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1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!高炉冶炼综合计算1.1概述组建炼铁车间（厂）或新建高炉，都必须依据产量以及原料和燃料条件作为高炉冶炼综合计算包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。从计算中得到原料、燃料消耗量及鼓风消耗量等，得到冶炼主要产品（除生铁以外）煤气及炉渣产生量等基本参数。以这些参数为基础作炼铁车间（厂）或高炉设计。 计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般
2、情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。 计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100，元素含量和化合物含量要相吻合。 将依据确定的工艺技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。 依据质量守恒定律，投入高炉物料的质量总和应等于高炉排出物料的质量总和。物料平衡计算可以验证配料计算是否准确无误，也是热平衡计算的基础。物料平衡计算结果的相对误差不应大于0.25。 常用的热平衡计算方法有两种。第一种
3、是根据热化学的盖斯定律，即按入炉物料的初态和出炉物料的终态计算，而不考虑炉内实际反应过程。此法又称总热平衡法。它的不足是没有反应出高炉冶炼过程中放热反应和吸热反应所发生的具体空间位置，这种方法比较简便，计算结果可以判断高炉冶炼热工效果，检查配料计算各工艺技术参数选取是否合理，它是经常采用的一种计算方法。第二种是区域热平衡法。这种方法以高炉局部区域为研究对象，常将高炉下部直接还原区域进行热平衡计算，计算其中热量的产生和消耗项目，这比较准确地反应高炉下部实际情况，可判断炉内下部热量利用情况，以便采取相应的技术措施。该计算比较复杂。要从冶炼现场测取大量工艺数据方可进行。1.2配料计算一.设定原料条件
4、1、矿石成分：表 1-1原料成分 ，%原料FeMnPSFeOFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnOP2O5FeS烧损H2OCO2烧结矿58.350.030.0310.0312.5469.355.821.548.542.0180.0390.070.083100.00球团矿64.530.0330.0370.0036.2485.245.131.371.360.5260.0420.0840.008100.002 / 142如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!混合矿59.590.0310.0320.02511.2872.535.681.517.101.720.040.070.07100.0
5、0石灰石1.800.060.0010.0361.101.261.960.0951.030.890.0780.100.0021.0642.43100.00炉尘42.210.220.0260.08315.6042.7615.801.338.731.2960.280.060.2271.967C=11.95100.00烧结与球团的比例为80：202、焦炭成分：表1-2焦炭成分 ，%C灰分（12.64）挥发份（0.58）有机物（1.42）游离水SiO2Al2O3CaOMgOFeOCOCO2CH4H2N2H2N2S85.367.324.260.510.120.430.210.190.0250.0370.1
6、180.360.270.79100.004.173、喷吹燃料成分：表1-3煤粉成分 ，%燃料CHNSOH2O灰分SiO2Al2O3CaOMgOFeO煤粉77.752.280.520.302.320.857.316.700.730.320.92100.004预定生铁成分：表1-4预定生铁成分 ，%FeSiMnPSC95.230.550.030.0340.0264.13其中Si、S由生铁质量要求定，Mn、P由原料条件定，C参照下式定，其余为Fe。C=4.3-0.27Si-0.329P-0.032S+0.3Mn某元素在生铁、炉渣、炉气中的分配率（%）见表1-5表1-5元素分配率分 ，%FeMnSP生
7、铁99.750100炉渣0.3500炉气50二.冶炼参数参考：燃料消耗量（kg/t生铁）：焦炭 360（干） 375（湿）煤粉 150 kg/t生铁鼓风湿度 12g/ m3相对湿度 =1.493%2 / 142如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!风温 1100炉尘量 20 kg/t生铁入炉熟料温度 80炉顶煤气温度 200焦炭冶炼强度 0.98 t/（m3d）高炉有效容积利用系数 2.7 t/（m3d）炉渣碱度 R=1.10（1）燃料带入的铁量G首先计算20kg炉尘中的焦粉量：G=GC%/C%=2011.95/85.36=2.80kg高炉内参加反应的焦炭量为：G=360- G=360-2
8、.80=357.2kg故 G= GFeO%+ GFeO% =357.20.43%+1500.92% =2.27kg（2）进入炉渣中的铁量G=1000Fe% =952.3=2.865kg式中 0.3%、99.7%分别为铁在炉渣和生铁中的分配比（3）需要由铁矿石带入的铁量为：G=1000 Fe%+ G- G =952.3+2.856-2.27 =952.9kg（4）冶炼1t生铁的铁矿石需要量：G= G/ Fe%= =1599.09kg考虑到炉尘吹出量，入炉铁矿石量为：G= G+ G- G=1599.09+20-2.80=1616.29kg（1）设定炉渣碱度 R=CaO/ SiO2=1.10（2）石
9、灰石的有效溶剂性CaO= CaO%-R SiO2% =(51.03-1.101.96)%=48.87%(3)原料、燃料带有的CaO量G3 / 143如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!铁矿石带入的CaO量为：G=GCaO%=1599.097.10%=113.54kg焦炭带入的CaO量为：G= G CaO%=357.20.51%=1.82kg煤粉带入的CaO量为：G=GCaO%=1500.73%=1.10kg故 G= G+ G+ G =113.54+1.82+1.10=116.46kg（4）原料、燃料带入的SiO2量G铁矿石带入的SiO2量为：G= GSiO2%=1599.095.68%=
10、90.83kg焦炭带入的SiO2量为：G= GSiO2%=357.27.32%=26.15kg煤粉带入的SiO2量为：G= GSiO2%=1507.31%=10.97kg硅素还原消耗的SiO2量为：G=1000Si%=11.79kg故 G= G+G+G-G90.83+26.15+10.97-11.79=116.16kg熔剂（石灰石）需要量为：G=（R G- G）/ CaO =（1.10116.16-116.46）/48.87% =23.16kg原料、燃料带入的成分见下表1-6表1-6 每吨生铁带入的有关物质的量原燃料数量kgSiO2CaOAl2O3MgOMnOS%kg%kg%kg%kg%kg%
11、kg混合矿1599.095.6890.837.10113.541.5124.151.7227.500.040.640.0250.40焦炭357.27.3226.150.511.824.2615.220.120.430.792.82石灰石23.161.960.4551.0311.820.090.020.890.210.0780.020.0360.0085 / 145如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!煤粉1507.3110.970.731.106.7010.050.320.480.300.45128.40128.2849.4428.620.663.138（1）炉渣中CaO的量G由上表： G
12、=128.28kg（2）炉渣中SiO2的量G由上表： G=128.40- G=128.40-11.79=116.61kg（3）炉渣中Al2O3的量G由上表： G=49.44kg（4）炉渣中MgO的量G由上表： G=28.62kg（5）炉渣中MnO的量G G=0.6650%=0.33kg 50%锰元素在炉渣中的分配率（6）炉渣中FeO的量G进入渣中的铁量为：Fe=2.865kg ，并以FeO形式存在故 G=2.865=3.68kg（7）炉渣中S的量G原燃料带入的总S量为：G=3.138kg （见表3-6）进入生铁的S量为：G=1000S%=10000.026%=0.26kg进入煤气中的S量为：G
13、= G5%=3.1380.05=0.157kg故 G= G-G-G =3.138-0.26-0.1575 / 145如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! =2.72kg炉渣成分见下表1-7表1-7组元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOS/2CaO/ SiO2kg128.28116.6149.4428.620.333.681.36328.32%39.0735.5215.068.720.11.120.41100.001.10（1）生铁含P 按原料带入的磷全部进入生铁计算铁矿石带入的P量为：G= GP%=1599.090.032%=0.51kg石灰石带入的P量为：G= GP%=23.1
14、60.001%=0.0002kg故 P=（0.51+0.0002）=0.051%（2）生铁含Mn 按原料带入的锰有50%进入生铁计算故 Mn=0.6650%=0.026%（3）生铁含C C=100-(95.23+0.55+0.026+0.051+0.026)%=4.117%校核后的生铁成分（%）见下表1-8表1-8 校核后的生铁成分 ，%FeSiMnPSC95.230.550.0260.0510.0264.1171.3物料平衡计算（1）风口前燃烧的碳量G1）G= GC%+ GC%=357.285.36%+15077.75%=421.53kg2）溶入生铁中的碳量为：G=1000C%=10004.
15、117%=41.17kg3）生成甲烷的碳量为：燃料带入的总碳量有1%1.5%与氢化合生成甲烷，本例去1%。G=1% G=0.01421.53=4.22kg4）直接还原消耗的碳量G6 / 146如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!锰还原消耗的碳量：G=1000Mn%=10000.026%=0.06kg硅还原消耗的碳量：G1000Si%=10000.55%=4.71kg磷还原消耗的碳量：G1000P%=10000.051%=0.49kg-铁直接还原消耗的碳量： G=1000Fe% rdrd= rd-rrd一般为0.40.5，本计算取0.45。r= G( H2%+ H2%)+ GH2%+(V+
16、 GH2 O %)H2/(1000Fe%) = 357.2(0.037%+ 0.36%)+ 1502.28%+ (12001.493%+ 1500.85 %)0.350.9/(100095.23%) =0.06式中 H2氢在高炉内的利用率，一般为0.30.5，本计算取0.35； 被利用氢气量中，参加还原FeO的百分量，一般为0.851.0，取0.9；V设定的每吨生铁耗风量，本计算取1200m3。G=100095.23%0.39=79.59kg故 G= G+ G+G+G =0.06+4.71+0.49+79.59 =84.85kg风口前燃烧的碳量为：G= G-G-G-G=421.53-41.17
17、-4.22-84.85=291.29kg（2）计算鼓风量V1）鼓风中氧的浓度：N=21%(1-)+0.5 =21%(1-1.493%)+0.51.493% =21.43%2) G燃烧需要氧的体积为：V= G7 / 147如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! =291.29 =271.87 m33）煤粉带入氧的体积为：V=G（O%+ H2 O %） =150（2.32%+ 0.85 %） =3.23 m34）需鼓风供给氧的体积为：V= V-V271.87-3.23=268.64 m3故 V= V/N=1253.57 m3（1）甲烷的体积V1）由燃料碳素生成的甲烷量为：V= G=4.22=7
18、.88 m32）焦炭挥发分中的甲烷量为：V=GCH% =357.20.025% =0.125 m3故 V= V+V7.88+0.125=8.01 m3（2）氢气的体积V1）由鼓风中水分分解产生的氢量为：V= V=1253.571.493%=18.72 m32）焦炭挥发分及有机物中的氢量为： V= G（H2%+ H2%） =357.2（0.037%+0.36%） =15.88 m33）煤粉分解产生的氢量为：OV= G（H2%+ H2 O %） =150（2.28%+0.85%） =39.89 m38 / 148如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!4）炉缸煤气中氢的总产量为：V= V+V+V
19、 =18.72+15.88+39.89 =74.04 m35）生成甲烷消耗的氢量为：V=2V=28.10=16.02 m36）参加间接反应消耗的氢量为：V=VH2 =74.040.35=25.91 m3故 V =V-V-V =74.04-16.02-25.91 =32.11 m3（3）二氧化碳的体积V1）由CO还原Fe2O3为FeO生成的CO2 VG= GFe2O3% =1599.0972.53% =1159.82kg参加还原Fe2O3为FeO的氢气量为：G= VH2（1-） =74.040.35（1-0.9） =0.23kg由氢气还原Fe2O3的质量为：G= G =0.23=18.4kg由C
20、O还原Fe2O3的质量为：G= G- G =1159.82-18.4 =1141.42kg故 V= G =1141.429 / 149如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! =159.80 m32）由CO还原FeO为Fe生成的CO2量为：V=1000Fe%1- rd-r =100095.23%(1-0.39-0.06) =209.51 m33）石灰石分解产生的CO2量为：V=GCO2% =23.1642.43% =5.00 m34）焦炭挥发分中的CO2量为：V= GCO2% =357.20.91% =0.35 m3故 V= V+V+V+V =159.80+209.51+5.00+0.35
21、374.66 m3（4）一氧化碳的体积 V1）风口前碳素燃烧生成的CO量为：V=G=291.29=543.74 m32）直接还原生成的CO量为：V= G=84.85=158.39 m33）焦炭挥发分中的CO量为：V= GCO%=357.20.21%=0.60 m34）间接还原消耗的CO量为：V= V+V=159.80+209.51=369.31 m3故 V=V+V+V-V=334.42 m3（5）氮气的体积V1）鼓风带入的氮气量为：V= V（1-）N2%10 / 1410如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! =1253.57（1-1.493%）79% =975.53 m32）焦炭带入的氮
22、气量为：V=G（N2%+ N2%） =357.2（0.118%+0.27%） =1.11 m33）煤粉带入的氮气量为：V=GN2% =1500.52% =0.62 m3故 V=V+V+V =975.53+1.11+0.62=977.26 m3煤气成分见下表1-9表1-9煤气量及成分成分CO2CON2H2CH4体积，m3374.66334.42977.2632.118.011726.46%21.7019.3756.601.860.47100.00（1）鼓风质量的计算1 m3鼓风的质量为：r=0.21（1-）32+0.79（1-）28+18/22.4 =0.210.98532+0.790.9852
23、8+180.01493/22.4 =1.28kg/ m3鼓风的质量为：G=Vr=1253.571.28=1604.57kg（2）煤气质量的计算1 m3煤气的质量为：r=（44 CO2%+28 CO %+28 N2%+2 H2%+16 CH4%）/22.4 =（440.217+280.1937+280.566+20.0186+160.0047）/22.4 1.381 kg/ m3煤气的质量为：G=Vr=1726.461.381=2384.24kg（3）煤气中的水分1）焦炭带入的水分G=GH2O%=357.24.17%=14.90kg11 / 1411如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!2）
24、石灰石带入的水分G=GH2O%23.161.06%=0.25kg3）氢气参加还原生成的水分为：G= V =25.91 20.82kg故 G= G +G +G =14.90+0.25+20.82 =35.97kg物料平衡列表1-10表1-10物料平衡表入相kg%混合矿1616.2942.88焦炭（湿）3759.95石灰石23.160.62鼓风（湿）1604.5742.57煤粉1503.98总计3769.02100.00出相生铁100026.54炉渣328.328.71炉气（干）2384.2463.27煤气中水35.970.95炉尘200.53总计3768.53100.00相对误差=（3769.023768.53）/3769.02=0.013%0.3%所以计算结果符合要求。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 12 / 1412