关于我厂高炉热平衡的研究分析

关于我厂高炉热平衡的研究分析

（特钢技术部孟朝阳）

摘要：

本文从高炉节能降耗出发,以能量守恒为主要核心思想，全面地从高炉冶炼的每一项能量收入出发,经过中间过程复杂的能量交换和转化，最后到各个方面的能量支出，并用数学的方法计算了每个过程的能量转化情况。由热平衡计算结果可得出我厂现有820m³高炉热能利用指标,为评价和提升高炉利用水平,加强科学管理,降低燃料消耗提供依据。

关键词：高炉，热平衡计算，节能降耗

1 概述

热平衡计算是炼铁工艺计算的重要组成部分，通过对高炉冶炼过程的热量收入和支出的计算，能够了解高炉内的热量消耗状况，分析高炉冶炼过程的优劣，探讨进一步改善能量利用，降低燃料消耗的途径。在追求高炉生产优质低耗的今天，高炉热平衡的测定和计算具有重要意义。[1]

本文以我厂现有820m³高炉8月份的指标和数据为依据，对高炉实际的热平衡情况进行了计算，并结合实际生产情况对一些数据进行了估算和校核。本文采用的是全炉热平衡计算方法，结合热量收支情况，分析了本高炉的优劣，探索了目前热量利用方面存在的问题和改进方向

2 原始数据的计算与补充

2.1原始数据及计算数据表

表1原料成分

矿耗（kg）Tfe FeO Fe2O3CaO MgO SiO2

烧结1259 51.70 7.19 65.86 11.82 2.74 5.81

球团176 61.787 0.467 87.710 6.861

块矿380 58 5.5 续表1

水Al2O3TiO2P S

0.00 3.33 0.27 0.10 0.06

0.510 1.553 1.034 0.043 0.007

1.5 2 0.05 0.015

表2焦炭成分

焦炭挥发分灰分固定碳硫水分

% 1.533 15.745 82.733 0.848 9

一级焦：80焦 = 3：7

表3煤粉成分

煤粉挥发分灰分固定碳硫水分

% 20.640 9.726 67.992 0.535 15.738 无烟煤：烟煤 = 1:1

表4除尘灰成分

除尘灰Tfe C CaO Zn

% 33.99 21.42 5.26 1.87

表5铁水成分

铁水Fe C Si Mn

% 93.58 4.83 0.50 0.57 续表5

P S Ti Cr As

0.17 0.03 0.09 0.21 0.01

表6煤气成分

煤气CO CO2N2CH4O2H2

% 27.18 15.03 56.75 0.13 0.80 0.12 M³513.16 283.77 1071.44 2.45 15.1 2.27

表7炉渣成分

炉渣CaO MgO SiO2FeO Al2O3S

% 34.46 10.47 32.19 0.75 15.58 0.947 2.2实际生产参数

测试期30天，日均产量2500t，有效容积820m³

鼓风温度1160℃，鼓风湿度3.1%（体积）；

炉顶温度150℃；

入炉烧结矿温度为80℃。

平均冶炼1t生铁消耗：

焦比：458kg；煤比：150kg；矿耗1815kg；炉尘：20kg

2.3原始数据计算

2.3.1煤气量计算

燃料带入碳量：

Cr=458×82.733%+150×67.99%=480.902kg

铁水中碳量：

C1=1000×4.83%=48.3kg

炉尘中碳量：

C2=20×21.42%=4.284kg

气化碳量：

C3=480.902-48.3-4.284=428.318kg

生成CO2的量：

V CO2=428.32×（5.03×22.4）/（27.18+15.03+0.13）×12 =283.82m³

生成CO的量：

V CO=428.31×(27.18×22.4)/（27.18+15.03+0.13）×12=513.24m³生成CH4的量：

V CH4=428.31×（0.13×22.4）/（27.18+15.03+0.13）×12=2.45m³M CH4=2.45×16/22.4=1.75kg

焦炭中CH4的量：

M CH4=458×0.067%=0.31kg

煤气量：

Vm=283.82/15.03=1888m³

2.3.2渣量计算

带入S量：

S=458×0.848%+150×0.535%+1259×0.06%+176×0.007%+380×0.015%=5.511kg

煤气中S量：

S1=5.511×5%=0.276kg

铁水中S量：

S2=1000×0.034%=0.34kg

渣中S量：

S3=5.511-0.276-0.34=4.895kg

渣量：

M渣=4.895/0.947%=516.9kg

2.3.3水分计算

焦炭带入水量：

M1=458/（100%-9%）-458=45.3kg

球团带入水量：

M2=176/（100%-0.51%）-176=0.9kg

煤粉带入水量：

M3=150/（100%-15.74%）-150=28kg

块矿带入水量：

M4=380/（100%-1.5%）-380=5.8kg

风量：

V风=1888×56.75%/78%=1373.6m³

风中带入水量：

M5=1373.6×3.1%×18/22.4=34.2kg

2.3.4还原H2量计算

焦炭带入H2量：

M6=458×0.1%=0.458kg

煤粉带入H2量：

M7=150×1.14%=1.71kg

煤气中H2量：

M8=1888×（0.12%+2×0.13%）×2/22.4=0.32kg 还原H2量：

M9=0.458+1.71-0.32=1.848kg

还原H2体积：

V9=1.848×22.4/2=20.7m³