高炉炼铁计算

1、高炉炼铁计算 高炉炼铁计算 炼铁工艺计算 2 物料平衡计算 物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算做准备。 2.1 物料平衡计算的准备 进行物料衡算应具备以下资料： 各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量； 生铁成分、炉渣成分和数量； 鼓风含氧量及鼓风湿度等。 2.2 物料平衡计算内容与方法 2.2.1 鼓风量的计算 对于炼铁设计，作物料平衡计算时，应首先计算每吨生铁的鼓风量。每吨生铁的鼓风量用vb （m3，一般均为标准立方米）

2、表示，它是由风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的。 （1）风口前燃烧碳量cb的计算 1 高炉炼铁计算 由碳素平衡图（图2-4）可知 cb?co?cda?cdfe （kg/t，下同） （2-1） 式中 co氧化碳量，kg/t； cda合金元素还原耗碳，kg/t； cdfe铁的直接还原耗碳，kg/t。 要计算风口前燃烧碳量cb，则需先计算式中其他各项碳量，它们的计算是 1）氧化碳量co计算 co?cf?cc?cch4 ?k?ck?m?cm?10?c?cch4 （2-2） 式中，cc为生铁渗碳量，由生铁成分计算；cch4为生成ch4碳量，按燃料带入碳量cf的0.5% 1.2%取值计算；在作炼铁设计时，选

3、定的焦比k是参加炉内冶炼过程的实际数值，进入炉尘的碳量不包括在内。 2）合金元素还原耗碳cda的计算 cda?10?si?24/28?mn?12/55?p?60/62?ti?24/48?v?60/102?12?co2?/44?12?u?(s)/32 ?si?2.182?mn?9.677?p?5?ti?5.882?v?0.273?co2?0.375?u?(s)?8.571 2 高炉炼铁计算 式中 ?si?，?mn?，p，ti，v生铁中相应元素含量，%； 每吨生铁的石灰石用量，kg； co2?石灰石中co2含量； ?石灰石在高温区分解率，通常取 = 0.5； u 每吨生铁的渣量，kg； ?s?渣中

4、硫含量。 如果生铁中还含有其他直接还原的合金元素，那么应在cda式中加上所消耗的化学当量的碳。 3）铁直接还原耗碳cdfe的计算 cdfe=12fe.rrd/56 （2-4） 式中，fe.r为冶炼每吨生铁的还原铁量，kg。如果高炉冶炼不加废铁，fe.r=10 fe；如果加入废铁，则fe.r=10 fe fe料，其中fe料为废铁用量，kg/t。废铁已属金属铁，在高炉内不需还原。 由上面各式可以看出，风口前燃烧的碳量主要取决于燃料比和直接还原度，一般c b约占入炉碳量的70%80%。 （2）鼓风量的vb计算 根据风口前碳素燃烧反应2c + o2 = 2co，由燃烧碳量（cb）及鼓风的含氧量（o2b

5、），可以计算出1t生铁的鼓风量vb vb?22.?4cb3 ?0.93?3cbo/2b （m/t） （2-5） 24?o2b式中，0.933为燃烧1kg碳素所需要的氧量（m3），在工艺计算中这是个常用的数据。鼓风含氧量可按下式计算： o2b=0.21+0.29?+(a0.21)w 式中 ?鼓风湿度，用体积小数表示； w1 m3鼓风中兑入的富氧气体量，m3； a富氧气体氧的纯度。 “(a0.21)w就是所谓的富氧率”。 当高炉喷吹燃料时，由于煤粉中常含有少量有机物氧素及水分，在风口区热分解，分解出的氧 3 高炉炼铁计算 亦能燃烧碳素。因此，在精确计算时不能忽略这部分氧的影响，这时鼓风量应按下式计

6、算 vb?0.933cb?o喷o2b （2-6） 式中，o喷为冶炼每吨生铁由煤粉带入的氧量（m3），它的计算是 o喷?22.4m?om?h2om?16/18?/32 （2-7） 式中，om为煤粉中含氧量；h2om为煤粉水分含量。 （3）鼓风质量gb的计算 过去多以物料重量进行物料衡算，列物料平衡表，这不符合现行规范，应予以改正。每吨生铁的鼓风质量应为 gb?vb?b （kg） （2-8） 式中，?b为标准状况下的鼓风密度（kg/m3），它要由鼓风成分及其分子量去计算。 2.2.2 煤气量及煤气成分的计算 组成炉顶煤气的有co2、co、n2、h2、ch4五种组分，要计算冶炼每吨生铁的高炉煤气量，

7、就需要明确这些组分的及其数量的计算。 （1）煤气级成数量的计算 1）ch4 ch4的有二：一是焦炭挥发分中含有ch4，它和挥发分中其他成分一样，在高炉上部析出进入煤气（不要计入煤粉的ch4）；另一是由高炉中碳素同煤气中氢化合生成。这后部分ch4数量按生成ch4的碳量计算（现在也有认为没有碳素生成ch4的）。因此，每吨生铁煤气中ch4量的计算是： vch4?22.4k?ch4/16?22.4cch4/12 （m3/t） （2-9） 式中 ch4焦炭中ch4的含量。 2）h2 高炉中氢的有： 燃料带入的，其中包括焦炭挥发分和有机物中的氢（可按焦炭氢元素分析计算）、喷吹燃料的氢和所含水分中的氢； 4

8、 高炉炼铁计算 高炉鼓风湿分带入的，它在风口前分解出氢； 如果天然矿含有结晶水，结晶水在高炉中部（大于500区域）也要分解出氢。由于现在高炉熟料比较高，天然矿中结晶水含量又不多，计算时这部分氢量可不考虑。 高炉中氢的去向为： 参加还原，约有30% 40%的氢量参加还原，这部分氢量称为“还原氢（h2r）”。还原氢中的绝大部分（90% 100%）在高炉高温区代替碳还原浮士体，其余的还原fe3o4； 与碳反应生成ch4； 其余部分进入炉顶煤气。 炉顶煤气中h2量按下式计算 vh2=?h2h2rh2ch4（m3/t） （2-10） 或者 vh2?这里 ?h?1?h2h22ch4 ?h2为入炉的总氢量（m3/t），其计算是 2?h ?vb?22.4?k?h2k?m?h2m?h2om?2/18?/2 （2-11） 式中 h2k焦炭中h2的含量； h2m，h2om煤粉中h2及h2o的含量； ?h氢利用率。 2生成ch4的氢量是： h2ch4?2?22.4?cch4/12 （2-12） 3）co2 co2的有： 高炉里间接还原产生的，这是其主要部分。矿石中的铁、锰高级氧化物的还原都是间接还原，而feo则有部分被co还原，它们的产