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对于生产高炉，为了能对冶炼过程进行全面、定量的深入研究，发现增产、节焦的薄弱环节。提出努力方向和改革措施，也常要进行物料平衡和热平衡计算。
高炉能量利用计算
高炉操作线图及其应用
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配料计算和物料平衡必须具备以下数据：
高炉能量利用计算
高炉物料平衡和热平衡以配料计算为基础，并严格遵守质量守恒和能量守恒定律。
配料计算和物料平衡
配料计算的目的是根据巳知原、燃料成分和冶炼条件来决定矿石、燃料和熔剂的需要量，以获得性能良好的炉渣和合乎规格的生铁，并为编制物料平衡和热平衡打好基础。
1)各种原料(包括喷吹物)的全分析(各种成分的总和应调整到100％)；
2)汁算得到或实际所用的各种原料(包括喷吹物)重量，生铁产量、渣量、炉尘吹出量；
3)冶炼铁种及成分，炉渣成分和碱度，炉尘的成分；
4)炉顶煤气成分；
5)鼓风参数(包括富氧程度、湿分等)；
6)各种元素在生铁、炉渣、煤气中的分配比例等。
在计算热平衡时，还必须补充风温、炉顶煤气温度、入炉原料温度、冶炼强度等数据。
计算前必须将各种原始数据、资料进行整理、按核，减小计算误差。
高炉能量利用计算
计算以冶炼1t生铁为基准。根据生铁成分、炉渣碱度和Fe、Mn及CaO的平衡，
分别求出铁矿石(锰矿石)及熔剂的需要量。这样便可按照它们的化学成分，分别求出其带入炉内的各种化学组分含量，再根据各种元素在渣、铁、煤气中的分配率，便可求得最终渣、铁成分。根据相图可初步了解这种炉渣的物理性能是否能满足要求。
为了编制物料平衡必须进行风量和煤气量的计算。
计算风量是根据碳平衡原理，首先计算出风口前被鼓风中的氧所燃烧的碳量(C风)
面对喷吹重油的高炉，可按
高炉能量利用计算
近似计算(相当于炉顶煤气中含CH40．6％左右)得
铁的直接还原度rd可按经验选取。
其次，根据C风和氧平衡可计算每吨生铁的鼓风量(湿)，即
然后将鼓风体积按下式换算成重量
高炉能量利用计算
于是按收入等于支出的质量守恒定律，可编制出物料平衡表，举例如表4-2所示。
若是对生产高炉进行分析，则各种原、燃料消耗和炉顶煤气成分为已知配料计算和风量的计算可以大为简化。
%，否则应检查计算中的错误。
举例如表4—3。其中热支出第九项外部热损失系根据热收入总和减去前八项热支出之和得出。关键是看它所占百分数是否在合理范围以内。冶炼炼钢生铁时，此值一般为3%-6％，铸造生铁一般为6％-10％。此值过高，说明计算有错误，或焦比选择不当，应予以检直和调整。如果测试手段齐备，外部热损失也可用准确实测数据来计算。
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实际生产中多用第一种热平衡法。它是先分别计算出冶炼过程中的热收入项和热支出项，然后编制出热平衡法。根据能量守恒定律．热收入应等于热支出来进行比较和检查。
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通过热平衡计算可以了解高炉冶炼过程热量利用情况，从而找到改善热能利用、降低焦比的途径。
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常见的热平衡计算法有两种。第一种是建立在盖斯定律基础上的，即依入炉物料的初态和出炉产物的终态来计算，与炉内实际反映过程无关。第二种是按炉内实际反应过程来计算热量消耗。前者比较简便，但不考虑实际过程；后者比较实际，但计算较繁琐。此外还有“区域热平衡法”．可根据高炉特定区域，如高炉下部的实际需要来进行。
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热平衡
高炉能量利用计算
高炉能量利用计算
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由热平衡计算可得高炉热量利用系数(Kr)：
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此值一般为80％-85％，个别高达90％。上例中：
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还可得到碳素利用系数(Kc)：
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此值一般在50％-60％之间，个别可达65％。
高炉能量利用计算
高炉操作线图及其应用
构成操作线的基本原则
1967年，法国学者A·里斯持( )和N·梅依森()提出高炉操作线图(简称操作线)。该图能直接表达出高炉冶炼过程中Fe—O—C体系的变化和高炉各生产指标间的内在联系．对分析高炉冶炼全过程甚为方便。
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高炉冶炼主要反应都涉及氧，是氧从铁矿石和鼓风移向或转变成煤气的进程。如铁矿石的还原，碳的燃烧和气化等。在这些涉及氧的反应中，氧有三个来源 —铁的氧化物、脉石中的氧化物和鼓风中的氧。氧也有三个去向—高温区碳氧化(包括燃烧和气化)，最终生成CO；直接还原，铁及其他氧化物中的氧被碳夺取变成CO；间接还原，铁及其他氧化物中的氧被CO夺取变成CO2。这些生成或转变成的CO和CO2，最终都进入煤气。
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Rist操作线正是抓住“氧的转移”这个高炉冶炼最本质的特征来描述高炉过程。
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在物料平衡和热平衡中，常以1t生铁来计算。而操作线则以1个铁原子，实际用1kmolFe，即质量为56kg的铁为基准来计算。这样，能更好地反映出化学反应是以原子、分子为单位进行的本质。
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