【導(dǎo)讀】年產(chǎn)130萬噸生鐵的煉鐵廠設(shè)計。院（系）冶金與材料工程學(xué)院學(xué)院。專業(yè)班級冶金技術(shù)20xx級2班。重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計。評閱教師____職稱___

　　

【正文】 配料 計算 的 內(nèi)容 四級標(biāo)題是什么？ （ 1）礦石 用量 及 配比計算 ； （ 2） 生鐵中鐵量計算 ； （ 3） 渣量及爐渣成分計算 ； （ 4） 爐渣性能校核 ； （ 5） 生鐵成分校核 。 計算方法與過程 計算方法 為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設(shè)計的生產(chǎn)要求，先假定生鐵成分，然后用理論方法進(jìn)行配料比計算，然后以配出的礦石為基礎(chǔ)對礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進(jìn)行計算，最后爐渣性能、生鐵成分進(jìn)行校核。 2 高爐配料計算 7 確定生鐵成 分 根據(jù)設(shè)計的生產(chǎn)要求假定的生鐵成分 ， 規(guī) 定 Si=， S=， Mn=，P=， R=， 由公式 [C]=[Si][P]+[Mn],可 得 C=，F(xiàn)e=。 計算所配礦石比例 根據(jù)以上已知條件，先以 1t 生鐵作為計算單位進(jìn)行計算，確定礦石配比。 在計算時需要列出兩個方程：堿度方程和鐵平衡方程，根據(jù)生產(chǎn)要求列出方程如下： （ 1）鐵平衡方程： 1321F10FFWFYFX ? eeeee R ????????? 鐵水中鐵的分配率鐵水中的含鐵量,燃料帶入的鐵量生礦中的鐵品位, 球團礦中的鐵品位,燒結(jié)礦的鐵品位,:分別為,( kg)ηT F e ,Fe,T F e,T F e,T F e 式中 1R321 （ 2）堿度平衡方程： )MKWYX(RM C a OK C a OW C a OY C a OX C a O)(2)(2)(2)3(2)2(2)1(2321RS i OS i OS i OS i OS i OS i O??????????煤焦煤焦 式中 CaO1, CaO2,CaO3,CaO 焦 ,CaO 煤，分別表示燒 結(jié)礦、球團、生礦、焦炭、煤粉中 的 CaO 含量 。 SiO2(1), SiO2(2), SiO2(3) ,SiO2(焦 ), SiO2(煤 ) ， SiO2(R)，分別表示燒結(jié)礦、球團、生礦、焦炭、煤粉中 的 SiO2 含量、還原到鐵水中 的 SiO2量 （ kg） ，其中 SiO2(R)= ]Si[]Si[10 ?? 以 1t 生鐵作為計算單位進(jìn)行計算 ， 據(jù)以上各表數(shù)據(jù) 可以求得 焦炭帶入鐵量=，煤粉帶入鐵量 =， 行距不對 假定配燒結(jié) 礦 Xkg,球團礦 配 Ykg,塊礦 =100kg,因此有： 鐵平衡方程： 0 . 9 9 79 5 2 . 70 . 5 62 . 8 80 . 5 8 7 21 0 00 . 6 3 5 4 Y0 . 5 5 6 3 X ?????? 堿度平衡方程 : 1 . 1 00 . 3 51 . 4 320 . 0 7 4 81600 . 0 5 1 23600 . 1 1 71000 . 0 4 1 2 Y0 . 0 6 2 X 0 . 0 0 61600 . 0 5 1 23601000 . 0 1 50 . 0 0 9 5 ????????? ??????? 聯(lián)立 解 出 方程 組 可得： 燒結(jié)礦 = kg（ 占 79%） ，球團礦 = kg（ 占15%） ，塊礦 =110 kg（ 占 6%） ， 需要礦石 總量為 kg， 入爐 熟料率 =94%。 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 計算冶煉每噸生鐵爐料的實際用量 冶煉每噸生鐵爐料的實際用量計算 見 表 表 冶煉每噸生鐵爐料的實際用量 名稱 干料用 量 kg 機械損失 % 水分 % 實際用 量 kg 混合礦 — 焦炭 360 煤粉 160 — — 160 合計 終渣成分 及渣量 計算 （ 1）終 渣 S 含量 爐料全部 含 S 量 = +360 +160 = 進(jìn)入生鐵 的 S 量 = 進(jìn)入煤氣 的 S 量 = = 進(jìn)入爐渣 的 S 量 == （ 2）終渣 的 FeO 量 = ? = （ 3）終渣 的 MnO 量 = ? （ 4）終 渣 的 SiO2 量 = +360 +160 = （ 5）終渣 的 CaO 量 = +360 +160 = （ 6）終渣 的 Al2O3 量 = +360 +160 = （ 7）終渣 的 MgO 量 = +360 +160 = 終渣成分見表 表 終渣成分 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S/2① 合計 R Kg % 100 ① 由于分析所 得 Ca++都折算 成 CaO，但其中一部 分 Ca++卻 以 CaS 形式 存在 ， CaS 和 CaO2 高爐配料計算 9 之質(zhì)量差 為 S/2，為了質(zhì)量平衡 ， Ga++仍 以 CaO 存在， 而 S 則只 算 S/2[2] 爐渣堿 度 R =,符合規(guī)定值 。 MgO%=%，符合設(shè)計要求 。 根據(jù)爐渣百分組成，校驗爐渣物理性質(zhì)得：熔化溫度 1350℃ ，粘度 2PaS(1450℃ )。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。 生鐵成分校核 （ 1)含 P 量 0 . 0 8 %）142620 . 0 0 0 13600 . 0 0 0 4 41 6 7 0 . 8 6（10 3 ?????? （ 2)含 S 量 %? ， 2 8 .6 70 .0 3 20 .4 3Ls ??? （ 3)含 Si量 %? （ 4)含 Mn 量 0 . 0 8 %1 0 0 01 0 071551 . 0 1 ???? （ 5)含 Fe 量 =% （ 6)含 C 量 ==% 生鐵成分列于表 表 生鐵成分 （ %） Fe Si Mn P S C 合計 100 校驗結(jié)果與生鐵成分 的 誤差很小，表明 原定 生鐵成分恰當(dāng)。 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 3 高爐物料平衡計算 高爐物料平衡計算的意義 通過高 爐配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)品的數(shù)量，使物質(zhì)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)，是高爐與各種附屬設(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)。 高爐物料平衡計算 的 內(nèi)容 物料平衡是建立在物質(zhì)不滅定律的基礎(chǔ)上，以配料計算為依據(jù)編算的。計算內(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打基礎(chǔ)。 (1) 原料全分析并校正為 100%（ 表 ；表 ； 表 ）； (2) 生鐵全分析；（表 ） (3) 各種原料消耗量（表 ）； (4) 鼓風(fēng)濕度 ， f=%； (5) 本次計算選擇直接還原 度 rd=； (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)由配料計算給出，本例 僅 假定其余各項未知條件，分別為鼓風(fēng)濕 度 f=%（ 12g/m3 ），富氧率 %，氧氣濃度 98%。 根據(jù)碳平衡計算風(fēng)量 (1) 風(fēng)口前燃燒的碳 量 C 風(fēng) 根據(jù)碳平衡得： C 風(fēng) =∑C 燃 （ C） 103 ∑C 直 CCH4 式 中 C 風(fēng) ── 風(fēng)口前燃 燒 C 量 ， kg； (C)── 生鐵 含 C 量 %； ∑C 燃 ， ∑C 直 ， CCH4 ── 分別為燃料帶 入 C 量，直接還原 耗 C 和生 成 CH4 3 高爐物料平衡計算 11 的 C 量，㎏ [2]； 按上式分別進(jìn) 行計算： 燃料帶入的 C=m(C)J+m(C)M=360 +160 = 溶于生鐵 的 C= 直接還原耗碳 =m(C)Mn+m(C)Si+m(C)P+m(C)Fe = 5512 + 2824 + 6260 + 5612 =+3++= 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)量計算 （ V 風(fēng) ） 根據(jù)氧平衡可得 ： 0. 29f0. 21 Q0. 933c）CmV 2o風(fēng)燃風(fēng) ? ????? ? （ 其中 322 2 . 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]。 據(jù)原料供應(yīng)情況，本高爐僅噴煤，將上式分別進(jìn)行計算： 鼓風(fēng)含氧濃度 =+= m3/ m3 風(fēng)口 前 C 燃燒所需氧量 == m3 燃料帶入氧量 =160（ +1816 ） = m179。 每噸生鐵鼓風(fēng)量 = ? = m3 煤氣成分及數(shù)量計算 (1) 計 算 CH4 量 由燃料帶入 的 C 生 成 CH4 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分 含 CH4 量 =360 = m3 進(jìn)入煤氣 的 CH4 量 =+= m3 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 (2)入爐 總 H2 量 =鼓風(fēng)帶 入 H2+焦炭帶 入 H2+煤粉帶 入 H2 即 入爐的 總 H2 量 = +360 （ +） +160 （ +18 ?） =++= m3 設(shè)噴吹條件下有 40% 的 H2 參加還原， 則參加還原 的 H2 量= = 生 成 CH4 的 H2 量 = 2= m3 進(jìn)入煤氣 的 H2 量 == m3 2Hir= 950 ?? =%（ 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 = = m3 由 FeO→Fe 生成 CO2 的量 =（ ） = m3 由 MnO2→MnO 生成 的 CO2 的量 = = m3 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 ，總計間接還原生成 的 CO2 量 為 ++= 各種爐料分解或者帶入 的 CO2 量 =焦炭 的 CO2 量 +礦石 的 CO2 量 =360 + = m3 因此， 煤氣的 總 CO2 量 =+= m3 (4)風(fēng)口前碳素燃燒生成 的 CO= = m3 元素直接還原生 成 CO 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分 中 CO 的量 =360 = m3 因此， 間接還原 消 耗碳 = 煤氣中 總 CO 的量 =++= m3 (5)總 N2 的量 = 煤焦風(fēng) VVV ?? =()0 .79 +360 +160 3 高爐物料平衡計算 13 =++= m3 根據(jù)以上計算結(jié)果，列出煤氣組成表 表 煤氣組成 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 總計 Vg/ V 風(fēng) M3 % 編制物料平衡表 （ 1）計算鼓風(fēng)量： 1 m3 鼓風(fēng)質(zhì)量 = kg/ m3 全部鼓風(fēng)質(zhì)量 =1 .28= kg （ 2）計算煤氣的質(zhì)量 2 2 . 4 20 . 0 2 8 4160 . 0 0 5 6280 . 5 4 8 6280 . 2 3 9 7440 . 1 7 7 7m1 3 ??????????煤氣的質(zhì)量 = kg/ m3 全部煤氣質(zhì)量 == kg （ 3）水分計算 爐料帶入水分 =360= kg 煤粉 帶入 水分 =160= kg H2 還原生成的水分 = = kg 所以 水分 的總 質(zhì)量 =++= kg （ 4）爐料機械損失 == kg 根據(jù)上述結(jié)果，列出物料平衡，如下表 表 物料平衡表 序 號 收入項 Kg 序號 支出項 Kg 1 原燃料 1 生鐵 2 鼓風(fēng) 2 爐渣 3 煤氣 4 水分 5 爐塵 共計 共計 據(jù)對誤差 % 相對誤差 % 一般要求物料計算的相對誤差應(yīng)在 %以下，故本計算 符合要求 。 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 4 高爐熱平衡計算 熱平衡計算的目的 熱平衡計算的目的是為了了解高爐熱量供應(yīng)和消 耗的狀