1、9.2 鼓风及冶炼参数计算9.2.1 鼓风参数计算9.2.1.1 入炉实际风量的计算计算风口内风速及鼓风动能需要先知道入炉实际风量，由于高炉的设备状况不同，漏风率在较大范围内波动，因此由仪表指示风量推算入炉风量有误差。因此需计算入炉实际风量。入炉实际风量可由下式计算：VB=0.933C 焦CKP/（0.21+0.29f）1440，m 3/min （9-48）式中 VB入炉实际风量，m 3/min；0.9331kgC 燃烧需要的氧量，m 3/kg；（0.21+0.29f）湿空气的含氧量，其中 f 为鼓风湿分，%；C 焦综合燃料含碳量，%；C风口前燃烧的碳量占入炉量的比率，%。C 与直接还原度 r
2、d 有关，rd 升高，C 减小，一般取 65-75%，中、小高炉取较小值；K综合燃料比，kg/t；P昼夜产铁量，t。例 1、已知：某高炉综合燃料比 620kg/t，综合燃料含碳量850%，日产铁 800 吨，鼓风湿度 2%、C70%，求入炉实际风量.解：已知数代入（9-48）式中得:VB=0.93385%70%620800/（0.21+0.292%）1440=886，m 3/min例 2、某高炉日产生铁 1100 吨，全焦冶炼，焦比 550kg/t，焦炭含固定碳 86%，鼓风湿度 2%，C 选取 72%。解：将已知数代入（9-48）式中得：VB=0.93386%72%5501100/（0.21
3、+0.292%）1440=1124.8，m3/min例 3、已知：某高炉，P=287t，K=596kg/t，f=2%，C 焦=84%，C=65%，则入炉实际风量为：VB=0.9330.840.65596287/（0.21+0.290.02）1440=280.4，m 3/min9.2.1.2 风口风速计算标准风速计算标准风速由下式计算：O=VB/60S式中 O标准风速，m/s；S风口总面积，m 2。实际风速计算实际风速由下式计算：=O273+TB/2730.101/0.101+PB 式中 实际风速，m/s；TB热风温度，；PB热风压力，MPa。9.2.1.3 鼓风动能计算鼓风动能由下式计算:E=
4、1/2mv2 （9-49）式中 E鼓风动能，W（J/s） ；m所选风口的鼓风质量流量，kg/s，m=S/60SVBr；S所选风口面积，m 2；r鼓风重度，kg/m 3。例：已知：S=0.047m 2，某个风口面积 S=0.0078m2，TB=950，PB=0.101MPa，r=1.293kg/m 3，则：标准风速：O=280.4/（600.047）=99.4，m/s实 际 风 速 ： V=99.4（ 273+950） /273） （ 0.101/（ 0.101+0.101） ）=222.6， m/s鼓 风 动 能 ： E=1/2（ 0.0078/0.047） （ 280.4/60） 1.293
5、（ 222.6）2=24845.2， W9.2.1.4 煤气在炉内停留时间计算从资料中查到煤气在高炉内停留时间有以下三种计算方法：按煤气在炉内停留时间意义计算：停留时间=炉内风口以上炉料空隙体积（m 3）/每秒钟产生的煤气体积（m 3/s）=风口以上高炉工作容积（m 3）0.36/（14000K/86400） （9-48）式中：0.36炉料孔隙度；K每昼夜试验的焦炭量，t；140001 吨焦炭产生的煤气量，m 3/t；864001 昼夜的秒数，即 246060，s。例：某 255m3高炉，风口以上工作容积 209m3，每昼夜燃烧焦炭 400t，求煤气在炉内的停留时间解：将已知数代入（9-48）
6、式中得：停留时间=0.36V/（14000（400/86400） ）=1.16 s按以下公式近似计算T=0.36V/（10.42（K/86400） ） s （9-49）式中 T煤气在炉内停留时间；V风口中心线到规定料线之间的容积，m 3；0.36炉料孔隙度；10.42固定碳为 88.5%的焦炭，燃烧 1kg 焦炭生成的煤气体积，m 3；86400昼夜的秒数；K一昼夜燃烧的焦炭量，kg。将 255m3高炉有关数代入上式，则：T=0.36209/（10.42（4001000/86400） ）=75.24/48.24=1.5597 s煤气在高炉内停留时间可用下式进行近似计算T=0.36VI/1040
7、0K/86400 s （9-50）式中 VI高炉风口以上工作容积；K一昼夜燃烧的焦炭量，吨/昼夜；0.36假定的料层向总空隙为高炉工作容积的 36%；10400考虑了高炉实际的温度及压力之后每吨焦炭平均生成的煤气，m 3/t；86400一昼夜的秒数，s/昼夜或 s/d。例：已知：某高炉 Vu=1002m3，VI=Vu0.85，V=1.826t/m 3，焦比0.453t/t 铁，求煤气在炉内停留时间：将已知数代入（9-50）式中得：VI= Vu0.85=10020.85=851.7m3K=1.82610020.453=828.8t/昼夜T=0.36851.7/（10400（828.1/86400
8、） ）=3.075 s例：将 255m3高炉有关数据代入（9-50）：T=0.36209/（10400（400/86400） ）=75.24/48.15=1.563 s从以上计算结果看出，用三种方法计算条件相的 255m3高炉煤气在炉内停留时间不同，第二种和第三种计算方法的结果相近似，而与用第一种方法和计算结果相差较大。9.2.1.5 有关风量的计算风口前燃烧 1kg 碳素的风量计算计算式：V 风=22.4/24（1/（0.21+0.29f） ）=0.933/（0.21+0.29f） （9-51）式中 V 风风口前燃烧 1kg 碳素的风量，m 3/kg；f鼓风湿度，%。已知：条件：1）自然鼓风
9、，湿度 f=0%时，风口前燃烧 1kg 碳素的风量计算2）自然鼓风，湿度 f=1.0%时，风口前燃烧 1kg 碳素的风量计算3）富氧鼓风，O 2=2.2%，f=1.0%时，风口前燃烧 1kg 碳素的风量计算解：将已知数代入（9-51）式中得：1）V 风=0.9333/0.21C 风=0.9333/0.211=4.44m 3/kg2） V 风 =0.9333/(0.21+0.29f)C风=0.9333/0.21+0.290.011=4.3837m3/kg3） V 风 =0.9333/Q2(1-f)+0.51C风=0.9333/0.21+0.280.011=4.186m3/kg冶炼每吨生铁消耗风量
10、的计算计算式：V 风=0.9333/（0.21+0.29f）KCkK （9-52）式中 V 风风量 m 3/t 铁；K焦比 kg/t 铁；Ck焦碳含碳量 %；K焦碳燃烧率 %；f鼓风湿度 %；例：已知：某炉入炉焦比 550kg，焦碳含碳 85%，风口前焦碳燃烧率 70%，自然鼓风 f=2%时，计算冶炼每吨铁消耗的风量：解：将已知数代入（9-51）式中得：V 风=0.9333/（0.21+0.29）0.025500.850.70=1415.4，m 3/t 铁风量增加，上料量增加计算已知：某炉干焦批重 6t/批，焦含碳 84%，焦炭燃烧率为 70%，鼓风湿度 2%，计算风量=1.2 标态风量。求：
11、加 120m3/min 风量，每小时可多上几批料。解：设冶炼强度提高后对 K 无影响风量与料速关系式：nK 批10 3CKK=（0.210.29f/0.9333）V 风60n=60（0.21+0.29f）/（0.9333K 批10 3CKKV 风） （9-52）式中 K 批焦炭批重 kg 或 t；CK焦炭含碳量，%；K焦炭燃烧率，%；V 风风量，m 3/t 铁；n上料批数f鼓风湿度，%。将已知数代入（9-52）式中得：当表风量增加 120m3/min，折合标态风量为 100m3/min，每小时多上料批：n=60(0.21+0.290.02)/(0.9333610 30.840.70100)=0
12、.393 批/h9.2.1.6 炉缸煤气量计算已知：鼓风湿度 f=2%，计算 100m3湿风所生成的炉缸煤气量：解法：VCO=2VO2=2100（0.21+0.290.02）=43.16m 3 （9-53）VH2=fV 风=0.02100=2m 3 （9-54）VN2=0.79（1-f）V 风=0.79(1-0.02)100=77.42m 3 (9-55)V 煤气=V=43.16+2+77.42=122.58m 3/100m3 （9-56）解法：V 煤气=（1.21+0.79f）100=（1.21+0.790.02）100=122.58m3/100m3 （9-57）9.2.1.7 风口前燃烧
13、1kg 碳素的炉缸煤气量计算计算式：V 煤气=(1.2+0.79f)/(0.21+0.29f)0.933C 风 （9-58）式中 V 煤燃烧 1kg 碳素生成的煤气，m3/1kg 碳；f鼓风湿度，%；C 风风口前燃烧的碳素量，kg。已知：自然鼓风 f=2%，计算风口前燃烧 1kg 碳素的炉缸煤气量：解：把已知数代入（9-58）式中得：V 煤气=(1.21+0.79f)/(0.21+0.29f)0.933C 风=(1.21+0.79)0.02)/(0.21+0.29)0.02)0.93331=5.3m3/kg依上法计算：当 f=0 时，V 煤=5.38m 3/kg 碳f=1 时，V 煤=5.32
14、m 3/kg 碳9.2.1.8 综合喷吹时冶炼 1 吨生铁炉缸煤气量计算已知：冶炼 1 吨生铁，需用湿分 f=2%的鼓风 1470m3/t 铁，油比 70kg/t，煤比 30kg/t 风量包括喷煤风喷吹物成份： O N H H2O油 0.01 0.009 0.12 0.03煤 0.0356 0.012 0.04 0.01计算：冶炼每吨生铁所生成的炉缸煤气量：解：计算式：V 煤=VCO+VH 2+VN2 （9-59）式中 V 煤冶炼每吨生铁的炉缸煤气量，m 3/t 铁；VCO、VH 2、VN 2煤气中 CO、H 2、N 的含量，m 3/t 铁；先分别计算 VCO、VH 2、N 2的体积再代入（9
15、-59）式中。VCO=2（V +V +V ）风 02 油 02 煤 02=2V风 (0.21+0.29f)+(22.4/32)(yOy+MOM)16/18(22.4/32)(yH2Oy+MH2OM)VCO=21470（ 0.21+0.290.02） +0.7（ 700.01+300.0356）+0.6222（ 700.03+300.01） =637.06m3/tVH2=V 风f+22.4/2（yHy+MHM）+2/1822.4/2（yH 2Oy+MH2OM）=14700.02+11.2（700.12+300.04）+1.246（700.03+300.01）=139.9m3/tVN2=V 风0.
16、79（1-f）+22.4/28（yN2y+MNM）=14700.79（1-0.02）+22.4/28（700.009+300.012）=1138.8m3/tV 煤气=VCO+VH 2+VN2=637.06+139.9+1138.8=1915.8m3/t 铁9.2.1.9 喷油时炉顶煤气量的计算已知：焦比 460kg，油比 40kg，灰石量 20kg，炉尘量 15kg含碳量： 焦碳 油 炉尘 生铁 灰石 CO2% 84.0 86.0 8.0 4.3 42.0煤气成分： CO CO2 CH4% 23.0 16.7 0.8计算：冶炼每吨生铁的炉顶煤气量解：计算式：V 炉顶=(C 焦+C 油+C 灰石
17、-C 炉尘-C 生铁)/(CO+CO 2+CH4)12/22.4 （9-60）式中 V 炉顶炉顶煤气量，m 3/t；C 焦 、 C 油 、 C 灰石 、 C 炉尘 、 C 生铁 分别为焦炭、油、灰石、炉尘、生铁的含碳量，%；CO、CO 2、CH 4分别为煤气中各成分的含量，%；将已知数代入（9-60）式中得：V 炉 顶 =4600.84+400.86+200.42(12/44)-150.08-43/(0.23+0.67+0.008)12/22.4=1754.8m3/t9.2.1.10 喷煤时炉顶和炉缸煤气量，风量的计算已知：焦比 460kg、煤比 80kg，炉尘 12kg，f=12g/m 3含
18、碳量 焦 煤 炉尘 生铁% 85.0 65.0 8.0 4.2煤气成分： CO CO2 CH4 H2 N2% 22.00 18.2 0.8 0.4 58.6焦碳和煤粉挥发分对风量和炉缸煤气量影响不计。求：风量、炉缸煤气量和炉顶煤气量解：按 C 平衡计算炉顶煤气量计算式：V 炉顶=C 焦+C 煤-C 炉尘-C 生铁/（CO+CO 2+CH4）12/22.4 （9-61）式中 C 焦C 煤C 炉尘C 生铁分别为焦炭、煤粉、炉尘、生铁中的含碳，%；CO、CO 2、CH 4分别为煤气各成分的含量，%。将已知数代入（9-61）式中得：V 炉顶=4600.85+800.65-120.08-42/（0.22
19、+0.182+0.004）12/22.4=1839.3m3/t 铁解：按 N 平衡计算风量计算式：V 风=V 炉顶N 2 煤/N 2 风 （9-62）式中 V 风入炉风量，m 3/t 铁；V 炉顶炉顶煤气量，m 3/t 铁；N2 煤煤气中含氮量，%；N2 风鼓风中含氮量，%。将已知数代入（9-62）式中得：V 风=V 炉顶N 2 煤/N 2 风=1839.30.586/0.79（1-12/8%）=1385.1m 3/t 铁按风量计算炉缸煤气量计算式：V 炉缸=（1.21+0.71f）V 风 （9-63）式中 V 炉缸炉缸煤气量，m 3/t 铁V 风入炉风量，m 3/t 铁将已知数代入（9-63
20、）式中得：V 炉缸=（1.21+0.79f）V 风=（1.21+0.7912/8%）1385.1=1692.4m 3/t 铁9.2.1.11 高炉荒煤气发生量的简易计算高炉荒煤气发生量可由配料计算详细得到，生产中也可由下式进行粗估算：Vm=（1.341.45）Ve （9-64）式中 Vm高炉煤气量，m/t 铁；Ve高炉入炉风量，m 3/t 铁。例：已知某炉入炉风量为 1385m3/t 铁，计算荒煤气发生量。解：按 1.34Ve 和 1.45Ve 计算按 1.34Ve 计算则：Vm=1.34Ve=1.341385=1856m3/t 铁按 1.45Ve 计算则：Vm=1.45Ve=1.451385
21、=2008m3/t 铁生产中由于煤气放散及设备管理路漏损，实际煤气产量要小一定数量，小高炉煤气量要扣除 4-7%。9.1.1.12 高炉入炉风量计算高炉入炉风量，是指由高炉风口进入炉内的鼓风流量（挨管为标准状况） ，可按下式计算：Vo=VuIV/1440 （9-65）Vo高炉入炉风量，Nm 2/min；Vu高有效容积，m 3；I冶炼强度，t 焦/m 3dV每吨干焦耗风量，Nm 3/t 焦1440日历分钟 min式中 V 可由以下方面得到：查表，V 可由表（9-2）查到每吨干焦的耗风量 表（9-2）风量 Nm 3焦炭灰分% 干风 鼓风湿度 3%时10 2750 260012 2700 25501
22、4 2650 250016 2600 2400根据炉料及其产品成分计算。这里不做介绍，可自行查找有关资料计算。例：已知某高炉 Vu=100m3，冶炼强度 1.5t/m3d，焦炭灰分 14%，鼓风湿度 3%，计算高炉入炉风量：解：查表知 V=2650Nm3/t 铁将已知数代入（9-65）式中得：Vo=1001.52650/1440=273.2m3/min9.2.1.13 利用煤成分计算高炉内直接还原度高炉内直接还原度的计算式：Rd=0.5（CO 2+CO）-N 2/CO2+0.5CO-N 2 （%） （9-66）式中 Rd直接还原度，%；CO2、CO、N 2炉顶煤气中这几种成分的含量，%；鼓风中
23、氧量与氮气量之比。当不富氧时：=0.21（1-f）+0.5f/0.79（1-f） ； （9-67）f鼓风湿分，体积%。例：已知某高炉鼓风湿度 2%炉顶煤气成分， CO CO2 H2 CH4 N2% 22.00 18.00 0.7 0.4 58.90解： 的计算，将已知数代入（ ）式中得：=0.21(1-f)+0.5f/0.79(1-f)=0.21(1-0.02)+0.50.02/0.79(1-0.02)=0.2529将已知数代入（9-66）式中得：Rd=0.5(CO2+CO)-N2/CO2+0.5CO-N=0.5(0.18+0.22)-0.25290.589/0.18+0.50.22-0.25
24、290.589=0.36199.2.1.14 利用煤气成分计算一氧化碳利用率一氧化碳利用率的计算式：CO=CO 2/CO2+CO % （9-67）式中 CO一氧化碳利用率，%；CO2、CO炉顶混合煤气中 CO2、CO 的含量，%。例：已知煤气成分计算一氧化碳利用率煤气成分： CO CO2 H2 CH4 N2% 22.00 18.00 0.7 0.4 58.89解：将已知数代入（9-67）式中得：CO=CO 2/(CO2+CO)=0.18/(0.18+0.22)=0.459.2.1.15 氢（H 2）利用率的计算高炉内参加还原反应加氢（H 2 还）与入炉总氢量（H 2 总）的比值称作氢的利用率（
25、 4） 。氢利用率的计算式：H 2= H2 还/H 2 总=1-V 煤(H 2 煤+2CH 4 煤)2/22.4/H 2 风+H 2 油+H 2 煤粉+H 2 焦 % （9-68）式中 H2 还参加还原反应的氢量，kg/t 铁；V 煤冶炼 1t 生铁的炉顶煤气量，m 3/t 铁；H2 煤炉顶煤气中氢含量，%；CH4 煤炉顶煤气中甲烷含量，%；H2 风、H 2 油、H 2 煤粉、H 2 焦分别为鼓风、重油、煤粉、焦炭带入氢量，kg/t 铁。以上式中各项的计算：参加还原反应 H2 还量的计算计算式：H 2 还=H 2 总-H 2 煤 （9-69）式中 H2 还参加还原反应的 H2 量，kg/t 铁
26、；H2 总入炉 H2的总量，kg/t 铁；H2 煤高炉煤气中的 H2量，kg/t 铁。入炉总 H2量（H 2 总）的计算计算式：H 2 总=H 2 风+H 2 油+H 2 煤粉+H 2 焦 （9-70）式中 H2 风、H 2 油、H 2 煤粉、H 2 焦分别为鼓风、喷油、喷煤、焦炭带入的氢量，kg/t 铁。式中各项按下列各式计算：1）鼓风带入氢量的计算计算式：H 2 风=V 风f2/181000 kg/t 铁 （9-71）式中 V 风鼓风量，m 3/t 铁；f鼓风湿分，g/m 3。2）喷油带入氢量的计算计算式：H 2 油=MH 2 油%+2/18MH 2O 油%，kg/t 铁 （9-72）式中
27、 M每吨生铁的喷油量，kg/t 铁；H2 油%、H 2O 油%油中 H2和 H2O 含量，%。3）煤粉带入氢量的计算计算式：H 2 煤粉=YH 2 煤粉%+2/18YH 2O 煤粉% （9-73）式中 Y每吨生铁的喷煤量，kg/t 铁；H2 煤粉%煤粉中 H 元素的含量，%；H2O%煤粉中 H2O 的含量，%。4）焦炭带入氢量的计算计算式：H 2 焦=KH 2 焦%+KH 2 挥焦% （9-74）式中 K焦比，kg/t 铁；H2 挥焦%焦炭挥发分中的 H2（包括 CH4分解出的 H2）含量，%；H2 焦%焦炭中有机 H2的百分含量。计算实例已知数据，利用某高炉的原燃料成分，焦比、喷吹燃料数量，鼓风湿度，煤气成分等计算出：V 煤=2097m3/t 铁H2 风=1.19kg/t 铁H2 油=7.87kg/t 铁H2 煤粉=2.72kg/t 铁H2 焦=1.64kg/t 铁以及炉顶煤气中含：H2 煤%=3.40%CH4 煤%=0.60%将以上已知数代入（9-68）式中得：H 2=H2 还/H 2 总=1-2097（0.034+20.006）2/22.4/1.19+7.87+2.72+1.64=4.81/13.42=0.3584 或 35.84%
