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1、河北联合大学轻工学院钢铁冶金学教师:王丽丽 部门:材料化工部河北联合大学轻工学院第九章 工艺计算第一节第一节 配料计算配料计算配料计算的目的在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定配料计算的目的在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的用量。矿石和熔剂的用量。1 1、原始数据整理:根据元素存在状态校正为、原始数据整理:根据元素存在状态校正为100%100%。校正方法有两种:一是均衡提高到校正方法有两种:一是均衡提高到100%;100%;另一种方法是调整另一种方法是调整AlAl2 2O O3 3、MgOMgO、CaOCaO、SiOSiO2 2的含量。的含量。1 1)铁矿石存在状态:)铁矿石
2、存在状态:PPPP2 2O O5 5;MnMnOMnMnO(烧结矿)或(烧结矿)或MnOMnO2 2( (天然块矿天然块矿) );FeFeOFeFeO或或FeFe2 2O O3 3;SFeSSFeS(烧结矿)或(烧结矿)或FeSFeS2 2(天然块矿),但(天然块矿),但FeFe已按已按FeOFeO计算,重量差由计算,重量差由S/2S/2或或3S/23S/2补齐。补齐。天然块矿还有烧损,按天然块矿还有烧损,按CaCOCaCO3 3、MgCOMgCO3 3进行计算。进行计算。河北联合大学轻工学院烧结、球团:烧结、球团: FeOFeO FeFe2 2O O3 3 AlAl2 2O O3 3MgOM
3、gOCaOCaOSiOSiO2 2 P P2 2O O5 5 MnOMnO S/2S/2100100天然块矿天然块矿: : FeOFeO FeFe2 2O O3 3 AlAl2 2O O3 3MgOMgOCaOCaOSiOSiO2 2 P P2 2O O5 5 MnOMnO2 2 3S/23S/21001002 2)焦炭、煤粉:固定碳)焦炭、煤粉:固定碳100100A AV V:灰分要调整到:灰分要调整到100%100%,FeFeOFeFeO,MnMnOMnMnO。挥发分要调整到。挥发分要调整到100%100%。3 3)熔剂:)熔剂:FeFeFeFe2 2O O3 3;AlAl2 2O O3
4、3、MgOMgO、CaOCaO、SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3和烧损之和烧损之各调整为各调整为100%100%,烧损(,烧损(COCO2 2)要测定,不测定可以进行计算,按)要测定,不测定可以进行计算,按CaCOCaCO3 3、MgCOMgCO3 3、FeCOFeCO3 3进行计算。进行计算。河北联合大学轻工学院2 2、选择矿石配比:、选择矿石配比:1 1)生铁含)生铁含P P,P100%P100%进入生铁。进入生铁。2 2)铸造生铁含)铸造生铁含MnMn: MnMn=MnMnMnMn矿矿FeFe铁铁/Fe/Fe矿矿 MnMn:锰回收率;:锰回收率;MnMn矿矿;矿石含;矿石含
5、MnMn量;量; Fe Fe铁铁:矿石带入生铁的铁量;:矿石带入生铁的铁量; Fe Fe矿矿:矿石含铁量。:矿石含铁量。 炼钢生铁不核对。炼钢生铁不核对。3)3)碱金属含量碱金属含量4)4)炉料结构,烧结矿与块矿或球团矿的比例。炉料结构,烧结矿与块矿或球团矿的比例。河北联合大学轻工学院3 3、冶炼条件:、冶炼条件:1)1)生铁成分:生铁成分:C C、P P不能控制;不能控制;SiSi、MnMn、S S可以操作控制。可以操作控制。2)2)元素分配比:元素分配比:FeFe:0.997/0.003/00.997/0.003/0;MnMn:0.5/0.5/00.5/0.5/0;P:1.0/0/0P:1
6、.0/0/0;S S:挥发分:挥发分5%5%;V V:0.8/0.2/00.8/0.2/03)3)炉渣炉渣CaO/SiO2CaO/SiO2和和MgOMgO:考虑脱硫、流动性和稳定性。:考虑脱硫、流动性和稳定性。4)4)燃料比:考虑铁种、原料条件、风温,根据生产经验确定。燃料比:考虑铁种、原料条件、风温,根据生产经验确定。5)5)炉尘量和废铁加入量,应根据冶炼条件事先确定。炉尘量和废铁加入量,应根据冶炼条件事先确定。河北联合大学轻工学院二、计算内容二、计算内容: :以一吨生铁为单位。以一吨生铁为单位。1 1、矿石用量(、矿石用量(P P)计算:列出铁平衡计算方程。)计算:列出铁平衡计算方程。铁的
7、平衡:铁的平衡:FeFe铁铁+ Fe+ Fe渣渣FeFe矿矿+Fe+Fe焦焦+ Fe+ Fe煤煤+ Fe+ Fe熔剂熔剂- Fe- Fe尘尘FeFe铁铁+ Fe+ Fe渣渣+Fe+Fe尘尘-(Fe-(Fe焦焦+ Fe+ Fe煤煤+ Fe+ Fe熔剂熔剂) )P=P=TFeTFe其中其中FeFe渣渣(1- 1- FeFe )FeFe铁铁/ Fe/ Fe, Fe Fe0.9980.998CaOCaO矿矿+ + CaOCaO焦焦+ + CaOCaO煤煤+ +CaOCaO熔剂熔剂- -CaOCaO尘尘R=R=SiOSiO2 2矿矿+ SiO+ SiO2 2焦焦+ SiO+ SiO2 2 煤煤+SiO+
8、SiO2 2熔剂熔剂-SiO-SiO2 2尘尘- SiO- SiO2 2还还2 2、熔剂用量计算:列出碱度平衡计算方程。、熔剂用量计算:列出碱度平衡计算方程。河北联合大学轻工学院3 3、渣量及炉渣成分计算:、渣量及炉渣成分计算:FeOFeOFeFe渣渣72/5672/56;MnOMnO=0.5 =0.5 MnMn混合矿混合矿71/5571/554 4、生铁成分的校对:、生铁成分的校对:FeFe、SiSi、S S不需校对,不需校对, MnMn、P P需校对,可以调整需校对,可以调整C C含量。含量。河北联合大学轻工学院品种品种TFeTFeFeFe2 2O O3 3FeOFeOP PMnMnSiO
9、SiO2 2AlAl2 2O O3 3烧结矿烧结矿57.7557.7574.6974.697.037.030.060.060.100.104.644.641.531.53校核校核球团矿球团矿64.7264.7292.1892.180.050.050.120.1210.0410.041.641.64校核校核澳矿澳矿65.8065.802.572.570.020.020.070.072.042.041.041.04校核校核石灰石石灰石1.351.351.931.930.820.820.850.85校核校核炉尘炉尘39.7939.7944.9944.9910.6710.670.130.130.070
10、.076.156.151.051.05校核校核复合矿复合矿59.4959.4978.6678.665.75.74.754.751.471.47例题:入炉比例烧结矿例题:入炉比例烧结矿75%,球团矿,球团矿10%,澳矿,澳矿15%。表表1 1 原料成分(原料成分(% %)河北联合大学轻工学院CaOCaOMgOMgOMnOMnO2 2MnOMnOP P2 2O O5 5S/2S/2烧损烧损8.468.463.023.020.130.130.140.140.010.010.320.320.820.820.150.150.110.110.00350.00350.210.210.110.110.050.
11、052.462.4651.2151.210.840.8441.1641.165.835.834.034.030.090.090.300.300.060.06河北联合大学轻工学院品种品种TFeTFeFeFe2 2O O3 3FeOFeOP PMnMnSiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3烧结矿烧结矿57.7557.7574.6974.697.037.030.060.060.100.104.644.641.531.53校核校核57.9557.9574.9574.957.057.054.664.661.541.54球团矿球团矿64.7264.7292.1892.180.250.250.050.
12、050.120.1210.0410.041.641.64校核校核61.3461.3487.3787.370.240.249.529.521.551.55澳矿澳矿65.8065.8091.1491.142.572.570.020.020.070.072.042.041.041.04校核校核65.9765.9791.3891.382.582.582.042.041.041.04石灰石石灰石1.351.351.931.930.820.820.850.85校核校核1.391.391.991.990.850.850.880.88炉尘炉尘39.7939.7944.9944.9910.6710.670.13
13、0.130.070.076.156.151.051.05校核校核40.5940.5915.8915.8910.8810.886.276.271.071.07复合矿复合矿59.4959.4978.6678.665.75.74.754.751.471.47河北联合大学轻工学院CaOCaOMgOMgOMnOMnO2 2MnOMnOP P2 2O O5 5S/2S/2烧损烧损8.468.463.023.020.130.130.140.140.010.0199.6599.658.498.493.033.030.130.130.140.140.010.01100.00100.000.320.320.820
14、.820.150.150.110.110.00350.0035105.51105.510.300.300.770.770.140.140.100.100.0040.004100.00100.000.210.210.110.110.050.052.462.4699.7499.740.210.210.110.110.050.052.472.47100.00100.0051.251.21 10.840.8441.1641.1696.8196.8152.952.90 00.870.8742.5242.52100.00100.005.835.834.034.030.090.090.300.300.060
15、.0698.0498.045.955.954.114.110.090.090.310.310.060.06100.00100.006.436.432.372.370.130.130.120.120.010.010.370.37100.00100.00河北联合大学轻工学院表表2 2 燃料工业分析燃料工业分析(%)(%)C CA AV V全全S S游离游离H H2 2O O焦炭焦炭85.8585.8512.7612.761.391.390.690.694.124.12煤粉煤粉76.6376.6310.9310.9312.4412.440.470.47表表3 3 灰分成分灰分成分(%)(%)SiOS
16、iO2 2AlAl2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOFeOFeOTFeTFe焦灰分焦灰分52.8952.8938.0138.013.623.621.011.015.475.474.354.35煤灰分煤灰分58.4858.4831.4231.423.883.881.311.314.914.912.332.33表表4 4 挥发分成分挥发分成分(%)(%)COCO2 2COCOCHCH4 4H H2 2N N2 2O O2 2焦炭焦炭23.0223.0222.4522.453.883.8820.2920.2930.3630.36煤粉煤粉3.693.6913.4213.426.896.8943
17、.1743.1714.7414.7418.0918.09河北联合大学轻工学院表表5 5 生铁预定成分生铁预定成分(%)(%)FeFeSiSiMnMnS SP PC C94.51694.5160.480.480.030.030.0260.0260.0980.0984.854.85 已知:已知: 焦比:焦比:360Kg/t360Kg/t;煤比:;煤比:150 Kg/t150 Kg/t;炉渣;炉渣R R:1.11.1; rd=0.45rd=0.45;炉尘:;炉尘:20Kg 20Kg ; 铁水温度:铁水温度:15001500; 炉渣温度:炉渣温度:15501550;热风温度:;热风温度:1200120
18、0; 鼓风湿度:鼓风湿度:1.51.5;炉顶温度:;炉顶温度:200200河北联合大学轻工学院一、配料计算一、配料计算1 1、 矿石和熔剂用量计算:矿石和熔剂用量计算: 设矿石用量为设矿石用量为X ,X ,熔剂用量为熔剂用量为Y Y,单位,单位 根据全根据全FeFe平衡方程得平衡方程得945.16945.16945.16945.16 0.003/0.997 0.003/0.997 20200.40590.40590.5949X 0.5949X 3603600.12760.12760.04350.04351501500.10930.10930.0233 + 0.0139Y 0.0233 + 0.
19、0139Y 根据碱度的平衡:根据碱度的平衡:1tkg1 . 128608 . 40627. 0205848. 01093. 01505189. 01276. 03600085. 00475. 00595. 020388. 01093. 01500362. 01276. 0360529. 00643. 0YXYX河北联合大学轻工学院 联立两式解得:联立两式解得:X=1634.61kg.tX=1634.61kg.t-1-1;Y Y6.87kg.t6.87kg.t-1-1 则:烧结则:烧结 1225.961225.96kg.tkg.t-1-1;球团;球团163.46163.46kg.tkg.t-1-
20、1 ; 澳矿澳矿 245.19 kg.t245.19 kg.t-1-12、渣量及主要成份的计算、渣量及主要成份的计算(1 1)CaOCaO量:量: =109.85kg=109.85kg(2 2)SiOSiO2 2量:量: =99.59kg=99.59kg(3 3)FeOFeO量:量: =945.16=945.160.003/0.9970.003/0.99772/5672/563.66kg3.66kg(4 4)MgOMgO量:量: =1634.61=1634.610.02370.02376.876.870.00870.0087 3603600.12760.12760.01010.01011501
21、500.10930.10930.01310.013120200.04110.041138.66kg 38.66kg 渣2SiOG渣CaOG渣FeOG渣MgOG河北联合大学轻工学院(5 5)AlAl2 2O O3 3量量 : =1634.61=1634.610.0147+6.870.0147+6.870.00880.0088 3603600.12760.12760.38010.38011501500.10930.10930.31420.3142 20200.01070.010746.49kg46.49kg渣32OAlG(6 6)MnOMnO量:量: =(1634.61=(1634.610.001
22、30.001320200.0009)0.0009)0.50.51.05kg1.05kg(7 7)炉渣)炉渣S S含量:含量: 进入高炉的进入高炉的S S: 0.00020.00021634.611634.613603600.00690.00691501500.00470.00473.52kg3.52kg 进入炉尘的进入炉尘的S S:20200.00120.00120.02kg0.02kg 进入煤气的进入煤气的S S:3.523.520.050.050.176kg0.176kg 进入生铁的进入生铁的S S:0.26kg0.26kg 进入炉渣的进入炉渣的S S: 3.523.520.020.020
23、.1760.1760.260.262.344kg2.344kg渣MnOG渣SG河北联合大学轻工学院表表6 6 炉渣成分计算结果炉渣成分计算结果CaOCaOSiO2SiO2FeOFeOMgOMgOAl2O3Al2O3MnOMnOS/2S/2重量重量(kg/tkg/t)109.8109.85 599.5999.593.663.6638.6638.6646.4946.491.051.051.5321.532300.83300.83配比配比36.5236.5233.1933.191.221.2212.8512.8515.4515.450.350.350.510.511001003 3、校核生铁成份:、
24、校核生铁成份:需要矫正的:需要矫正的: MnMn=1.05=1.0555/71/100055/71/10000.082%0.082%PP(1634.611634.610.0012-200.0012-200.0031 ) 0.0031 ) 62/142 /100062/142 /10000.083%0.083%则:则:C =100C =10094.51694.5160.480.480.0260.0260.0820.0820.0830.0834.814.81不需矫正的不需矫正的: S=0.026: S=0.026 SiSi=0.48=0.48 Fe=94.516Fe=94.516河北联合大学轻工学
25、院表表7 7 生铁最终成分生铁最终成分(%)(%)FeFeSiSiMnMnS SP PC C94.51694.5160.480.480.0820.0820.0260.0260.0830.0834.814.81河北联合大学轻工学院第二节第二节 物料平衡计算物料平衡计算根据物质不灭定律,计算风量、煤气量,列出收支平衡表。根据物质不灭定律,计算风量、煤气量,列出收支平衡表。一、目的一、目的1 1、了解整个生产过程是否正常;、了解整个生产过程是否正常;2 2、为热平衡计算作基础;、为热平衡计算作基础;3 3、检查配料计算是否正确。、检查配料计算是否正确。二、内容二、内容收入:矿石、焦炭、熔剂、煤粉、鼓
26、风、废铁。以收入:矿石、焦炭、熔剂、煤粉、鼓风、废铁。以1吨生铁为基吨生铁为基础。础。支出:生铁支出:生铁1吨、炉渣、煤气、水分、炉尘。吨、炉渣、煤气、水分、炉尘。计算核心是鼓风量和煤气量。计算核心是鼓风量和煤气量。河北联合大学轻工学院1 1、风量:根据、风量:根据C C的平衡的平衡C C燃燃=C=C焦焦+C+C煤煤-C-C直直-C-C生铁生铁-C-CCH4CH4-C-C尘尘C C直直=(24/28)Si+(12/55)Mn+(60/62)P+(24/48)Ti+(12/56)rdFe=(24/28)Si+(12/55)Mn+(60/62)P+(24/48)Ti+(12/56)rdFeC CC
27、h4Ch4占占 C C焦焦+C+C煤煤的的0.7%0.7%左右。左右。2C + O2C + O2 2 = 2CO = 2CO24 22.424 22.4C C燃燃 X=(22.4/24) CX=(22.4/24) C燃燃 O O2 2=0.21(1-f)+0.5f =0.21(1-f)+0.5f 求出空气量,然求出空气量,然后根据空气重度计算空气重量。后根据空气重度计算空气重量。V V空空V VO2O2/O/O2 2 G G空空V V空空r r空空河北联合大学轻工学院二、二、 物料平衡的计算物料平衡的计算1 1、风量的计算、风量的计算 3603600.85630.85631501500.766
28、30.7663100010004.814.810.70.7(3603600.8585+1500.8585+1500.76630.7663)20200.25370.2537(0.820.8212/55+4.812/55+4.824/28+0.8324/28+0.8360/62+945.1660/62+945.1612/5612/560.45)0.45)277.54kg277.54kg燃C鼓风含氧:鼓风含氧:V VO2O2 277.54 277.54 22.4/2422.4/24259.04m259.04m3 3 O O2 2=0.21=0.21(1 10.00150.0015)0.50.50.0
29、150.0150.21440.2144则:则:V V风风 259.04/0.2144 259.04/0.2144 1208.21 1208.21 m m3 3 G G风风 V V风风r r空气空气 1208.211208.211.291.291558.59kg1558.59kg河北联合大学轻工学院2 2、煤气量:、煤气量:1 1)CO2CO2:a a、FeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4FeO FeO b b、FeOFeFeOFe 间接还原间接还原c c、CaCOCaCO3 3CaOCaOd d、焦炭和煤粉的挥发分。、焦炭和煤粉的挥发分。e e、矿石中碳酸盐的分解。、矿石中碳酸
30、盐的分解。2 2)COCO:a a、FeOFeFeOFe 直接还原,直接还原,SiSi、MnMn、P P、S S的直接还原。的直接还原。b b、风口燃烧。、风口燃烧。c c、焦炭和煤粉挥发分、焦炭和煤粉挥发分d d、减去减去间接还原消耗的间接还原消耗的COCO河北联合大学轻工学院3 3)H H2 2:a a、风口燃烧、风口燃烧b b、焦炭和煤粉挥发分、焦炭和煤粉挥发分c c、减去参加还原、减去参加还原d d、减去生成、减去生成CHCH4 44 4)N N2 2:a a、鼓风中的、鼓风中的N N2 2b b、焦炭和煤粉挥发分、焦炭和煤粉挥发分5)CH5)CH4 4:a a、焦炭、焦炭和煤粉和煤粉
31、带入带入 b b、还原产生、还原产生煤气量为煤气量为5 5种气体的总和,计算成分。然后根据煤气重度计算种气体的总和,计算成分。然后根据煤气重度计算煤气重量。煤气重量。河北联合大学轻工学院2 2、炉顶煤气成份计算、炉顶煤气成份计算(1 1)H2H2:风口燃烧:风口燃烧:V VH2H2V V风风0.0150.0151208.211208.210.015=18.120.015=18.12m m3 3焦碳和煤粉的挥发分焦碳和煤粉的挥发分 :V VH2H2 = =(3603600.01390.01390.20290.20291501500.12440.12440.43170.4317)22.4/222.
32、4/2101.59101.59m m3 3 生成生成CH4CH4:V VH2H2 =(360 =(3600.85850.85851501500.7663)0.7663)0.70.7 22.4/1222.4/122 211.0811.08m m3 3 参加还原(参加还原的氢量为总量的参加还原(参加还原的氢量为总量的40%40%):): V VH2H2 = =(18.1218.12101.59101.59)404047.8847.88m m3 3 进入煤气中的进入煤气中的H2H2量量18.12+101.59-11.08-47.88=60.75 18.12+101.59-11.08-47.88=60
33、.75 m m3 3河北联合大学轻工学院(2 2) CO2CO2:FeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4FeO:VFeO:VCO2CO2=(1634.61=(1634.610.78660.78666.876.870.0199)0.0199)22.4/16022.4/160180.03m180.03m3 3 FeOFeFeOFe : : V VCO2CO2 =945.16 =945.1622.4/5622.4/56(1-0.45-0.1271-0.45-0.127)160.08160.08m m3 3 FeO+H FeO+H2 2=Fe+H=Fe+H2 2O O 72 22.4 7
34、2 22.4 r rH2H2945.16945.1672/56 47.8872/56 47.88CaCOCaCO3 3CaO:VCaO:VCO2CO2 =6.87 =6.870.42520.425222.4/4422.4/441.491.49m m3 3 焦中:焦中:V VCO2CO23603600.01390.01390.23030.230322.4/4422.4/440.590.59m m3 3 煤中:煤中: V VCO2CO21501500.12440.12440.03690.036922.4/4422.4/440.350.35m m3 3 进入煤气中的量进入煤气中的量CO2CO2量量
35、:V VCO2CO2342.54342.54m m3 3 河北联合大学轻工学院(3 3)COCO直接还原:直接还原: V VCOCO96.2796.2722.4/1222.4/12179.7179.7m m3 3风口燃烧生成风口燃烧生成 :V VCOCO 277.5422.4/12518.07m m3 3 焦中焦中 : V VCOCO 3600.01390.224522.4/280.9m m3 3 间接还原量间接还原量 :V VCOCO 180.03160.08=340.11m m3 3 进入煤气进入煤气CO量量 :V VCOCO 179.7+518.07+0.9+2-340.11 = 360
36、.56m m3 3煤中煤中 : V VCOCO 1500.12440.134222.4/282m m3 3 河北联合大学轻工学院(4 4) N N2 2:鼓风带入:鼓风带入:V VN2N2V V风风(1 10.0150.015)0.790.79931.6931.6m m3 3 焦碳和煤粉的挥发分:焦碳和煤粉的挥发分:V VN2N2 =(360 =(3600.01390.01390.29360.2936 1501500.12440.12440.1474)0.1474)22.4/2822.4/283.383.38m m3 3 进入煤气的进入煤气的N N2 2: V: VN2N2 =931.6 =9
37、31.63.383.38934.98934.98m m3 3 (5 5) CH4CH4: 风口燃烧风口燃烧:V:VCH4CH4=(360=(3600.85850.85851501500.7663)0.7663)0.70.7 22.4/1222.4/125.545.54m m3 3 焦中焦中 : V VCH4CH4 3603600.01390.01390.03880.038822.4/1622.4/160.270.27m m3 3 则进入煤气的则进入煤气的CHCH4 4:V VCH4CH4 5.545.540.27+10.27+16.816.81m m3 3 煤中煤中 : V VCH4CH4 1
38、500.12440.068922.4/281m m3 3 河北联合大学轻工学院表表7 7 炉顶煤气成分表炉顶煤气成分表品种品种COCO2 2COCON N2 2H H2 2CHCH4 4V/mV/m3 3342.54342.54360.56360.56934.98934.9860.7560.756.816.811702.291702.2920.1020.1021.0721.0754.9354.933.563.560.340.34100100煤气重度:煤气重度:g =g = =1.35kg. m =1.35kg. m-3-3 =1702.14=1702.141.351.352297.92297.
39、9 kgkg 4 .22160038. 020356. 0285493. 02821. 0442010. 0煤气G河北联合大学轻工学院第三节第三节 热平衡计算方法热平衡计算方法一、方法一、方法1 1、全热平衡:盖斯定律,不考虑实际过程,只考虑初态和末态。、全热平衡:盖斯定律,不考虑实际过程,只考虑初态和末态。2 2、区域热平衡:有一系列假定。、区域热平衡:有一系列假定。二、热收入二、热收入1 1、碳的氧化:、碳的氧化:COCO:1Kg1Kg碳生成碳生成COCO所放出的热量是所放出的热量是9797.119797.11 KJKJ;由碳氧化成由碳氧化成1M3CO1M3CO放出的热量放出的热量=979
40、7.11=9797.1112/22.4=5250.5KJ12/22.4=5250.5KJCO2CO2:1Kg1Kg碳生成碳生成CO2CO2所放出的热量是所放出的热量是33410.6633410.66 KJ KJ由碳氧化成由碳氧化成1M3CO21M3CO2放出的热量放出的热量=33410.66=33410.6612/22.4=17898.43KJ12/22.4=17898.43KJ2 2、热风带入:、热风带入:Q=(VQ=(V风风CpCp风风+V+VH2OH2OCpCpH2OH2O)t)t风风3 3、氢氧化放热:、氢氧化放热:H H2 2H H2 2O O;1M3 H1M3 H2 2氧化成水放热
41、氧化成水放热10806.65KJ10806.65KJ。4 4、成渣热:、成渣热:CaO+SiOCaO+SiO2 2CaSiOCaSiO3 35 5、炉料物理热:以、炉料物理热:以00为基础。为基础。河北联合大学轻工学院三、热支出三、热支出1 1、氧化物分解、氧化物分解2 2、脱硫吸热、脱硫吸热 3 3、碳酸盐的分解、碳酸盐的分解4 4、水分分解、水分分解5 5、炉料游离水蒸发、炉料游离水蒸发6 6、渣铁带走热量、渣铁带走热量7 7、喷吹物分解、喷吹物分解8 8、炉顶煤气带走热量、炉顶煤气带走热量9 9、热损失:、热损失:河北联合大学轻工学院热损失热损失= =热收入热收入-(1)-(1)至至(8
42、)(8)项热支出项热支出 铸造生铁的热损失一般为铸造生铁的热损失一般为6%6%至至10%10%;炼钢生铁的热损失一般为炼钢生铁的热损失一般为3%3%至至8%8%,此项过高或过低则说明燃料,此项过高或过低则说明燃料比定得过高或过低。比定得过高或过低。四、有效热量利用系数四、有效热量利用系数K KT T:除去:除去8 8、9 9项的热支出后的有效热支出占热收入之比,项的热支出后的有效热支出占热收入之比,表明热量利用的好坏,一般为表明热量利用的好坏,一般为80%80%至至90%90%。五、碳素利用系数五、碳素利用系数实际热收入与实际热收入与C C全部燃烧成全部燃烧成COCO2 2放热之比。放热之比。
43、CCCQKcCoc2707. 0293. 033410一般为一般为50%50%至至60%60%,间接还原越高,间接还原越高,K KC C就越高。就越高。河北联合大学轻工学院三、热平衡的计算三、热平衡的计算1 1、热收入项、热收入项1 1)碳的氧化放热)碳的氧化放热1m1m3 3 CO:5250.5KJ CO:5250.5KJ;CO2:17898.43KJCO2:17898.43KJ Q=(360.56 Q=(360.560.9-2)0.9-2)5250.55250.5(180.03180.03160.08160.08)17898.4317898.437952349.22KJ7952349.22
44、KJ2 2)热风带入热量)热风带入热量 1100, 98%1100, 98%带入能量带入能量, 2, 2喷煤粉喷煤粉 Q Q(1208.21(1208.2198.598.598981.4261.4261208.211208.210.0150.0151.742)1.742)110011002010554.65KJ2010554.65KJ3 3)H H2 2氧化放热氧化放热 1m1m3 3H H2 2氧化放热,氧化放热,10806.65KJ10806.65KJ Q= Q= 47.8847.8810806.6510806.65515909.9KJ515909.9KJ4 4) 成渣热:炉料中以碳酸盐形
45、式(熔剂)存在的成渣热:炉料中以碳酸盐形式(熔剂)存在的CaOCaO和和MgOMgO在在高炉内生成硅酸盐放出的热量。高炉内生成硅酸盐放出的热量。1Kg1Kg放出放出1130.49KJ1130.49KJQ Q(0.5290.5290.00870.0087)6.876.871130.491130.494169.05KJ4169.05KJ河北联合大学轻工学院5 5) 炉料的物理热:炉料的物理热:2525混合矿的比热容为混合矿的比热容为0.6897KJ/Kg0.6897KJ/Kg* * Q Q1634.611634.61(25250 0)0.68970.689728184.76KJ28184.76KJ
46、总的热收入为:总的热收入为: Q Q总总 7952349.227952349.222010554.652010554.65515909.9515909.94169.054169.0528184.7628184.7610511167.58KJ10511167.58KJ2 2、热支出项、热支出项1 1) 氧化物分解放热氧化物分解放热a a、烧结矿中、烧结矿中FeO20FeO20以以2FeO2FeOSiO2SiO2存在存在,80,80以以Fe3O4Fe3O4形式存在形式存在. . 焦炭和煤粉中的焦炭和煤粉中的FeOFeO以硅酸铁形态存在。以硅酸铁形态存在。 以以2FeO2FeOSiO2 SiO2 状
47、态存在:状态存在: FeOFeO=1225.96=1225.960.07050.07050.20.23603600.12760.12760.05470.05471501500.10930.10930.049=20.60 KJ0.049=20.60 KJ河北联合大学轻工学院铁氧化物分解热由铁氧化物分解热由FeOFeO、Fe3O4Fe3O4、Fe2O3Fe2O3三部分组成。三部分组成。以以FeFe3 3O O4 4 状态存在:状态存在:FeO=1225.96FeO=1225.960.07050.07050.8=75.86Kg0.8=75.86KgFeFe2 2O O3 375.8675.86160
48、/72160/72168.58Kg168.58KgFeFe3 3O O4 4= 75.86+168.58= 75.86+168.58244.44Kg244.44Kg游离状态:游离状态: FeFe2 2O O3 30.78660.78661634.611634.616.876.870.01990.019920200.1585-168.50.1585-168.51117.34Kg1117.34KgQ Q20.6020.604075.214075.21244.44244.444799.984799.981117.341117.345152.945152.94 7449960.03KJ7449960.
49、03KJ分解分解1 Kg2FeO1 Kg2FeOSiO2 SiO2 耗耗 4075.21KJ4075.21KJ;分解;分解1KgFe3O4 1KgFe3O4 耗耗 4799.98KJ4799.98KJ;分解;分解1Kg Fe2O3 1Kg Fe2O3 耗耗 5152.94KJ5152.94KJ。 河北联合大学轻工学院b b、MnOMnO的分解(分解得到的分解(分解得到1KgMn1KgMn耗耗7362.84KJ7362.84KJ); ; SiO SiO2 2的分解(分解得到的分解(分解得到1KgSi30288.761KgSi30288.76 KJ KJ) ; ; 磷酸钙分解热(得到磷酸钙分解热(
50、得到1KgP1KgP的的35756.98KJ35756.98KJ) )Q Q4.84.830288.7630288.760.820.827362.847362.840.830.8335756.9835756.98 185662.1KJ185662.1KJ 氧化物分解氧化物分解Q Q总总7449960.037449960.03185662.1=7635622.13KJ185662.1=7635622.13KJ 2 2) 脱硫吸热脱硫吸热 a a、CaOCaO脱脱S S:5401.23KJ/Kg5401.23KJ/Kg;MgOMgO脱脱S:8039.4KJ/KgS:8039.4KJ/Kg;两者渣;
51、两者渣中成分比例为中成分比例为4:14:1,故平均值为:,故平均值为:5928.79KJ/Kg5928.79KJ/Kg Q Q2.3442.3445928.795928.7920319.61KJ20319.61KJ3 3)碳酸盐的分解吸热)碳酸盐的分解吸热Q Q6.876.870.52900.52904037.884037.886.876.870.00870.00872482.92482.9 14822.99KJ14822.99KJ河北联合大学轻工学院4 4) 水的分解热:水的分解热: 1Kg1Kg水的耗热水的耗热10788.5810788.58Q Q1208.211208.210.0150.
52、01510788.5810788.58193741.32KJ193741.32KJ5 5) 喷吹煤粉分解吸热,喷吹煤粉分解吸热, 1Kg1Kg煤粉吸热煤粉吸热1256.1KJ1256.1KJQ Q1501501256.11256.1125400KJ125400KJ6 6) 游离态的水蒸发吸热,游离态的水蒸发吸热,1Kg1Kg水总吸热水总吸热2595.96KJ2595.96KJQ Q3603600.04120.04122595.962595.9639678.57KJ39678.57KJ7 7) 铁水带走的热量铁水带走的热量Q Q100010001172.361172.361237280KJ123
53、7280KJ8 8) 炉渣带走炉渣带走Q Q300.83300.831758.541758.54557058.9KJ557058.9KJ河北联合大学轻工学院9 9) 煤气带走的热量煤气带走的热量a、干煤气带走热量:干煤气带走热量:200200煤气比热容为煤气比热容为1.407KJ/m31.407KJ/m3. .煤气比热容煤气比热容=0.201=0.2011.787+1.787+(0.2107+0.54930.2107+0.5493)1.3131.313 +0.0356 +0.03561.302+0.00341.302+0.00341.82=1.4071.82=1.407Q Q =1702.29
54、 =1702.291.4071.407200200478985.8KJ478985.8KJb、煤气中的水分带走热量:煤气中的水分带走热量: 200200水的比热容为水的比热容为1.519 1.519 KJ/m3KJ/m3. .Q =Q =(3603600.04120.041222.4/1822.4/18) (200 (200100)100)1.50861.508647.8847.88(200(2000) 0) 1.508=17212.76 KJ1.508=17212.76 KJc、炉尘带走的热量炉尘带走的热量: :炉尘比热容为炉尘比热容为0.838KJ/m30.838KJ/m3. .Q Q20
55、200.8380.8382002003344 KJ3344 KJd、煤气带走热量煤气带走热量Q = 478985.8Q = 478985.817212.7617212.763344=499542.56 KJ3344=499542.56 KJ河北联合大学轻工学院则带总的热支出为则带总的热支出为: :Q Q总总7635622.137635622.1320319.6120319.6114822.9914822.99193741.32193741.3212540012540039678.5739678.5712372801237280557058.9557058.9499542.56499542.56
56、10323466.03KJ10323466.03KJ热损失为:热损失为:10511167.5810511167.5810323466.03=187701.5 KJ10323466.03=187701.5 KJ由以上计算结果,可将热量平衡数据列表如下:由以上计算结果,可将热量平衡数据列表如下:河北联合大学轻工学院热热 收收 入入热热 支支 出出项项 目目比例比例/%/%项项 目目比例比例/%/%碳氧化碳氧化7952349.227952349.2275.6675.66氧化物分解氧化物分解7635622.137635622.1372.6472.64热热 风风2010554.652010554.65
57、19.13 19.13脱脱 硫硫20319.6120319.610.190.19氢氧化氢氧化515909.90515909.904.914.91碳酸盐分解碳酸盐分解14822.9914822.990.140.14成成 渣渣4169.054169.050.040.04水分分解水分分解193741.32193741.321.841.84炉料带入炉料带入28184.7628184.760.260.26煤粉分解煤粉分解25400.0025400.001.201.2010511167.5810511167.58 100.00 100.00游离水游离水39678.5739678.570.380.38铁水带
58、走铁水带走1237280.001237280.0011.7711.77炉渣带走炉渣带走557058.90557058.905.305.30煤气带走煤气带走499542.56499542.564.754.75热损失热损失187701.50187701.501.791.79表表8 8 热量平衡数据表热量平衡数据表作业作业原料原料FeMnPSFeOFe2O3SiO2Al2O3CaO烧结矿烧结矿58.350.030.0310.0312.5469.355.821.548.54球团矿球团矿64.530.033 0.037 0.0036.2485.245.131.371.36混合矿混合矿59.590.031
59、 0.032 0.025 11.2872.535.681.517.10石灰石石灰石1.800.060.001 0.0361.101.261.960.0951.03炉尘炉尘42.210.220.026 0.083 15.6042.7615.801.338.73烧结与球团的比例为烧结与球团的比例为80:20MgOMnOP2O5FeS烧损烧损H2OCO22.0180.0390.070.083100.000.5260.0420.0840.008100.001.720.040.070.07100.000.890.0780.100.0021.0642.43100.001.2960.280.060.2271
60、.967C=11.95100.002、焦炭成分:固C灰分(灰分(12.64)SiO2Al2O3CaOMgOFeO85.367.324.260.510.120.43表表1-2焦炭成分焦炭成分 ,%挥发份(挥发份(0.58)有机物(有机物(1.42)游离游离水水COCO2CH4H2N2H2N2S0.210.190.0250.0370.1180.360.270.791004.173、喷吹燃料成分:、喷吹燃料成分:燃燃料料CH2N2SO2H2O灰分灰分SiO2Al2O3CaOMgOFeO煤煤粉粉77.752.280.52 0.302.320.857.316.700.730.320.92100.00表表
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