【正文】 碳氧化放熱 （ 1）由 C氧化成 1m179。 2CO 放 出的熱量為： ( ) ( )7 9 8 0 / 2 2 .4 1 2 4 .2 1 9 2 1 5KJ創(chuàng) = 其中， 7980 為 C 氧化為 CO2 放熱， KJ/kg。 （ 2）由 C 氧化成 1m179。 CO 放 出的熱量為： ? ? ? ?KJ5 2 6 ??? 補(bǔ)充 2340 代表意義 則碳氧化放出的總熱量為 ： ? ? ? ?? ? ? ??????? 鼓風(fēng)帶入的熱量 1100℃ 干空氣的熱容量為 ? ?Cmkcal 03/ ? ，水蒸氣比焓是 ? ?Cmkcal 03/ ? 。 ? ?? ? 5306 2 ]45 [? ?????? 氫氧化放熱。 1m3氫氧化成水蒸氣放出熱量為 2581kcal。 ? ? ??? 成渣熱 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬(wàn)噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 18 爐料的碳酸鹽或磷酸鹽中存在的 1kg 的 CaO 及 MgO 在高爐內(nèi)生成鈣 鎂 酸鹽所放出的熱量為 270kcal。 混合礦中呈 Ca3(PO4)2存在的 CaO 為： ( )1 6 2 6 0 . 0 0 0 3 2 3 5 6 / 3 1 2 1 6 50 . 6 1 6 Kg創(chuàng)創(chuàng) +?= CaCO3存在的 CaO 為： 44/56002 6? ?? 溶劑中的（ CaO+MgO)為 ： ? ? ? ?? 則成渣熱為： ( )2 7 0 0 . 6 1 6 4 . 6 4 1 7 7 . 6 4 . 22 0 4 6 3 9 . . 6 4 Kg? + ?= 補(bǔ)充 270 意義 混合礦帶入熱 本設(shè)計(jì)只需計(jì)算燒結(jié)帶入的物理熱，其他料 (如 煤粉）等帶入的物理熱均忽略不計(jì)。 燒結(jié)礦帶入熱量 = ata tcN ?? ? ? ? ????? 式中 N —每噸生鐵燒結(jié)礦用量， kg； tac —燒結(jié)礦入爐溫度下比熱容， ? ?Cmkcal 03/ ? ，本 設(shè)計(jì) 取 tac = ( )30/kcal m C ； at —燒結(jié)礦入爐溫度， ℃ ，本 設(shè)計(jì) 取 at =20℃ 。 甲烷生成熱 焦炭與噴吹 燃料中總碳量的 1%和 H2生成 CH4。 CH4的生成熱 = ? ? ?????? %]%[ ? ? 9 9 4 1 2 412/16 ??? 補(bǔ)充 1124 意義 則冶煉 1t 生鐵的總熱量收入為： ? ? 2 0 7 3 0 9 0 5 9 6 0 4 6 3 9 1 2 1 9 5 5 3 0 6 9 7 7 2 2 9????? 熱量支出項(xiàng)的計(jì)算 熱量支出項(xiàng)的各項(xiàng)計(jì)算如下： 氧化物的分解熱 計(jì)算時(shí)首先應(yīng) 該弄清各種氧化物在不同原料中的存在形態(tài)。一般原料分析中沒(méi)有指出各種形態(tài)氧化物的含量，計(jì)算時(shí)依據(jù)礦物常識(shí)做出假定。 鐵礦石中沒(méi)有自由的 FeO，在溶劑性燒結(jié)礦中的 FeO 約有 20%呈 2FeOSiO2，其余以Fe2O3形態(tài)存在，焦炭中的全部以 2FeOSiO2的形態(tài)存在。 （ 1）鐵氧化物的分解熱計(jì)算 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 ( )m FeO硅 酸 鐵 ( )1 6 2 6 0 .8 0 0 .1 4 9 7 2 0 % 4 2 0 1 0 .0 3 2 0 .1 2 9 4 0 .0 9 4 6= 創(chuàng) ?? 創(chuàng) ( )= ( ) 1 6 2 6 0 .1 2 5 5 3 4 3 .9 2 7m F e O =?四 氧 化 三 鐵 （應(yīng)為 162680%） ( ) Kg= ? ? 72/ ??四氧化三鐵OFem ? ?? ? ? 6 4 6 2 632 ???游離OFem ? ?? 補(bǔ)充 Fe3O4 量的計(jì)算 ① 分解 1KgFeO（ 2FeOSiO2）需要 熱量，故： FeO 的分解熱 ? ? 7 9 5 7 ???? ② 分解 1KgFe3O4需要 熱量，故： Fe3O4的分解熱 ? ? ? ? ????? ③ 分解 1KgFe2O3需要 熱量，故： Fe2O3的分解熱 ? ? 7 4 7 2 4 ???? 所以： 氧化物的總分解熱 = ? ? ??? （ 2） Mn 氧化物的分解熱計(jì)算 由 MnO 分解出 1Kg Mn 需要 熱量。 故：錳氧化物的分解熱 ? ? 0 8 4 7 5 81 0 0 0% ????? 錳的量并不為 %，請(qǐng)修改 （ 3） SiO2的分解熱計(jì)算 由 SiO2分解出 1kgSi 需要 7423kcal 熱量，故： SiO2的分解熱 ? ?% ????? 磷酸鈣的分解熱計(jì)算 由 Ca3(PO4)2分解出 1kg 磷需要 8540kcal 熱量，故： Ca3(PO4)2的分解熱 ? ? 3 4 5 5 4 01 0 0 00 3 7 ????? 磷的量并非為 ，請(qǐng)改正 脫 S 需要熱量的計(jì)算 使用不同脫 S 劑時(shí)，脫 S 消耗的熱量見(jiàn)表 218。 表 218 脫 S消耗的熱量 脫 S 劑 1kmol硫消耗熱量 /kcal 1kg硫消耗熱量 /kcal CaO 41340 1290 MnO 47910 1495 FeO 42070 1315 MgO 61410 1920 以 CaO、 MnO、 FeO 作為脫 S 劑時(shí)，它們脫除 1kgS 所消耗的熱量很相近，只有 MgO脫 S 消耗的熱量較大。一般當(dāng)渣中的 MgO 較少時(shí)，計(jì)算生成硫化物的熱效應(yīng)時(shí)應(yīng)該采用平均值，所以 1kgS 消耗的平均熱 量為： 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬(wàn)噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 20 ( )1 2 9 0 1 4 9 5 1 3 1 5 1 9 2 0 4 1 5 0 5 /k c a l Kg+ + + ? 所以： 脫 S 消耗的熱量： 5 0 5])()()()()()([ ???????? chymejLK SmSmSmSmSmSm? ? ? ? 9 8 6 5 0 ????? 故： 氧化物的分解和脫 S 消耗的總熱量 ? ? 45 04 05 77? ????? 碳酸鹽的分解熱 由 CaCO3分解出 1kgCO2需 966kcal，由 MgCO3分解出 1kgCO2需 594kcal，由 MnCO3分解出 1kgCO2需 522kcal。 混合礦以 MnCO3存在的 CO2量 ? ?????? 混合礦以 CaCO3存在的 CO2量 ? ? ???? 溶劑中以 CaCO3存在的 CO2量 ? ????? 溶劑中以 MgCO3存在的 CO2量 ? ? ???? 所以： 碳酸鹽分解熱 ? ?? ? 1414 ? ?????????? 水分分解熱 只考慮鼓風(fēng)中水蒸氣分解熱 故： 風(fēng)中水蒸氣分解熱 ? ?KJV f0 3 4 3 8 8 2 8 5 8 1% 4 6 8 5 8 1????????? ? 補(bǔ)充 2581 意義 噴吹物分解熱 ( ) ( ) ( )4 .2 9 7 9 8 0 2 8 9 0 5 2 2 1 2 4 .2Q w C w H w S Q= ? + 分 解 低（ ） 式中 分解Q — 1Kg 噴吹物的分解熱， KJ/Kg； 低Q — 1Kg 噴吹物的低發(fā)熱值， kcal/Kg； ??Cw ， ? ?Hw ， ??Sw — 噴吹物中該成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ， %。 煤粉的分解熱約為 300kcal/KJ，所以： 分解Q ? ? ???? 爐料游離水的蒸發(fā)熱 1Kg 水由 0℃ 升至 100℃ 吸熱 100kcal，再變?yōu)?100℃ 水蒸氣吸熱 540kcal， 共 640kcal。 所以： 游離水的蒸發(fā)熱 ? ? 6 1 2 4 0% 2 0 ????? 鐵水帶走的熱 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 取鐵水的焓量為 270kcal/Kg，則 鐵水帶走熱 ? ?KJ1 1 3 4 0 0 0 0 02 7 0 ???? 爐渣帶走的熱 取爐渣的焓量為 410kcal/Kg，則 爐渣帶走熱 ? ? 6 5 9 7 ???? 煤氣帶走的熱 取爐頂煤氣溫度 T 頂 =200℃ 。 200℃ 時(shí)煤氣各成分的熱熔 見(jiàn) 表 219。 表 219 200℃時(shí)煤氣各成分的熱熔 ? ?Cmkcal 03/ ? N2 CO CO2 H2 CH4 H2O （ 1） 干煤氣帶走的熱量 干煤氣的熱熔為： ? ?Cmk c a l 03/ ??????????? 所以干煤氣帶走的熱量為： ? ? 9 2 9 5 0 8 2 ???? （ 2） 水蒸氣帶走的熱量為： ( )1 .0 6 5 2 2 .2 9 2 2 .4 / 1 8 ( 2 0 0 1 0 0 ) 2 9 5 4 .1 6 8KJ創(chuàng) ?= （ 3） 爐塵的比熱容為 ? ?Cmkcal 03/ ? ， 則爐塵帶走的熱量為： ? ? ???? 故煤氣走的總熱量為： ? ? 0 2 6 3 16720218, 9 2 9 5 7 ??? 1 外部熱損失 ? ? 6 1 5 5 2 1 0 2 6 3 7 5 8 8 31 1 3 4 0 0 6 1 2 62 2 6 8 0 0 3 8 8 2 7 1 4 1 6 4 4 5 0 2 0 7 3 0 9 0????????? 熱平 衡表 根據(jù)以上計(jì)算，列出 噸鐵 熱平衡表 220。 表 220 噸鐵 熱平衡表 收入 支出 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬(wàn)噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 22 項(xiàng)目 熱量 /KJ 百分?jǐn)?shù) 項(xiàng)目 熱量 /KJ 百分?jǐn)?shù) 碳的氧化 氧化物分解熱 鼓風(fēng) 碳酸鹽分解熱 氫氧化 水 成渣熱 噴煤 226800 爐料帶入熱 游離水 鐵水 1134000 爐渣 煤氣 熱損 共計(jì) 100 共計(jì) 100 能量利用的評(píng)定： 根據(jù)總熱平衡的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出高爐內(nèi)有效熱量利用系數(shù)及碳的利用系數(shù)。 有效熱利用系數(shù) TK TK %100??全部有效 式中 全部Q — 單位生鐵的全部熱量消耗， KJ/t； 有效Q — 單位生鐵的有效熱量消耗， KJ/t； TK %% ????? 顯然， TK 的高低標(biāo)志著高爐熱量利用的好壞。一般情況下，此值 為 75%—85%。 碳的利用系數(shù) Kc Kc ? ?CmQC?? 7980 式中 CQ — 冶煉 1t 生鐵在高爐生成的 CO 和 CO2碳放出的總熱量， kcal； ??Cm — 冶煉 1t 生鐵在氧化生成 CO 和 CO2的總 C 量， Kg。 Kc ? ? %%100??????? Kc 是表述高爐能量利用好壞的又一指標(biāo)。 Kc 值一般在 50%～ 60%之間，個(gè)別可高達(dá)65%。 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第三章 高爐本體設(shè)計(jì) 高爐容積的確定 年工作日 的計(jì)算 假定高爐一代爐齡為 8 年，大修時(shí)間為 56 天，一代中有一次中修，時(shí)間為 30 天，每年一次計(jì)劃?rùn)z修，時(shí)間是 48h，則高爐年工作日為： 8 3 6 5 5 6 3 0 2 8 = 3 4 78? ? 天 高爐車(chē)間 日產(chǎn) 鐵 量 43 0 0 1 0= = = 8 6 4 5 . 5347 t180。年 產(chǎn) 量高 爐 車(chē) 間 日 產(chǎn) 鐵 量 年 工 作 日 高爐車(chē)間高爐座數(shù) 高爐車(chē)間建設(shè)高爐的座數(shù)，既要考慮盡量增大高爐容積，又要考慮企業(yè)煤氣平衡和生鐵量的均衡，保證在一座高爐停產(chǎn)時(shí)，鐵水和煤氣的供應(yīng)不致間斷。一般新 建車(chē)間由兩 2~3座高爐組成為宜。 本設(shè)計(jì)確定高爐為 2 座。 高爐 容積 計(jì)算 高爐座數(shù)為 2 座 ，利用系數(shù) ?V =(m3?d) 每座 高爐 日產(chǎn)量 P(t)=P 總 /2=每座