【正文】 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=每座高爐容。一般新 建車間由兩 2~3座高爐組成為宜。 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)劃檢修，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 高爐車間 日產(chǎn) 鐵 量 43 0 0 1 0= = = 8 6 4 5 . 5347 t180。 Kc ? ? %%100??????? Kc 是表述高爐能量利用好壞的又一指標(biāo)。一般情況下，此值 為 75%—85%。 表 220 噸鐵 熱平衡表 收入 支出 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(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)。 200℃ 時(shí)煤氣各成分的熱熔 見 表 219。 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。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。 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 消耗的熱量見表 218。 （ 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，其余以Fe2O3形態(tài)存在，焦炭中的全部以 2FeO一般原料分析中沒有指出各種形態(tài)氧化物的含量，計(jì)算時(shí)依據(jù)礦物常識(shí)做出假定。 甲烷生成熱 焦炭與噴吹 燃料中總碳量的 1%和 H2生成 CH4。 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)。 1m3氫氧化成水蒸氣放出熱量為 2581kcal。 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/ ? 。 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。綜合前面的配料計(jì)算和物料平衡， 以 下進(jìn)行熱平衡計(jì)算。根據(jù)能量守恒定律，在高爐冶煉過程中吸收的熱量應(yīng)等于支出的熱量。 表 217 物料平衡表 收入項(xiàng)目 數(shù)量 /kg 支出項(xiàng)目 數(shù)量 /kg 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 原、燃料 生鐵 鼓風(fēng) 爐渣 煤粉 180 煤氣 爐塵 40 水分 需重新算 總計(jì) 總計(jì) 絕對誤差 需要重新計(jì)算 相對誤差 需重新計(jì)算 一般相對誤差應(yīng)小于 3%，否則應(yīng)該檢查計(jì)算是否有錯(cuò)誤。鼓風(fēng)的質(zhì)量為： )/()]0 1 ()0 1 ( 1 [ 3mkg????????? 則全部鼓風(fēng)質(zhì)量為： )( kg?? 煤氣質(zhì)量的計(jì)算 1m179。 體積分?jǐn)?shù) / % 化學(xué)成分 體積 / m179。 （ 1） 鼓風(fēng)帶入的 N2： 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 16 )( 1 3 )0 1 9 ( 4 6 )()( 32 mVNV ff ????????? （ 2） 焦炭帶入的 N2： )()(420)( 32 mNV j ??????? （ 3） 煤粉帶入的 N2： )()( 32 mNV me ???? 則進(jìn)入煤氣帶入的 N2為： )( 1 5 1 3 7 3 6)( 32 mNV ???? 根據(jù)以上計(jì)算列出的煤氣成分 見 表 216。 風(fēng)口前碳燃燒時(shí)需氧量： COOC 22 2 ?? )122/()()( 2 ??? fC CmOV )( 24/ 3m? ?? 其中，煤粉供氧： 0 6 0 8 032/)( 2 ???meOV )(5726..7 3m? 則需要由鼓風(fēng)供氧 ： meCf OVOVOV )()()( 222 ?? 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 14 )( 3m? ?? 所以，每噸生鐵需要風(fēng)量： )( )( 32 2 mNOVV O ff ??? 爐頂煤氣成分及數(shù)量的計(jì)算 甲烷的計(jì)算 （ 1）由燃料碳素生成的甲烷： 422 CHHC ?? )()( 34 mCHV ??? （ 2）焦炭揮發(fā)分中的甲烷： )()(420)( 34 mCHV ??????? 則進(jìn)入煤氣中的甲烷為： )(1 5 6 )( 34 mCHV ??? 氫量的計(jì)算 （ 1） 由鼓風(fēng)水分中分解出的氫： 2)( 2 Hff VHV ??? )( 3m??? （ 2） 焦炭揮發(fā)分級(jí)有機(jī)物中的的氫： )()(420)( 32 mHV J ??????? （ 3） 煤粉分解出的的氫 ： )()( 32 mHV me ???? （ 4） 在噴吹條件下，一般有 30%的氫參加還原，故 2H 參加還原的量為 ： FeOHFeOH ??? 22 )()()( 32 mHV h ????? （ 5） 生成甲烷的氫 ： )()( 32 mHV ??? 則進(jìn)入煤氣的氫 ： 422 CHHC ?? )(4 0 9 )( 32 mHV ?????? CO2的計(jì)算。爐料帶入的 C 量： chymejLu CmCmCmCmCm )()()()()( ???? )( )(420 kg? ????????? 式中 LuCm )( — 爐料帶入的 C 量 （ 1t 生鐵）， kg\t； jCm)( — 焦炭帶入的 C 量 （ 1t 生鐵）， kg\t； meCm )( — 煤粉 帶入的 C 量 （ 1t 生鐵）， kg\t； yCm)( — 重油 帶入的 C 量 （ 1t 生鐵）， kg\t； chCm )( — 爐塵帶走 的 C 量 （ 1t 生鐵）， kg\t。通過它可以進(jìn)一步了解高爐反應(yīng)過程的各種變化和檢查有關(guān)計(jì)算（配料計(jì)算、風(fēng)量和煤氣量 計(jì)算 )的正確性，同時(shí)也可以檢查稱量工作及其他工作的情況。 tttttt FewSiwMnwSwPwCw ][][][][][%100][ ?????? % )% (? ?????? 所以，生鐵的最終成分如表 215。 生鐵含 S 量的計(jì)算 %1 00 01 00)(][ ??tt SmSw %%??? 生鐵含 Si 量為 % 生鐵含 Mn 量的計(jì)算。 表 212 原燃料的機(jī)械損失 原燃料 機(jī)械損失 / % 原燃料 機(jī)械損失 / % 礦石 2 焦炭 1 溶劑 1 表 213 生鐵原料實(shí)際消耗量 原燃料 理論消耗量 / kg 機(jī)械損失 / % 水分 / % 實(shí)際消耗量 /kg 混合礦 1626 2 0 1659 碎鐵 40 0 0 40 石灰石 328 1 0 焦炭 1 423． 64 總計(jì) 最終爐渣成分和數(shù)量計(jì)算 進(jìn)入爐渣的全部 S 量 mchtymejLKza SmSmSmSmSmSmSmSmSm )()()()()()()()()( ???????? 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì) 10 )())()()()(()8032(]8032)(420)(420[0 0 0 1 0 0 4 kgSmSmSmSm m e ejLK????????????????????????????????? 式中 zaSm )( — 進(jìn)入爐渣的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； KSm)( — 礦石帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； LSm)( — 溶劑帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； jSm)( — 焦炭帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； meSm )( — 煤粉帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； ySm)( — 重油帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； tSm)( — 進(jìn)入生鐵帶入的硫量（ 1t 生鐵）， kg\t； chSm