高炉物料平衡和热平衡的计算

目录

1.概述 (1)

2.炼铁配料 (1)

2.1.原料计算 (1)

2.2计算矿石需要量 (4)

2.3炉渣成分的计算 (4)

2.4校核生铁成分 (7)

3.物料平衡计算 (7)

3.1 原始物料 (7)

3.2计算风量 (8)

3.3炉顶煤气成分及数量的计算 (10)

3.4 编制物料平衡表 (13)

4.热平衡计算 (14)

4.1.原始资料 (14)

4.2 热量收入 (15)

4.3热量支出 (16)

4.4 热平衡表 (19)

参考文献 (19)

高炉物料平衡和及平衡的计算

1.概述

在计算物料平衡和热平衡之前，首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100％，元素含量和化合物含量要相吻合。

配料计算是高炉操作的重要依据，也是检查能量利用状况的计算基础。配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和溶剂的用量，以配置合适的炉渣成分和获得合格的生铁。通常以一吨生铁的原料用量为基础进行计算。

物料平衡是建立在物质不灭定律的基础上，以配料计算为依据编算的。计算内容包括风量、煤气量、并列出收支平衡表。物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性，校核高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算打基础。

热平衡计算的基础是能量守恒定律，即供应高炉的热量应等于各项热量的消耗；而依据是配料计算和物料平衡计算所得的有关数据。热平衡计算采用差值法，即热量损失是以总的热量收入，减去各项热量消耗而得到的，即把热量损失作为平衡项，所以热平衡表面上没有误差，因为一切误差都集中掩盖在热损失之重。

2.炼铁配料

2.1.原料计算

2.1.1.原料成分，见表1

2.1.2.燃料成分，见表2,3

2.1.

3.确定冶炼条件

2.1.4.预定生铁成分（%），见表4

表1原料成分，（%）

续表1

烧结:球团:天然=85:10:5

续表2

续表3

其中Si 、S 由生铁质量要求定，Mn 、P 由原料条件定，C 参照下式定，其余为Fe 。

C=4.3-0.27Si-0.329P-0.032S+0.3Mn

燃料消耗量（kg/t 生铁）：

焦炭 345（干） 360（湿） 煤粉 140 kg/t 生铁 鼓风湿度 12g/ m 3

相对湿度 φ=

1000

12×184.22=1.493% 风温 1250℃

炉尘量 20 kg/t 生铁 入炉熟料温度 80℃ 炉顶煤气温度 200℃

焦炭冶炼强度 0.98 t/（m 3·d）

高炉有效容积利用系数 2.6 t/（m 3·d） 炉渣碱度 R=1.10

2.2 计算矿石需要量G 矿

2.2.1 燃料带入的铁量G 燃Fe

G 燃Fe = G 焦FeO%焦

7256+ G 煤FeO%煤7256 =345×0.43%×7256+140×0.92%×72

56

=2.16kg

2.2.2 进入炉渣中的铁量

G 渣Fe =1000Fe%生铁×%

7.99%

3.0 =952.3×

7

.993

.0=2.865kg 式中 0.3%、99.7%——分别为铁在炉渣和生铁中的分配比

2.2.3 需要由铁矿石带入的铁量为：

G 矿Fe =1000 Fe%生铁+ G 渣Fe - G 燃Fe =952.3+2.865-2.16 =953.01kg

2.2.4 冶炼1t 生铁的铁矿石需要量：

G 矿= G 矿Fe / Fe%矿=953.01/54.50%=1748.64kg

2.3 炉渣成分的计算

原料、燃料带入的成分见下表6

2.3.1 炉渣中CaO的量G

渣

CaO

由上表： G

渣

CaO

=132.71kg；

2.3.2 炉渣中SiO2的量G

渣

SiO2

由上表： G

渣

SiO2

=135.69kg；

2.3.3 炉渣中Al2O3的量G

渣

Al2O3

由上表： G

渣

Al2O3

=50.13kg；

2.3.4 炉渣中MgO的量G

渣

MgO

由上表： G

渣

MgO

=32.68kg；

2.3.5 炉渣中MnO的量G

渣

MnO

G

渣

MnO

=1.92×50%=0.96kg

50%——锰元素在炉渣中的分配率；

2.3.6 炉渣中FeO的量G

渣

FeO

进入渣中的铁量为：Fe

渣

=2.865kg ，并以FeO形式存在

故 G

渣

FeO =2.865×

56

72

=3.68kg

2.3.7 炉渣中S的量G

渣

S

原燃料带入的总S量为：G

S

=3.58kg （见表6）；

进入生铁的S量为：G

生铁

S =1000S%

生铁

=1000×0.026%=0.26kg；

式中0.026%——硫在生铁成分中的百分比。

进入煤气中的S 量为：

G 煤气S = G S 5%=3.58×0.05=0.179kg

式中5%——硫在煤气中的分配比； 故

G 渣S = G S -G 生铁S -G 煤气S

=3.58-0.26-0.179 =3.14kg 炉渣成分见下表7

将CaO 、SiO 2、Al 2O 3、MgO 四元组成换算成100%，见下表8。

2.4 校核生铁成分

2.4.1 生铁含[P]

按原料带入的磷全部进入生铁计算

铁矿石带入的P 量为：G 矿P = G 矿P%矿=1748.64×0.031%=0.54kg

故 [P]=0.54×10001

=0.054%

2.4.2 生铁含[Mn]

按原料带入的锰有50%进入生铁计算,原料工带入G MnO 为0.64kg,见表6；

故 [Mn]=1.92×50%×7155×1000

1

=0.075%

2.4.3 生铁含[C]

[C]= [100-(95.23+0.55+0.026+0.054+0.075)] %=4.065% 校核后的生铁成分（%）见下表9

3.物料平衡计算

3.1 原始物料

3.1.1 原料全分析并校正为100%

3.1.2 生铁全分析

3.1.3 各种原料消耗量

3.1.4 鼓风湿度

3.1.5 铁的直接还原度

3.1.6 假定焦炭和喷吹物含C总量的1.0%与H2反应生成CH4，（全焦冶炼可选0.5%～1.0%的C与H2生成CH4）。

3.2 计算风量

3.2.1 风口前燃烧的碳量G

燃

C

3.2.1.1 G

总

C

G

总

C = G

焦

C%

焦

+ G

煤

C%

煤

=345×85.36%+140×77.75%

=403.34kg

3.2.1.2 溶入生铁中的碳量为：

G

生铁

C

=1000[C]%=1000×4.065%=40.65kg 式中4.065%——碳在校核后的生铁中的百分比。

3.2.1.3 生成甲烷的碳量为：

燃料带入的总碳量有1%~1.5%与氢化合生成甲烷，本例去1%。

G

甲烷

C =1% G

总

C

=0.01×403.34=4.03kg

3.2.1.4 直接还原消耗的碳量G

直

C

锰还原消耗的碳量：G

锰

C =1000[Mn]%

55

12

=1000×0.07%×

55

12

=0.15kg

硅还原消耗的碳量：G

硅

C 1000[Si]%

28

24

=1000×0.55%×

28

24

=4.71kg

磷还原消耗的碳量：G

磷

C 1000[P]%

62

60

=1000×0.054%×

62

60

=0.52kg

铁直接还原消耗的碳量：

G 铁直C =1000[Fe]%

56

12

r d / r d /= r d -r H2=0.46-0.06=0.4

r d 一般为0.4~0.5，本计算取0.46。

r H2= 256[ G 焦( H 2%焦挥发+ H 2%焦有机)+ G 煤H 2%煤+18

2(V /

风φ4.2218+ G 煤H 2 O %煤)]×ηH2

α/(1000[Fe]%)

= 256[ 345(0.037%+ 0.36%)+ 140×2.28%+18

2

(1200×1.493%×4.2218+

140×0.85 %)]×0.35×0.9/(1000×95.23%)

= 0.06

式中 ηH2——氢在高炉内的利用率，一般为0.3~0.5，本计算取0.35；

α——被利用氢气量中，参加还原FeO 的百分量，一般为0.85~1.0，取0.9；

V /

风——设定的每吨生铁耗风量，本计算取1200m 3。

G 铁直C =1000×95.23%×

56

12

×0.4=102.05kg 故

G 直C = G 锰C + G 硅C +G 磷C +G 铁直C =0.15+4.71+0.52+102.05 =107.43kg

风口前燃烧的碳量为：

G 燃C = G 总C -G 生铁C -G 甲烷C -G 直C =403.34-40.65-4.03-107.43 =251.22kg

3.2.2 计算鼓风量V 风

3.2.2.1 鼓风中氧的浓度N

N=21 %( 1-φ)+0.5φ

=21 %( 1-1.493%)+0.5×1.493%

=21.43 %

3.2.2.2 G 燃C 燃烧需要氧的体积为：

V O2= G 燃

C 12

24

.22? =251.22×1224

.22?

=234.47 m 3

3.2.2.3 煤粉带入氧的体积为：

V 煤O2=G 煤（O%煤+ H 2 O %煤

18

16）324.22

=140（2.32%+ 0.85 %18

16

）×324.22

=3.01 m 3

3.2.2.4 需鼓风供给氧的体积为：

V 风O2= V O2-V 煤O2=234.47-3.01=231.46 m 3

故

V 风= V 风O2/N=231.46/21.43%=1079.92m 3

式中21.43%——鼓风中氧的浓度。

3.3 炉顶煤气成分及数量的计算

3.3.1 甲烷的体积V CH4

3.3.1.1 由燃料碳素生成的甲烷量为：

V 碳CH4= G 甲烷C 124.22=4.03×12

4

.22=7.53 m 3

3.3.1.2 焦炭挥发分中的甲烷量为：

V 焦CH4=G 焦CH 4%焦16

4

.22

=345×0.025%×16

4

.22

=0.121 m 3 故 V CH4= V 碳CH4+V 焦CH4=7.53+0.121=7.65 m 3

3.3.2 氢气的体积V H2

3.3.2.1 由鼓风中水分分解产生的氢量为：

V 分H2= V 风φ=1079.92×1.493%=17.45 m 3

3.3.2.2 焦炭挥发分及有机物中的氢量为：

V 焦H2= G 焦（H 2%焦挥发+ H 2%焦有机）

2

4

.22 =345（0.037%+0.36%）

2

4

.22 =15.34 m 3

3.3.2.3 煤粉分解产生的氢量为：O

V 煤H2= G 煤（H 2%煤+ H 2 O %煤

18

2）24.22

=140（2.28%+0.85%×18

2

）24.22

=30.63 m 3

3.3.2.4 炉缸煤气中氢的总产量为：V 总H2= V 分H2+V 焦H2+V 煤H2

=17.45+15.34+30.63

=63.42 m 3

3.3.2.5 生成甲烷消耗的氢量为：V 烷H2=2V CH4=2×7.65=15.3 m 3 3.3.2.6 参加间接反应消耗的氢量为：V 间H2=V 总H2η

H2

=70.02×0.35=22.2 m 3

故 V H2 =V 总H2-V 烷H2-V 间H2=63.42-15.3-22.2=25.92 m 3

3.3.3 二氧化碳的体积V CO2

3.3.3.1 由CO 还原Fe 2O 3为FeO 生成的CO 2 V /

2还CO

G 32O Fe = G 矿Fe 2O 3%矿

=1748.64×71.16%

=1244.33kg

参加还原Fe 2O 3为FeO 的氢气量为：

G 还H2= V 总H2ηH2（1-α）4

.222

=63.42×0.4×（1-0.9）×

4

.222 =0.25kg

由氢气还原Fe 2O 3的质量为：

G /32O Fe = G 还

H22160

=0.25×2

160

=20kg

由CO 还原Fe 2O 3的质量为：

G //32O Fe = G 32O Fe - G /

32O Fe

=1244.33-20

=1224.33kg

故V /2还CO = G //

3

2O Fe 1604.22=1224.33×160

4

.22=171.41 m 3

3.3.3.2 由CO 还原FeO 为Fe 生成的CO 2量为：

V //2还CO =1000[Fe]%[1- r d /-r H2]

56

4

.22 =1000×95.23%(1-0.4-0.05) 56

4

.22

=209.51 m

3

3.3.3.3 焦炭挥发分中的CO 2量为：

V 挥CO2= G 焦CO 2%焦

444

.22 =345×0.19%×44

4

.22

=0.33 m 3

故

V CO2=V /2还CO +V //

2还CO +V 挥CO2

=171.41+209.51+0.33 =381.30 m 3

3.3.4 一氧化碳的体积 V CO

3.3.

4.1 风口前碳素燃烧生成的CO 量为：

V 燃CO =G 燃C 124.22=251.22×12

4

.22=468.944 m 3

3.3.

4.2 直接还原生成的CO 量为：

V 直CO = G 直C 124.22=87.01×12

4

.22=162.42 m 3

3.3.

4.3 焦炭挥发分中的CO 量为：

V 挥CO = G 焦CO%焦284.22=345×0.21%×28

4

.22=0.58 m 3

3.3.

4.4 间接还原消耗的CO 量为：

V 间CO = V /2还CO +V //

2还

CO =171.74+205.7=377.44 m 3 故

V CO =V 燃CO +V 直CO +V 挥CO -V 间CO =468.944+162.42+0.58-377.44

=308.15 m 3

3.3.5氮气的体积V 2N

3.3.5.1 鼓风带入的氮气量为：

V 风2N = V 风（1-φ）N 2%风

=1079.92（1-1.493%）79%

=840.4 m 3

3.3.5.2 焦炭带入的氮气量为：

V 焦2N =G 焦（N 2%焦挥发+ N 2%焦有机）284

.22

=345（0.118%+0.27%）28

4

.22

=1.07 m 3

3.3.5.3 煤粉带入的氮气量为：

V 煤2N =G 煤N 2%煤

28

4

.22 =140×0.52%×

28

4

.22 =0.58 m 3

故

V 2N =V 风2N +V 焦2N +V 煤2N

=840.4+1.07+0.58=842.05 m 3

煤气成分见下表10

3.4 编制物料平衡表

3.4.1 鼓风质量的计算

1 m 3鼓风的质量为：

r 风=[0.21（1-φ）32+0.79（1-φ）28+18φ]/22.4

=[0.21×0.985×32+0.79×0.985×28+18×0.01493]/22.4

=1.28kg/ m 3

鼓风的质量为：

G 风=V 风r 风=1079.92×1.28=1382.59kg

3.4.2 煤气质量的计算

1 m 3煤气的质量为：

r 气=（44 CO 2%+28 CO %+28 N 2%+2 H 2%+16 CH 4%）/22.4

=（44×0.2518+28×0.1904+28×0.5337+2×0.0191+16×0.005）

/22.4

=1.405 kg/ m 3

煤气的质量为：

G 气=V 气r 气

=1565.07×1.405

=2194.51kg

3.4.3 煤气中的水分

3.4.3.1 焦炭带入的水分

G 焦O H 2=G 焦H 2O%焦=345×4.17%=14.39kg

3.4.3.2 氢气参加还原生成的水分为：

G 还O H 2= V 间

H24.222×218

×0.417 =68.7×4.222×2

18

0.417

=23.02kg

故

G O H 2= G 焦O H 2 +G 还O H 2

=14.39+23.02 =37.41kg

物料平衡列表11

相对误差=（3616.23－3609.52）/3674.47=0.19%＜0.3%所以计算结果符合要求。

4.热平衡计算

4.1 原始资料

物料的入炉温度

热风温度，输送煤粉的载气温度，炉顶温度，渣、铁液温度 各种冷却介质耗量及出、入炉温度和有关参数

4.2 热量收入Q入4.2.1 碳的氧化热Q1

4.2.1.1碳素氧化为CO

2放出的热量Q

1-1

碳素氧化产生CO

2的体积V

氧化

CO2

：

V

氧化

CO2

= V

煤气

CO2

- V

挥

CO2

=381.30-0.33=380.97 m3

Q 1-1= V

氧化

CO24.

22

12

×33410.66=380.97×

4.

22

12

×33410.66=6818817 kJ

式中 33410.66——C氧化为CO

2

放热，kJ/kg

4.2.1.2 碳素氧化为CO放出的热量Q

1-2

碳素氧化产生CO的体积V

氧化

CO

：

V

氧化CO = V

煤气

CO

- V

挥

CO

=308.15-0.58=291.97 m3

Q 1-2= V

氧化

CO4.

22

12

×9797.11=291.97×

4.

22

12

×9797.11=1614183 kJ

式中 9797.11——C氧化为CO放热，kJ/kg

故 Q

1= Q

1-1

+ Q

1-2

=6818817+1614183=8432999.88 kJ

4.2.2 鼓风带入热Q2

Q 2= (V

风

- V

风

φ) Q空气+ V

风

φ Q水汽

=(1079.92-1079.92×0.01493)×1755.82+1079.92×0.01493×2161.6 = 1902688.65 kJ

式中 Q空气——在1250下空气的热容量，其值为1755.82kJ/kg

Q水汽——在1250下水汽的热容量，其值为2161.6kJ/kg

4.2.3 H2氧化放热Q3

Q 3 = G

还

O

H2

×13454.09=19.70×13454.09=296958.93 kJ

式中 13454.09——H

2氧化为H

2

O放热，kJ/kg

4.2.4CH

4生成热Q

4

Q

4

= V

碳

CH44.

22

12

×4709.56=7.64×

4.

22

12

×4709.56=19623.76 kJ

式中 4709.56——甲烷生成热，kJ/kg 4.2.5 炉料物理热Q5

Q 5= G

矿

×1.0×80=1748.64×1.0×80=139891.36 kJ

式中 1.0——80℃时混合矿的比热容，kJ/(kg·℃)

4.2.6 热量总收入Q 入

Q 入 = Q 1 +Q 2 +Q 3 + Q 4 +Q 5

=8432999.88+1902688.65+296958.93 +19623.76 +139891.20 =10792162.58 kJ

4.3 热量支出q 支

4.3.1 氧化物分解吸热q 1

4.3.1.1铁氧化物分解吸热q 1-1：

由于原料中含有溶剂型烧结矿，可以考虑其中有20%FeO 以硅酸盐形式存在，其余以Fe 3O 4形式存在。因此：

G 硅FeO = G 矿×85%FeO%烧×20%=1748.64×0.85×12.54%×20%=37.28kg

G 磁FeO = G 矿FeO%矿- G 硅FeO =1748.64×11.78%-37.28=168.71kg

G 磁32O Fe = G 磁FeO ×

72160=168.71×72

160

=374.92 kg G 游32O Fe = G 矿Fe 2O 3%矿- G 磁32O Fe =1748.64×71.16%-374.92 =869.42kg

G 43O Fe = G 磁FeO + G 磁32O Fe =168.71+374.92 =543.63kg

故

q 硅FeO = G 硅FeO ×4087.52=37.28×4075.22=152372.7 kJ q 游32O Fe = G 游32O Fe ×5156.69=869.42×5156.69=4483314 kJ q 43O Fe = G 43O Fe ×4803.33=543.62×4803.33=2611230 kJ

式中 4087.52、4803.33、5156.69——分别为FeSiO 4、Fe 3O 4、Fe 2O 3分解热，kJ/kg 故q 1-1=q 硅FeO +q 43O Fe +q 游32O Fe =152372.7+4483314+2611230=7246917 kJ 4.3.1.2 锰氧化物分解吸热q 1-2：

q 1-2=1000[Mn]%×7366.02=1000×0.075%×7366.02=5524.515 kJ

式中 7366.02——由MnO 分解产生1kgMn 吸收的热量，kJ 4.3.1.3 硅氧化物分解吸热q 1-3：

q 1-3=1000[Si]%×31102.37=1000×0.55%×31102.37=171063.04 kJ

式中 31102.37——由SiO 2分解产生1kg 硅吸收的热量，kJ 4.3.1.4 磷酸盐分解吸热q 1-4：

q 1-4 =1000[P]%×35782.6=1000×0.054%×35782.6=19322.60 kJ

式中 35782.6——由Ca 3(PO 4)2分解产生1kg 磷吸收的热量，kJ 故

q 1= q 1-1+ q 1-2+ q 1-3+q 1-4

=7246917+5524.515+171063.04+19322.60

=7442827.16 kJ

4.3.2 脱硫吸热q 2

q 2= G 渣S ×8359.05=3.14×8359.05=26276.90 kJ

式中 8359.05——假定烧结矿中硫以FeS 形式存在，1kg 硫吸收的值，kJ

4.3.3 水分分解热q 3

q 3= (V 风φ

4

.2218

+ G 煤H 2O%煤) ×13454.1 =(1079.92×0.01493×4

.2218

+140×0.85%) ×13454.1

=190362.56 kJ

式中 13454.1——水分解吸热，kJ

4.3.4 游离水蒸发吸热q 4

q 4= G 焦H 2O%焦×2682=345×4.17%×2682=38584.59 kJ

式中 2682——1kg 水由0℃变为100℃水汽吸热，kJ

4.3.5 生铁带走热q 5

q 5=1000×1173=1173000 kJ

式中 1173——铁水热容量，kJ

4.3.6 喷吹物分解热q 6

q 6= G 煤×1048=140×1256.1=175854.00 kJ

式中 1256.1——煤粉分解热，kJ

4.3.7 炉渣带走热q 7

q 7= G 渣×1760=357.60×1760=629380.27 kJ

式中 1760——炉渣热容量，kJ

4.3.8 煤气带走热q 8

从常温到200℃之间，各种气体的平均比热容C p 如下：

3

4.3.8.1 干煤气带走热量：

q 8-1= G 气 (+2278.1H V +2777.1CO V 2284.1284.1N CO V V + + 4610.1CH V )×200 =1565.07×(1.302×0.0166+1.787×0.2436+1.313×0.1964+1.313×0.538+1.82×0.0049)

×200

=1652.99×1.40×200 =447852.8134 kJ

4.3.8.2 煤气中水分带走热：

q 8-2=1.605 G O H 2×184

.22(200-100)

=1.519×34.71×18

4

.22× (200-100) =7071.00 kJ

故q 8= q 8-1+ q 8-2=447852.8134+7071.00 = 454923.81 kJ 故q = q 1+ q 2+ q 3+ q 4+ q 5+q 6+ q 7+ q 8

=7442864.60+26276.90+190362.56+38584.59+1173000+175854.00+629380.27+454923.81

=10131246.74 kJ

4.3.9 冷水带走及炉壳散发热损失为q 损失

q 损失= Q 入-q=10792162.58 -10131246.74 =660915.84 kJ

4.3.10 热量有效利用系数K T

K T =总热量收入-(煤气带走的热+热损失)=100 %-( 6.12%+4.22%) =89.66%碳的热能利用系数K C

K C =

()%10022?所放出的热量

燃烧成除进入生铁外的碳全部放出的热量和包括燃烧成碳的氧化热

CO CO CO =

()%1002

.3343665.4034.4038240624.88

??-=69.54%

4.4 热平衡表

干燥过程的物料平衡与热平衡计算

干燥过程的物料与热平衡计算 1、湿物料的含水率 湿物料的含水率通常用两种方法表示。 (1)湿基含水率:水分质量占湿物料质量的百分数,用ω表示。 100%?= 湿物料的总质量 水分质量 ω (2)干基含水率:由于干燥过程中,绝干物料的质量不变,故常取绝干物料为基准定义水分含量。把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率,用χ表示。 100%?= 量 湿物料中绝干物料的质水分质量 χ (3)两种含水率的换算关系: χ χ ω+= 1 ω ω χ-= 1 2、湿物料的比热与焓 (1)湿物料的比热m C 湿物料的比热可用加与法写成如下形式: w s m C C C χ+= 式中:m C —湿物料的比热,()C kg J ?绝干物料/k ; s C —绝干物料的比热,()C kg J ?绝干物料/k ; w C —物料中所含水分的比热,取值4、186()C kg J ?水/k (2)湿物料的焓I ' 湿物料的焓I '包括单位质量绝干物料的焓与物料中所含水分的焓。(都就是以0C 为基准)。 ()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4 式中:θ为湿物料的温度,C 。

3、空气的焓I 空气中的焓值就是指空气中含有的总热量。通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓,工程中简称为焓。它就是指1kg 干空气的焓与它相对应的水蒸汽的焓的总与。 空气的焓值计算公式为: ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++= 式中;I —空气(含湿)的焓,绝干空气kg/kg ; χ—空气的干基含湿量,绝干空气kg/kg ; 1、01—干空气的平均定压比热,K ?kJ/kg ; 1、88—水蒸汽的定压比热,K ?kJ/kg ; 2490—0C 水的汽化潜热,kJ/kg 。 由上式可以瞧出,()t 1.881.01χ+就是随温度变化的热量即显热。而χ2490则就是0C 时kg χ水的汽化潜热。它就是随含湿量而变化的,与温度无关,即“潜热”。 4、干燥系统的物料衡算 干燥系统的示意图如下: (1)水分蒸汽量W 按上述示意图作干燥过程中的0水量与物料平衡,假设干燥系统中无物料损失,则: 2211χχG LH G LH +=+ 水量平衡 G 1

物料平衡计算公式

物料平衡计算公式 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

物料平衡计算公式： 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围: %～100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围: %～ % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围: %～ % 压片工序的物料平衡=a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100%

a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围: %～ % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c + a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c- 糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围: %～ % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d- 废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a ：领用量(Kg) b ：产出量(Kg) c ：取样量(Kg) d ：废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡

高炉冶炼物料平衡计算

高炉冶炼综合计算 1.1概述 组建炼铁车间（厂）或新建高炉，都必须依据产量以及原料和燃料条件作为高炉冶炼综合计算包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。从计算中得到原料、燃料消耗量及鼓风消耗量等，得到冶炼主要产品（除生铁以外）煤气及炉渣产生量等基本参数。以这些参数为基础作炼铁车间（厂）或高炉设计。 计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。 计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100％，元素含量和化合物含量要相吻合。 将依据确定的工艺技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。 依据质量守恒定律，投入高炉物料的质量总和应等于高炉排出物料的质量总和。物料平衡计算可以验证配料计算是否准确无误，也是热平衡计算的基础。物料平衡计算结果的相对误差不应大于0.25％。 常用的热平衡计算方法有两种。第一种是根据热化学的盖斯定律，即按入炉物料的初态和出炉物料的终态计算，而不考虑炉内实际反应过程。此法又称总热平衡法。它的不足是没有反应出高炉冶炼过程中放热反应和吸热反应所发生的具体空间位置，这种方法比较简便，计算结果可以判断高炉冶炼热工效果，检查配料计算各工艺技术参数选取是否合理，它是经常采用的一种计算方法。 第二种是区域热平衡法。这种方法以高炉局部区域为研究对象，常将高炉下部直接还原区域进行热平衡计算，计算其中热量的产生和消耗项目，这比较准确地反应高炉下部实际情况，可判断炉内下部热量利用情况，以便采取相应的技术措施。该计算比较复杂。要从冶炼现场测取大量工艺数据方可进行。 1.2配料计算 一.设定原料条件 1、矿石成分： 表 1-1原料成分，%

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算

炼钢过程的物料平衡与热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。 本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。 1.1 物料平衡计算 （1）计算所需原始数据。基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料—铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）. ①本计算设定的冶炼钢种为H15Mn。 ②[C]和[Si]按实际生产情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。 表2 原材料成分

①10%C与氧生产CO2 表4 其它工艺参数设定值 收入项有：铁水、废钢、溶剂(石灰、萤石、轻烧白云石)、氧气、炉衬蚀损、铁合金。 支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。 （3）计算步骤。以100kg铁水为基础进行计算。 第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。 总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5、6和7。总渣量及其成分如表8所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。 ①由CaO还原出的氧量，消耗的CaO量=0.013×56/32=0.023kg

热平衡计算

热平衡计算 热平衡计算 1．热平衡原理 要使通风房间温度保持不变，必须使室内的总得热量等于总失热量，即。 在通风过程中，室内空气通过与进风、排风、围护结构和室内各种高低温热源进行交换，为了使房间内的空气温度保持不变，必须使房间内的总得热量∑Qd与总失热量∑Qs相等，也就是要保持房间内的热平衡。即热平衡：∑Qd=∑Qs。 通风房间内的得热与热量如图3-2-7所示。随工业厂房的设备、产品及通风方式的不同，车间得热量、失热量差别较大。一般通过高于室温的生产设备、产品、采暖设备及送风系统等取得热量；通过围护结构、低于室温的生产材料及排风系统等损失热量。 图3-2-7 通风房间内的得热与热量模型 在使用机械通风，又使用再循环空气补偿部分车间热损失的车间中，热平衡的等量关系如图3-2-8所示。

图3-2-8 热平衡的等量关系 由图3-2-8的热平衡等量关系，即的通风房间热平衡方程式为： （3-2-16） 式中——围护结构、材料吸热的总失热量，kW； ——生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kW； Lp——局部和全面排风风量，m3/s； Ljj——机械进风量，m3/s； Lzj——自然进风量，m3/s； Lhx——再循环空气量，m3/s； pu ——室内空气密度，kg/ m3； Pw——室外空气密度，kg/ m3； tu——室内排出空气湿度，℃； tjj——机械进风湿度，℃； to——再循环送风温度，℃； c——空气的质量比热，其值为1.01kj/kg·℃； tw——室外空气计算湿度，℃， tw的确定：在冬季，对于局部排风及稀释有害气体的全面通风，采用冬季采暖室外计算湿度。对于消除余热、余湿及稀释低毒性有害物质的全面通风，采用冬季通风室外计算温度是指历年最冷月平均温度的平均值。 通风房间的风量平衡、热平衡是风流运动与热交换的客观规律要求，设计时应根据通风要求保证满足设计要求的风量平衡与热平衡。如果实际运行时所达到的新平衡状态与设计要求的平

【精品】物料平衡与热平衡计算

钢铁冶金专业设计资料 （炼铁、炼钢） 本钢工学院冶化教研室 二00三年八月

第一章物料平衡与热平衡计算 物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1—1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算.通过计算,可以定量地掌握冶炼工重要参数,做到“胸中有数”.对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义.由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算,但它仍然有十分重要的指导意义。 物料平衡和热平衡计算,一般可分为两面种方案.第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测.本计算是采用第一种方案。 目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0。40％）和中磷的(0.40～1。00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算. 1.1原始数据

1。1.1铁水成分及温度 表1—1—1 1.1.2原材料成分

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 2 / 56 表1-1—2原材料成分

转炉物料平衡与热平衡计算

氧气转炉炼钢物料平衡计算与热平衡计算 1物料平衡计算 1.1计算原始数据 基本原始数据铁水和废钢成分、终点钢水成分（表1）;造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其他工艺参数（表4） 表合金成分及其回收率 2

表 其他工艺参数设定值 1.2物料平衡基本项目： 收入项目：收入量=铁水+废钢+溶剂+氧气+炉衬蚀损+合金 支出项目：支出量=钢水+炉渣+烟尘+渣中铁珠+炉气+喷溅。 1.3计算步骤 以100kg铁水为基础进行计算。 第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。 总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5 表7。总渣量及其成分如表8所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差。见表9.

表 铁水中元素的氧化产物及其成渣量 表炉衬蚀损的成渣量 石灰加入量计算如下：由表7-5—表7-7可知，渣中已含（CaO） =-0.014+0.004+0.002+0.910=0.902kg ;渣中已含（SiO2） =1.50+0.009+0.028+0.020=1.557kg。因设定的终渣碱度 R=3.5 ,故石灰加入量为：［R E Q（SiO2）- E Q（CaO）］/［3 （CaO 石灰）-R ）］=（3.5X 1.557-0.902）/ （88%-3.5 X 2.5%）=5.73kg。 X3 （SiO 2石灰 由CaO还原岀来的氧量，计算方法同表 5的注

表 总渣量及成分 ① 由表 1-8 知，除 FeO 和 Fe 2O 3 外的渣量 6.799+1.724+1.052+0.137+0.63+0.44+0.63+0.028=11.56kg 而终渣刀 w (FeO) =15% (表 1-4),故渣的总量 11.56-86.75%=13.326kg 。 ② 所以，w (FeO) =13.326 X 8.25%=1.099kg ③ w(Fe 2O 3)= 13.066 X 5%-0.033-0.005-0.008=0.620kg 表9实际耗氧量 2

物料平衡与热平衡计算

钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢） 本钢工学院冶化教研室 二00三年八月

第一章物料平衡与热平衡计算 物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。它以转炉作为考察对象，根据装入转炉或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1-1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。 物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。本计算是采用第一种方案。 目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0.40%）和中磷的（0.40～1.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算。 1.1原始数据 1.1.1铁水成分及温度 表1-1-1 1.1.2原材料成分

表1-1-2 原材料成分 表2-1-1铁水成分与温度 转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-3

片剂中物料平衡计算

片剂物料平衡的计算 （1）整粒终混平衡的计算 A=总投料量（kg） B=合格颗粒量（kg） C=不合格颗粒量（kg） D=取样量（kg） B + C + D 平衡＝ --------------------×100% 应为95％～102% A （2）整粒终混得率的计算 得率＝B/A×100% （3）压片平衡的计算 A=合格颗粒重量（kg） B=不合格品重量（kg） C=合格片重量（kg） D=取样量（kg） B + C + D 平衡＝------------------×100% 应为95％～100% A （4）压片得率的计算 得率＝C/A×100% （5）包装平衡的计算 A：领取素片重量（kg） B：包装数量（片） C：平均片重（kg） D：内包装不合格品量（kg） E：外包装不合格品量（kg）

平衡＝（B×C÷1000+D+E）/A×100% 应为95％～102％（6）包装得率的计算 得率＝（B×C÷1000）/A×100% （7）批平衡的计算 A：总投料量（kg） B：包装数量（片） C：制粒不合格品量（kg） D：制粒取样量（kg） E：压片不合格品量（kg） F：压片取样量（kg） G：内包装不合格品量（kg） H：外包装不合格品量（kg） B×平均片重÷1000＋C+D＋E＋F+G+H 平衡＝-------------------------------- ×100% （应为95％～102%） A （8）批得率的计算 得率＝B×平均片重÷1000/A×100% （9）内包材平衡的计算 A：使用量（kg） B：合格药板数量（板） C：不合格药板数量（板） D：未冲裁报废铝箔（米） E：铝塑板的宽（米）

水泥回转窑物料平衡、热平衡与热效率计算方

水泥工业窑热能平衡4.1.6.1 水泥工业窑热能平衡的基本概念 熟料烧成综合能耗 comprehensive energy consumption of clinker burning 熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg）。 熟料烧成热耗 heat consumption of clinker burning 熟料烧成热耗指单位熟料产量下消耗的燃料燃烧热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 回转窑系统热效率 heat efficiency of rotary kiln system 回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料（包括生料中可燃物质）燃烧放出热量的比值，以百分数表示（%）。 根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。 熟料形成热的理论计算方法参见附录B 4.1.6.2 水泥回转窑物料平衡 物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口（即包括冷却机、回转窑、分解炉和预热器系统）并考虑了窑灰回窑操作的情况。 物料基础：1kg熟料 1.收入部分 （1）燃料消耗量 1）固体或液体燃料消耗量

+= yr Fr r sh M M m M …………………………（4-1） 式中： m r ——每千克熟料燃料消耗量，单位为kg/kg ； M yr ——每小时如窑燃料量，单位为kg/h ； M Fr ——每小时入分解炉燃料量，单位为kg/h ； M sh ——每小时熟料产量，单位为kg/h 。 2） 气体燃料消耗量 ρ= ?r r r sh V m M …………………………………（4-2） 式中： V y ——每小时气体燃料消耗体积，单位为Nm 3/h ； ρr ——气体燃料的标况密度，单位为kg/Nm 3。 ρρρρρρρρ?+?+?+?+?+?+?= 2 2 2 2 2 22O 222O C 100 m m CO CO m m C H H N H O r CO CO H H N H O ………………………………………………………………………………………………… (4-3) 式中： CO 2、CO 、O 2、C m H m 、H 2、N 2、H 2O ——气体燃料中各成分的体积分数，以百分数表示（%）； ρ2 CO 、ρCO 、ρ2 O 、ρm m C H 、ρ2H 、ρ2N 、ρ2 H O ——各成分的标况密度，单位为 kg/m 3N,参见附录C 。

物料平衡计算公式：

物料平衡计算公式： 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围:97.0 %～100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围:98.0 %～104.0 % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围:97.0 %～100.0 % 压片工序的物料平衡= a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100% a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围:98.0 %～100.0 % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c +

a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c-糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围:99.5 %～100.0 % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d-废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a ：领用量(Kg) b ：产出量(Kg) c ：取样量(Kg) d ：废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡 包装材料的物料平衡范围：100% 包装材料物料平衡=%100?+++e a d c b e-上批结存 a-领用量 b-使用量 c-剩余量 d-残损量 7.生产成品率 成品率范围：90%～102% 片剂收率= %100?++a d c b a-计划产量 b-入库量 c-留样量 d-取样量

回转窑系统热平衡计算资料

回转窑系统热平衡计算 1 热平衡计算基准、范围及原始数据 1.1 热平衡计算基准 物料基准：一般以1kg 熟料为基准； 温度基准：一般以0℃为基准； 1.2 热平衡范围 热平衡范围必须根据回转窑系统的设计或热工测定的目的、要求来确定。在回转窑系统设计时，其平衡范围，可以回转窑、回转窑加窑尾预热分解系统、或再加冷却机和煤磨作平衡范围。范围选得大，则进出口物料、气体温度较低，数据易测定或取得，但往往需要的数据较多，计算也烦琐。因此一般选回转窑加窑尾预热分解系统作为平衡范围。 1.3 原始数据 根据确定的计算基准和平衡范围，取得必要的原始数据，这是一项非常重要的工作。计算结果是否符合实际情况，主要取决于所选用的数据是否合理。对新设计窑或改造窑来说，主要是根据同类型窑的生产资料，结合工厂具体条件和我国实际情况、合理地确定各种参数；对于生产窑来说，主要通过热工测定取得实际生产中各种参数。若以窑加窑尾预热系统为平衡范围，一般要取得如下原始数据：生料用量、化学组成、水分、入窑温度；燃料成分、工业分析和入窑温度；一、二次空气的比例和温度；空气过剩系数、漏风系数；废气温度；飞灰量、灰温度及烧失量；收尘器收尘效率；窑体散热损失；熟料形成热等等。熟料形成热可根据熟料形成过程中的各项物理化学热效应求得，也可用经验公式计算或直接选定。 2 物料平衡与热量平衡 计算方法与步骤说明于下： 窑型：预分解窑 基准：1kg 熟料；0℃ 平衡范围：窑+预热器系统 根据确定的平衡范围，绘制物料平衡图和热量平衡图，如图1和图2所示。 图1 物料平衡图 图2 热量平衡图

2.1 物料平衡计算 2.1.1 收入项目 （1）燃料消耗量 m r （kg/kg 熟料） 设计新窑或技术改造时，m r 是未知量，通过热平衡方程求得，已生产的窑，通过热工测定得到。 （2）入预热器物料量 ① 干生料理论消耗量 s ar r gsL 100100L a A m m --= 式中，m gsL —干生料理论消耗量，kg/kg 熟料；A ar —燃料收到基灰分含量，%；a —燃料灰分掺入熟料中的量，%；L s —生料的烧失量，%。 ② 入窑回灰量和飞损量 ηfh yh m m = )1(fh Fh η-=m m 式中，m yh —入窑回灰量，kg/kg 熟料；m fh —出预热器飞灰量，kg/kg 熟料；m Fh —出收尘器飞灰损失量，kg/kg 熟料；η—收尘器、增湿塔综合收尘效率，%。 ③ 考虑飞损后干生料实际消耗量 s fh Fh gsL gs 100100L L m m m --?+= 式中，m gs —考虑飞损后干生料实际消耗量，kg/kg 熟料；L fh —飞灰烧失量，%。 ④ 考虑飞损后生料实际消耗量 s gs s 100100W m m -?= 式中，m s —考虑飞损后生料实际消耗量，kg/kg 熟料；W s —生料中水分含量，%。 ⑤ 入预热器物料量 yh s m m +=入预热器物料量（kg/kg 熟料） （3）入窑系统空气量 ① 燃料燃烧理论空气量 )O 0.033(S 0.267H 0.089C ar ar ar ar LK -++='V LK LK 293.1V m '='

GCr9物料平衡计算

一、物料平衡计算 (1) 1、计算所需原始数据 (1) 2、物料平衡基本项目 (2) 3、计算步骤 (2) 二、热平衡计算 (9) 1、计算热收入Q s (9) 2、计算热支出Q z (11) 三、电弧炉炉型及主要参数 (12) 参考文献 (15)

一、物料平衡计算 1、计算所需原始数据 基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表1）；原材料成分（见2）；炉料中元素烧损率（见表3）；其他数据（见表4） 表1 冶炼钢种及其成分 钢种 成分（%） 备注C Si Mn P S Cr Fe GCr9 1.00～ 1.10/1.05 0.15～ 0.35/0.25 0.20～0.40 ≤0.027 ≤0.020 0.90～ 1.20 余量氧化法 注：分母系计算时的设定值，取其成分中限。 表2 原材料成分（%） 名称C Si Mn P S Cr Al Fe H2O灰分挥发分碳素废钢0.18 0.25 0.55 0.030 0.030 余量 炼钢生铁 4.20 0.80 0.60 0.200 0.035 余量 焦炭81.50 0.58 12.40 5.52 电极99.00 1.00 名称CaO SiO2MgO Al2O3CaF2Fe2O3CO2H2O P2O5S 石灰88.00 2.50 2.60 1.50 0.50 4.64 0.10 0.10 0.06 铁矿石 1.30 5.75 0.30 1.45 89.77 1.20 0.15 0.08 火砖块0.55 60.80 0.60 36.80 1.25 高铝砖 1.25 6.40 0.12 91.35 0.88 镁砂 4.10 3.65 89.50 0.85 1.90 焦炭灰分 4.40 49.70 0.95 26.25 18.55 0.15 电极灰分8.90 57.80 0.10 33.10 表3 炉料中元素烧损率 成分C Si Mn P S 烧损率（%）熔化期25～40,取30 70～95，取 85 60～70，取 65 40～50，取 45 可以忽略 氧化期0.06①全部烧损20 0.015②25～30，取27 ①按末期含量比规格下限低0.03%～0.10%（取0.06%）确定（一般不低于0.03%的脱碳量）； ②按末期含量0.015%来确定

第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算

第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢过程的物料平衡和热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上的。其主要目的是比较整个过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学变化过程，加上测试手段有限，目前还难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。 2.1物料平衡计算 2.1.1 计算原始数据 基本原始数据有：冶炼钢种及其成分，铁水和废钢的成分，终点钢水成分（见表2.1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（见表2.2）：脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表2.3）；其他工艺参数（表2.4）。 表2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值

表2-2 原材料成分 表2.3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）

2 表2.4 其他工艺参数设定值 2.1.2 物料平衡基本项目 收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。 支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。 2.1.3 计算步骤 以100Kg铁水为基础进行计算。 第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。 总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和计入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表2.5、2.6和2.7。总渣量及其成分列于表2.8中。 第二步:计算氧气消耗量。 氧气实际耗量系消耗项目与供入项目之差。见表2.9。

表2.5 铁水中元素的氧化产物及其渣量 表2.6 炉衬蚀损的成渣量

表2.7 加入溶剂的成渣量 ①石灰加入量计算如下：由表4.6～4.8可知，渣中已含=-0.026+0.004+0.002+0.910=0.890㎏；渣中已含(SiO2)=1.071+0.009+0.028+0.020=1.128㎏。因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰的加入量为： [RΣω(SiO2)- Σω(CaO)]/ [ω(CaO石灰)-R×ω(SiO2石灰)]=3.95/(88.66%-3.5×2.70%)=4.99kg ②(石灰中CaO含量)-(石灰中S→CaS消耗的CaO量)。 ③由CaO还原出来的氧量，计算方法同表2-6的注。

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算复习课程

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算

炼钢过程的物料平衡与热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。 本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。 1.1 物料平衡计算 （1）计算所需原始数据。基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料—铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）. 表1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 ①本计算设定的冶炼钢种为H15Mn。 ②[C]和[Si]按实际生产情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。

表2 原材料成分 表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） ①10%C与氧生产CO2 表4 其它工艺参数设定值 （2）物料平衡基本项目。 收入项有：铁水、废钢、溶剂(石灰、萤石、轻烧白云石)、氧气、炉衬蚀损、铁合金。支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

（3）计算步骤。以100kg铁水为基础进行计算。 第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。 总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5、6和7。总渣量及其成分如表8所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。 表5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量 ①由CaO还原出的氧量，消耗的CaO量=0.013×56/32=0.023kg 表6 炉衬蚀损的成渣量 表7 加入溶剂的成渣量

热平衡计算

热平衡计算 2007-08-21 14:25:57| 分类：暖通空调| 标签：|字号大中小订阅热平衡计算 1．热平衡原理 要使通风房间温度保持不变，必须使室内的总得热量等于总失热量，即。 在通风过程中，室内空气通过与进风、排风、围护结构和室内各种高低温热源进行交换，为了使房间内的空气温度保持不变，必须使房间内的总得热量∑Qd与总失热量∑Qs相等，也就是要保持房间内的热平衡。即热平衡：∑Qd=∑Qs。 通风房间内的得热与热量如图3-2-7所示。随工业厂房的设备、产品及通风方式的不同，车间得热量、失热量差别较大。一般通过高于室温的生产设备、产品、采暖设备及送风系统等取得热量；通过围护结构、低于室温的生产材料及排风系统等损失热量。 图3-2-7 通风房间内的得热与热量模型 在使用机械通风，又使用再循环空气补偿部分车间热损失的车间中，热平衡的等量关系如图3-2-8所示。

图3-2-8 热平衡的等量关系 由图3-2-8的热平衡等量关系，即的通风房间热平衡方程式为： （3-2-16） 式中——围护结构、材料吸热的总失热量，kW； ——生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kW； Lp——局部和全面排风风量，m3/s； Ljj——机械进风量，m3/s； Lzj——自然进风量，m3/s； Lhx——再循环空气量，m3/s； pu ——室内空气密度，kg/ m3； Pw——室外空气密度，kg/ m3； tu——室内排出空气湿度，℃； tjj——机械进风湿度，℃； to——再循环送风温度，℃； c——空气的质量比热，其值为1.01kj/kg·℃； tw——室外空气计算湿度，℃， tw的确定：在冬季，对于局部排风及稀释有害气体的全面通风，采用冬季采暖室外计算湿度。对于消除余热、余湿及稀释低毒性有害物质的全面通风，采用冬季通风室外计算温度是指历年最冷月平均温度的平均值。 通风房间的风量平衡、热平衡是风流运动与热交换的客观规律要求，设计时应根据通风要求保证满足设计要求的风量平衡与热平衡。如果实际运行时所达到的新平衡状态与设计要求的平

(物料管理)物料平衡与热平衡

3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡 3.1 物料平衡计算 3.1.1 计算所需原始数据 基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表3-1）；原材料成分（见表3-2）；炉料中元素烧损率（见表3-3）；合金元素回收率（见表3-4）；其他数据（见表3-5）。

确定（一般不低于0.03%的脱碳量）； 错误!未找到引用源。按末期含量的0.015%来确定。

3.1.2 物料平衡基本项目 收入项有：废钢、生铁、焦炭、石灰、萤石、电极、炉衬镁砖、炉顶高铝砖、火砖块、铁合金、氧气和空气。 支出项有：钢水、炉渣、炉气、挥发的铁、焦炭中挥发分。 3.1.3 计算步骤 以100kg金属炉料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段——熔化期、氧化期和还原期分别进行计算，然后汇总成物料平衡表。 第一步：熔化期计算。 （1）确定物料消耗量： 1）金属炉料配入量。废钢和生铁按75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭来配。其结果列于表3-6。计算用原始数据见表3-2和3-5。 错误!未找到引用源。碳烧损率25%。 2)其他原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部分石灰（20kg/t（金属料））和矿石（10kg/t（金属料））。炉顶、炉衬和电极消耗量见表3-5。 （2）确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极中碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被自身S还原出部分氧。前后两者之差即为所需净氧量2.458kg。详见表3-7。 根据表3-5中的假设，应由氧气供给的氧气为100%，即2.239kg。由此可求出氧气实际消耗量。详见表3-8。

上述1）+2）便是熔化期的物料收入量。 23尘的一部分；20%成渣。在这20%中，按3：1的比例分别生成（FeO ）和（Fe 2O 3）。 （3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si 、Mn 、P 、Fe 等元素的氧化产物，炉顶和炉衬的蚀损，焦炭和电极中的灰分，以及加入的各种熔剂。结果见表3-9。

水泥回转窑物料平衡热平衡与热效率计算方

水泥工业窑热能平衡 4.1.6.1 水泥工业窑热能平衡的基本概念 熟料烧成综合能耗 comprehensive energy consumption of clinker burning 熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg）。 熟料烧成热耗 heat consumption of clinker burning 熟料烧成热耗指单位熟料产量下消耗的燃料燃烧热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 回转窑系统热效率 heat efficiency of rotary kiln system 回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料（包括生料中可燃物质）燃烧放出热量的比值，以百分数表示（%）。 根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。 熟料形成热的理论计算方法参见附录B 4.1.6.2 水泥回转窑物料平衡 物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口（即包括冷却机、回转窑、分解炉和预热器系统）并考虑了窑灰回窑操作的情况。 物料基础：1kg熟料 1.收入部分

（1）燃料消耗量 1）固体或液体燃料消耗量 +=yr Fr r sh M M m M ………………………… （4-1） 式中： m r ——每千克熟料燃料消耗量，单位为kg/kg ； M yr ——每小时如窑燃料量，单位为kg/h ； M Fr ——每小时入分解炉燃料量，单位为kg/h ； M sh ——每小时熟料产量，单位为kg/h 。 2） 气体燃料消耗量 ρ=?r r r sh V m M …………………………………（4-2） 式中： V y ——每小时气体燃料消耗体积，单位为Nm 3/h ； ρr ——气体燃料的标况密度，单位为kg/Nm 3。 ρρρρρρρρ?+?+?+?+?+?+?= 2 2 2 2 2 22O 222O C 100 m m CO CO m m C H H N H O r CO CO H H N H O

热平衡计算.(DOC)

2.热平衡计算 单位时间内熔体固化放出的热量等于冷却水所带走的热量 ⑴ 进入模腔的总热量 G i n Q in ???= （公式11-1） 式中： Q in ——进入模腔的总热量（/KJ h ） n ——每小时注射次数 i ?——塑料熔体进入模腔时（1max t ）及冷却结束时（1min t ）塑料热含之差（/KJ kg ）查图4-2-13 公式计算 1max 1min ()p E i C t t L ?=-+。（公式11-2） P C ——平均比热，查表4-2-4； E L ——潜热，查表4-2-4 （/kJ kg ）。 G ——每次注射量（kg ） ⑵模具散热量L R c out Q Q Q Q ++= （公式11-3） 1)对流散发走的热量 ()021t t F Q m c -??=α （公式11-4） 式中： C Q ——对流散发走的热量（/KJ h ） 1α——传热系数0211t t A m -=α （公式11-5） F ——模具表面积（2m ） 2m t —模具平均温度（℃）查表4-2-6 0t —室温（℃） '''F F F τ=+ （公式11-6） 'F 为模具四侧面积，''F 为模具对合面积； τ 为开模率() ' '' ''θθθθτ+-= （公式11-7） θ注射时间，'θ制件冷却时间，''θ注射周期 1360 4.1868(0.25) 300 A t =?++

当0<2m t <300℃时,由实验得: 2)制品所需冷却时间计算 冷却时间定义：从熔体充满型腔起，到可以开模取出制件止的这段时间。常以制件巳充分凝固，具 有一定强度和刚性为准，具体的标准为： (a)制件最厚部断面中心层温度冷却到该种塑料的热变温度以下所需的时间。 （b ）制件断面的平均温度，冷却到所要求的某一温度以下所要的时间： （c ）某些较厚的制品，断面中心部分尚未凝固，但有一定的壳层已经凝固，此时取出制品，可不产 生让大的变形，这段时间也可定为制件的冷却时间。 (d)结晶性塑料制件最厚部位断面的中心层温度，冷却到其熔点以下所需的时间。 2)制品所需冷却时间计算 ①可查表4-2-5确定 ②可理论计算 制件最厚部断面中心层温度冷却到热变温度以下所需的时间。 ?? ???????? ???='W w 22 --4ln k t T T T T S m ππθ （公式11-8） t--制品的壁厚，㎜ w T --模具温度，℃ 表4-2-6 m T --塑料熔体温度，℃ 表4-2-6 s T --塑件的热变形温度，℃ κ --塑料热扩散系数，㎜2 /s 表4-2-4 3)由辐射散发的热量 （公式11-9） 式中：R Q ——由辐射散发的热量（/KJ h ） 'F ——为模具四侧面积（2m ） ?? ????? ???? ??+-??? ??+?=4 42'R 100273100273Q t t F m ε

物料平衡计算公式

物料平衡计算公式 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

物料平衡计算公式： 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围:97.0%～100% 物料平衡=%100?+a c b a-粉筛前重量(kg)b-粉筛后重量(kg)c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围:98.0%～104.0% 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg)b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg)d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围:97.0%～100.0% 压片工序的物料平衡= a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100% a-接收颗粒重量(kg)b-片子重量(kg) c-取样重量(kg)d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围:98.0%～100.0% 包衣工序的物料平衡= b a e d c +++ 包衣工序的收率=b a c + a-素片重量(kg)b-包衣剂重量(kg)c-糖衣片重量(kg)d-尾料重量(kg)e-取样量(kg)

5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围:99.5%～100.0% 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a-PTP 领用量(kg)b-PTP 剩余量(kg)A-PVC 领用量(kg) B-PVC 剩余量(kg)c-使用量(kg)d-废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a ：领用量(Kg)b ：产出量(Kg) c ：取样量(Kg) d ：废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡 包装材料的物料平衡范围：100% 包装材料物料平衡=%100?+++e a d c b e-上批结存a-领用量b-使用量c-剩余量d-残损量 7.生产成品率 成品率范围：90%～102% 片剂收率=%100?++a d c b a-计划产量b-入库量c-留样量d-取样量 1.粉碎过筛和称配岗位物料平衡检查: 配料量 ╳100% 粉碎过筛后原辅料总重 (物料平衡范围应控制在99.8～100.2%) 2.制粒干燥、整粒总混岗位物料平衡检查: 总混后重量+不良品 ╳100% 干颗粒净重+润滑剂+崩解剂 (物料平衡范围应控制在99.0～100.0%)