5高炉冶炼过程的能量利用.pdf

5.1概述

„5.1.1高炉冶炼过程的能量来源
钢铁冶金工厂70~80%的能量消耗在炼铁及其前部工序中
焦碳
降低能源消耗降低燃料比⎯⎯一次能量
燃料
能源
煤粉

热能（风温）炉渣、铁水显热利用
鼓风
冷却水显热利用二次能量
压力能（风压）煤气热能、压力能回收
‰本章主要研究一次能量的利用问题：
节约燃料消耗：(1)节约焦炭消耗：替代品、极限骨架作用
(2)改善燃料利用：发热剂、还原剂作用

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5.1.2高炉冶炼过程的能量利用指标

1.燃料比(焦比+煤比+油比)
=(干焦量+喷吹燃料量)⁄吨铁，--kg/t

2.焦比=干焦量⁄吨铁，-----------------kg/t

综合焦比=(干焦量+置换比×喷吹燃料量)⁄吨铁
=焦比+煤粉置换比×煤比+重油置换比×油比，
------------------------------------------------kg/t
3.直接还原度和间接还原度

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(1)铁直接还原度rd(原苏联M.A.巴甫洛夫定义)

Fe从Fe中以直接还原方式还原O出的Fe量
rd=d=X
Fe还全部还原出的Fe量

Fe(FeXO→Fe)56×CdOd−Od
=d=Fe=Si,Mn,P,S
Fe−Fe12⋅Fe−FeO(5−1)
废()废FeXO→Fe

Fei
r=i1−rd=
Fe还

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(2)铁直接还原度Rd

氧化物还原过程中，直接还原方式夺取的氧量
Rd＝
还原夺取的总氧量

OdOFedO→Si+FeO,dMn,P,S
＝＝X(5−2)
O还总O还总

Oi
Ri=1−dR=
O还总

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(3)高炉总直接还原度

炉料中氧转入煤气过程中，直接还原方式夺取的氧量Od
Rd＝＝(5−3)
炉料气化的总氧量O料气

Oi
Ri=1−Rd=
O料气

Rd=OOOrd⋅+d(5−7)
(FeXO→SiFe,Mn,)P,还总S

Rd=ORd⋅[]+()O1焦挥+熔气O还总−0.5熔气O还总(5O−8)

RdO=R⋅d[]－O()1焦挥+熔气O料气＋0.5熔气料O气(5O−8)

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4.高炉内碳素利用程度

(1)炉顶煤气中CO2与CO的比值m

m=CO2⁄CO(m值一般为0.6~0.7)

m大，CO2多，说明煤气利用率高；m小，说明煤气利用率低。

当高炉加生熔剂(石灰石)时，这时CO2高，m值并不能表征煤气利
用率!

(2)CO利用率(化学能利用率)ηCO

ηCO=CO2⁄(CO+CO2)=m/(m+1)(5−10)

ηCO值大，说明煤气利用好(ηCO值一般为0.4左右)。

(3)碳素热能利用系数ηC

ηC=0.2932+0.7068xηCO(ηC值一般在0.6左右)(5−11)

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5.高炉内热能利用程度ηt

生产单位生铁的有效热消耗
ηt=100×%(5−12)
热量总收入

其中：ηt值一般为0.85~0.92

6.氢利用率ηH2

ηH2=H2O还⁄(H2+H2O还)(5−13)

z高炉内水煤气置换反应：H2+CO2===H2O+CO接近平衡因此
HOHHO+
2(22)
ηH2⁄ηCOCO=CO+≈COconst=0.9~1.1。
2()2

z6西德巴格达弟经验关系：ηH2⁄ηCO=0.88+0.1/ηCO(5−14)

z6苏联巴巴柳金经验关系：ηH2⁄ηCO=1.41−1.07xηCO

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5.1.3能量利用分析方法

1.生产上直观分析

直觉观察：T顶、炉顶煤气中CO2、CO含量

简易计算：燃料比、焦比、ηCO、ηH2
2.深入详尽地分析研究
(1)计算法：物料平衡计算、热平衡计算
直接还原度计算、理论焦比计算
(2)图解法：巴甫洛夫直接还原度图解
Rist操作线图解
Reichardt区域热平衡图解
操作线和区域热平衡联合图解

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5.1.3能量利用分析方法

›计算、图解分析好处与目的：
c研究高炉能量消耗分配，寻找进一步改善能量利用的途
径；
d高炉采用某些新技术措施(高风温、富氧、喷吹、综合
鼓风等)时，预测冶炼效果，得出最适应的冶炼制度；
可用计算机程序自动计算，得出控制参数供操作者调节参
考。
e对新建高炉，提供本体设计、设备选型、运输和动力平
衡的依据。

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5.2高炉冶炼过程能量利