存在的 CaO和 MgO，在高爐內(nèi)生成鈣鋁酸鹽時， 1kg 放出熱量 kJ 混合礦中的 CaO 量 = ? ?kJ 32 .6 544560. 01 5416 66 .6 1 ??? 成渣熱 == ? ?kJ （ 4）混合礦帶入的物理熱 80 ℃時混合礦的比熱容為 KJ/Kg℃ 混合礦帶入的物理熱 =80= ? ?kJ （ 5） H2氧化放熱 1m179。 H2氧化成 H2O放熱 KJ H2氧化放熱 == ? ?kJ （ 6） CH4生成熱 1Kg CH4生成熱 = KJ ? CH4的生成熱 = ? ?kJ 3 56 3 4 .4 94 86 7 .1 52 2. 4161 0. 2 5 ??? 冶煉 1t生鐵 的 總熱 量收入等于（ 1） ~（ 6）項(xiàng)熱量之和，即： ? ?kJQ 0 6 7 7 4 6 1 8 0 3 3 3 3 2 0 9 1 8 8 7 6 1 6 8 0 ???????總收 （ 1） 氧化物分解與脫硫耗熱 1）鐵氧化物分解熱：設(shè)焦炭和煤粉中 FeO以硅酸鐵形態(tài)存在，燒結(jié)礦中 FeO有 20%以硅酸鐵形態(tài)存在其余以 Fe3O4，鐵氧化物分解熱由 FeO、 Fe3O4和 Fe2O3三部分組成。 m（ FeO）硅酸鐵 = 718 +370 74+180= ? ?kg 去除進(jìn)入渣中的 FeO，它也以硅酸鐵形式存在，計(jì) kg 余下的 m(FeO)硅酸鐵 == ? ?kg m(FeO)四氧化三鐵 = 0. 87 718= ? ?kg m(Fe2O3)四氧化三鐵 = ? ? 05721 601 37 .6 7 ?? 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 m(Fe2O3)自由 =0. = ? ?kg 依據(jù) 1kg 鐵氧化物分解熱，即可算出總的分解熱。 FeO 硅酸鐵分解熱 == ? ?kJ ， ( KJ/kg FeO硅酸鐵 ) Fe4O3分解熱 =（ =） = ? ?kJ （ KJ/kg Fe4O3） Fe2O3分解熱 == ? ?kJ ， （ KJ/kg Fe2O3） 鐵氧化物分解總熱 =++=? ?kJ 2）錳氧化物分解熱 MnO2→Mn 分解熱 = = ? ?kJ ( KJ/KgMnO2) MnO→Mn 分解熱 == ? ?kJ