炼铁物料平衡及能量平衡计算.pdf
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炼铁配料、物料平衡及能量平衡计算(回顾)问题的提出生产高炉的节能潜力在哪里?高炉的直接还原度是多少合适?高炉的理论焦比?已知原料条件和产品种类,炉料结构是什么样?炉渣是否满足冶炼要求?煤气组成什么样?送风系统怎么设计?……改变冶炼参数对能量利用产生什么样的影响?……设计高炉计算所需条件给定原燃料条件和冶炼参数(1)原、燃料和炉尘的化学成分全分析(2)冶炼生铁品种、成分(3)鼓风参数(4)冶炼工艺参数选择:元素在铁、渣和煤气中的分配率焦比、喷吹燃料比、炉渣碱度和rd计算内容(1)单位生铁的原燃料消耗量配料计算(2)冶炼产品的成分和数量(3)鼓风量(4)煤气量及其成分(5)通过热平衡联立求解焦比实际计算中,先根据经验选定rd和焦比、喷吹燃料比计算物料平衡,然后计算热平衡以检查rd和焦比选定的合理性。高炉的投入与产出煤气:CO、CO、H、N(干)、铁矿石:烧结矿222H2O球团矿炉尘:生块矿熔剂:石灰石废铁(碎铁)焦炭热风(、)生铁喷吹物(煤粉、重油、天回收铁然气)炉渣注:回收铁,即铁损(指生产高炉而言),一般为1.0~1.5%1高炉配料计算1高炉配料计算目的:为原料系统设计提供依据。(矿槽、焦槽、熔剂仓的大小、数量,皮带运送能力的选择等)计算时需要用到完整的物料化学成分,但是现场给出的成分往往是不全的;例如:铁矿石给出的成分Fe,Mn,P,S等元素和FeO,CaO,SiO2,Al2O3,MgO等几种化合物含量,直接计算误差较大。1.1原料成分的整理(1)元素和化合物的存在状态S:FeSFeS2SO3(硫酸盐)Fe、S:烧结矿、球团矿:Fe2O3、FeO、FeS(CaS)生块矿:Fe2O3、FeO、FeS2熔剂:Fe2O3、FeO、FeS2、SO3废铁:Fe、Fe2O3、FeO、S(单质)焦炭:FeO、FeS、S(有机)煤粉:Fe2O3、FeO、FeS、S(有机)元素和化合物的存在状态Mn:烧结矿、球团矿:MnO生块矿:MnO2Ti、V:TiO2和V2O5CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、CO、CO2H2O:H2O化:结晶水H2O物:物理水(Moist)(设计高炉不计Moist,只计算干基数量!)Rest:(为整理合理,而人为设计的“组分MeXOY”,假设全进入炉渣)元素和化合物的存在状态焦炭:工业分析:CF、S(有机硫为主)、灰分、挥发分、Moist以FeO给出,需折算化学分析:23灰分:CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、FeO、FeS挥发分:CO、CO2、CH4、H2、N2煤粉:工业分析:CF、S、灰分、挥发分、H2O化学分析:灰分:CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、挥发分:C、H、N、O(2)成分补齐一般给出TFe、Mn、P、S以及FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MgO五种化合物烧结矿为例:由Mn计算MnO;由P计算P2O5;由S计算FeS;(去掉SO3中的S)由FeS、FeO、TFe计算Fe2O3。块矿计算类似Mn->MnO2,S->FeS2,天然矿石的烧损除CO2外,还可能有结晶水(3)成分平衡补齐后矿石成分之和往往不是100%平衡条件:误差超过3%,表明矿石分析不够准确,偏差过大,应重新分析。误差小于3%,表明偏差较小,在允许的范围内可以进行矿石平衡计算。矿石成分分析误差,%成分TFeSiO2Al2O3CaOMgOMnOPS误差0.500.300.250.400.250.050.0050.005成分平衡计算IFSum=99.5~100.0,THEN余下的加入到CO2、H2O中,其它不变;或以MeXOY形式存在,加入到Rest中。IF100.0Sum2.0,THENFe、CaO、SiO2不变;根据数量按顺序酌情变更CO2、H2O、Rest、MgO、Al2O3量。(当用MgO、Al2O3平衡方程时,最好不要变动MgO、Al2O3成分)IF100.0Sum2.0,THEN整体调整:(MeXOi)100%或要求重新给定成分。1.2配料计算任务:在已知燃料用量的前提下,求出在满足炉渣碱度要求条件下,冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。已知:焦比