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16?22.4?3 燃料带入氧量：200??0.0356?0.079??? ?14.82m18?32? 每吨生铁鼓风量：
260.03-14.82?1141.04m3
0.21492.2.3 煤气成分及数量计算 （1）计算CH4量
22.4?5.152m3 1222.4?0.2989m3 焦炭挥发分含CH4的量=305?0.0007?16 由燃料带入的C生成CH4的量=2.76?3 进入煤气的CH4量=5.152?0.2989?5.4509m
（2）入炉总H2量
入炉总H2量=鼓风带入H2+焦炭带入H2+煤粉带入H2 即
1141.04?0.015?305?（0.0006?0.004）?3?116.78m
22.40.0079?222.4?200?(0.0366?)? 2182 设喷吹条件有40%的H2参加还原，则参加还原的H2量
708.4?46.7132 116.? m3 生成CH4的H2量：116.78-46.712-10.304?59.764m
riH225646.712??322.4?8.17%(假定用H2还原的铁氧化物中，1/3用于还原?952.9Fe2O3,2/3用于还原FeO)
(4)还原金属氧化物生成的CO2
22.4?172.09m3 16022.4?190.58m3 由FeO?Fe生成CO2的量：952.9??1-0.45-0.05??5622.4?0.65m3 由MnO2?MnO生成CO2的量：1599.9?0.00159?87 由Fe2O3?FeO生成CO2的量：1599.9?0.76832? 另外，H2参加还原反应，相当于同体积的CO2所参加的反应，所以CO2的生成量中应该减去46.712m3,总计间接还原生成的CO2量为： 172.09?190.5?0.65?46.712?316.528m3
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各种炉料分解或者带入的CO2量=焦炭的CO2量+矿石的CO2量+石灰石分解的CO2量
即：305?0.004?22.422.4?1599.9?0.00371??1.9?（1-0.5）?0.4024?4.02m3 4444因此，煤气的总CO2量=316.52833?4.02?320.548m3 （4）煤气中总CO量
煤气中总CO量=风口前碳素燃烧生成的+元素直接还原生成CO的量+焦炭挥发分中CO的量-间接还原消耗碳，经计算，为426.60m3。 （5）总N2的量
V风?V焦?V煤?1141.04??1-0.017??0.79?305?0.002?3=887.13m
22.422.4?200?0.0034? 2828根据以上结果，煤气组成表为2.9 表2.9 煤气组成
含量 m3
%
CO2 320.548 18.86
CO 426.60 25.1
N2 887.13 52.2
H2 59.764 3.52
CH4 5.4509 0.32
总计 1699.49 100.00
Vg/V风 1.30
2.2.4 物料平衡表 （1）计算鼓风量：
1m3鼓风质量：1.288-0.484?0.017?1.279Kgm3
?1.279?1459.39Kg全部鼓风质量：1141.04
（2）计算煤气的质量
煤气密度：1.358Kgm3
?1.27?2156.53Kg全部煤气质量：1699.49
（3）水分计算
焦炭带入水分：305?0.0412?12.57Kg
18?37.54Kg 22.418?15.59Kg 鼓风带入的水分：0.017?1141.04?22.4 H2还原生成水分：46.712?
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所以水分的总质量：12.57?37.54?15.59?65.7Kg
表2.10 生产每吨生铁的物料平衡表
收入
项目
焦炭 混合矿 石灰石 炉尘 煤粉 风量 合计
数量/Kg 305 1599.90 1.9 15 200 1459.39 3581.19
项目 生铁 炉渣 煤气 煤气中水
合计 相对误差，%
支出
数量/Kg 1000 367.55 2156.53 65.7 3589.78 0.24
一般要求物料计算的相对误差应在0.3%以下，故本计算符合要求。
2.3 高炉热平衡计算
热平衡计算的目的，是为了了解高炉热量供应和消耗的状况，掌握高炉内热能的利用情况，研究改善高炉热能利用和降低消耗的途径。通过计算调查高炉冶炼过程中单位生铁的热量收入与热量支出，说明热量收支各项对高炉冶炼的影响，从而寻找降低热消耗与提高能量利用的途径，达到使高炉冶炼过程处于能耗最低和效率最高的最佳运行状态。同时还可以绘制热平计算表研究高炉冶炼过程的基本方法。 2.1 热平衡计算
根据高炉炼铁工艺经验，设定补充工艺条件原始数据：鼓风温度:1250℃；炉顶温度200℃；入炉矿石为冷矿。
2.1.1 热量收入计算
（1）碳素氧化热
33436.2?12?320.548?5741735.913KJ 22.49804.6?12?426.6?2240701.264KJ 碳素氧化成CO放热:
22.4碳素氧化成CO2放热:
碳素氧化热:5741735.913?2240701.264?7982437.177KJ （2）热风带入热
1250℃时干空气的比热容为1.429KJm3?℃,
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水蒸气的比热容为1.753KJm3?℃,
热风带入热：1141.04??1140.5?0.017?1415.9??1306698.2KJ ???1-0.017 （3）成渣热
炉料中CaO和MgO以碳酸盐形式存在，在高炉内生成钙铝酸盐时，1㎏放出1170.4KJ的热量。
熔剂和生矿带入的CaO和MgO：46.47?12.866?59.336㎏ 成渣热：59.366?1170.4?69446.8KJ （4）混合矿带入的物理热，冷矿不计 （5）H2氧化放热及CH4生成热
每千克H2O的生成热为4.18?3011KJ,每千克甲烷生成热为4.18?1024KJ. H2氧化放热??59.764-0.001 ?305??4.18?3011?748349.8KJCH4生成热??5.4509-0.0007 ?305??4.18?1025?22439.6KJH2氧化放热及CH4生成热?748349.8?22439.6?770789.4KJ 总的热收入?10129371.58KJ
2.1.2 热量支出计算
1.氧化物分解与脱硫耗热
(1)铁氧化物分解热：设焦炭和煤粉中FeO以硅酸铁形态存在，烧结矿中FeO有20%以硅酸铁形态存在，其余以Fe3O4，铁氧化物分解热由FeO、Fe3O4和Fe2O3 三部分组成。
m?FeO?硅酸铁?1599.9?0.2?0.00711?305?0.00522?200?0.0121?0.069?15 ?7.32Kg
m?FeO?四氧化三铁?99.08Kg
m?Fe2O3?四氧氧化三?99.08?160?220.18Kg 72 m?Fe2O3?自由?1599.9?0.76832-220.18?1009.05Kg依据1㎏铁氧化物分解热，即可算出总的分解热。 FeO分解热：4.18?984?7.32，?4.18?1146.4KJKg?Fe3O4?
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?30109.04KJ
Fe3O4分解热：?99.08?220.18??4.18?1146.4，?4.18?1146.4KJKg?Fe3O4? ?1529878.6KJ
Fe2O3分解热：1009.05?4.18?1291，?4.18?1291KJKg?Fe2O3? ?5445217.239KJ
铁氧化物分解总热?30109.04?1529878.6?5445217.239?7005205.0KJ (2)锰氧化物分解热
锰氧化物分解热包括包括MnO2分解为MnO和MnO分解为Mn放出的热量；由于本设计给定的原料中均不含MnO2，因此锰氧化物分解热只有MnO分解为Mn放出的热量
MnO→Mn分解热：0.0014?1000?7366.02?10312.43KJ (3)SiO2分解热：0.004?1000?31102.37?124409.48KJ (4)Ca3(PO4)2分解热：0.00052?1000?35782.6?18606.952KJ (5)脱S耗热
由于氧化钙脱硫耗热位5400.97KJKgS,氧化镁脱硫耗热为8038.66KJKgS，二者差别很大，故取其渣中成分比例139.46:34.21?4:1来计算平均脱硫耗热。 1㎏S的平均耗热?5400.97?0.8?8038.66?0.2?5928.5 2.51?5928.5?14880.535KJ
氧化物分解和脱硫总热为上述(1)～(2)项热耗之和，即 Q总?7173414.397KJ
(6)水分分解热：0.017?1141.04?13454.13?260978.9KJ (7)喷吹物分解热：200?1172.3?234460KJ (8)炉料游离水的蒸发热
游离水的蒸发热：305?0.0412?2862?35963.892KJ (9)生铁带走热
生铁的热焓值经验值如表2.12所示