高炉操作线图及其应用.pptVIP

5.1.4 高炉能量利用计算 二．操作线图各组成部分的理论分析 取纯碳（X=0）和纯铁（Y=0）为坐标原点O。 引三条垂直线： X=0，纯碳，即Y轴； X=1，纯CO气体，这里O/C=1，即GF线； X=2，纯CO2气体，这里O/C=2，即HX线（H点对X轴的垂线）。 引两条水平线： Y=0，纯铁，即X轴； Y=yO，即yOH线，表示炉料中铁的氧化度（O/Fe原子比）。例如，Fe2O3=3/2=1.5；Fe3O4=1.33；FeO=1.0。 5.1.4 高炉能量利用计算 在GF线左侧，O＜X＜1的区间，为高炉下部C氧化为CO的直接还原区，并用来描述还原性气体的生成。 在GF线右侧，1＜X＜2的区间，为CO转化为CO2的直接还原区，并用来描述还原性气体的利用。 在X轴以上，即0＜Y＜yO的区间，用来表示炉料中铁氧化物提供的氧，并用以描述整个高炉内铁的还原过程。其中AB部分在Y轴上的投影即yi，为用于间接还原，使CO转变为CO2的氧；BC部分在Y轴上的投影即yd，为用于直接还原，使C变为CO的氧。因此，铁氧化物中提供的氧，既参与了还原气体的生成，有参与了还原性气体的利用。 5.1.4 高炉能量利用计算 在X轴以下，坐标平面负的y值一边，说明除铁的氧化物外，在高炉下部（炉腹、风口区、炉缸）发生作用的其它氧的来源。这些氧只参与还原性气体的生成，而未参与还原性气体的利用。其中包括碳燃烧、气化、夺取脉石氧化物中的氧而生成的CO。如CD部分，它在Y轴上的投影yf，为脉石中Si、Mn、P、S等氧化物直接还原提供的氧；DE部分在Y轴上的投影yb，为鼓风中提供的氧，用于碳的燃烧和气化。 5.1.4 高炉能量利用计算 5.1.4 高炉能量利用计算 —冶金原理— * * 4.4 高炉能量利用 4.4.1 高炉操作线图及其应用 长期来，高炉工作者习惯于应用rd-C(巴甫洛夫铁直接还 原度与碳消耗图解)曲线来分析还原和热消耗过程对焦比的影 响。但该图没有表达出冶炼过程风量和煤气成分的变化；同 时要做出热量消耗曲线，往往需要进行繁杂的热平衡计算。 1967年，法国学者A·里斯特（A·Rist）和梅依 森· N· Meyssem）提出高炉操作线图（简称操作线），能直 接表达出高炉冶金过程Fe-O-C体系的变化和高炉各生产指 标间的内在联系，对分析高炉冶金全过程甚为方便。这是高 炉冶炼理论的一个重要发展。 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、?CO、?H2 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 4.4 高炉能量利用 ? 计算、图解分析好处与目的： ? 研究高炉能量消耗分配，寻找进一步改善能量利用的途径； ? 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。 ? 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。 4.4 高炉能量利用 4.4.1 构成操作线的基本原则 高炉冶炼最本质的反应过程 → 氧的传输（迁移）过程 Fe－O－C三元系 是最核心的化学反应体系 通过C的夺氧过程 使Fe被还原，而自身被氧化成CO和CO2 氧的迁移是由C来完成的 ！ 氧的来源 氧的去向 炉料中与Fe结合的氧 炉料中与少量元素（Si、Mn、P等）结合的氧 鼓风中的氧 CO↑ CO2↑ 4.4.1 构成操作线的基本原则 操作线的创造者把这种迁移过程描绘在直角坐标系内！ 4.4.1 构成操作线的基本原则 θ （氧的去向） O/C （氧的来源） O/Fe 4.4.1 构成操作线的基本原则 纵坐标：冶炼一个Fe原子所夺取的各个来源中的氧原子数 正向：还原Fe氧化物夺取的氧 反向：还原少量元素、风口前燃烧 横坐标：煤气中与C原子结合的各个来源中氧原子数 操作线的连续性 表示几个来源中的氧的迁移过程时 它们的线段具有相同的斜率μ 故可按顺序衔接成一条直线 只要计算出线上任何二点坐标即可连线 xA O/C A B C D E u 0 yb yf yA 2 1 O/Fe xA－煤气中与C结合的氧， 4.4 Rist操作线图解 yA－铁氧化物还原夺取的氧 yf－少量元素还原夺取的氧 yb－风口前燃烧夺取的氧 操作线图主要点、线的意义 矿石氧化度 Y