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计算
六、计算题
1、某750m3高炉日产生铁2000吨,干焦消耗700吨,煤粉消耗320吨,计算高炉有效容积利用系数、焦比、煤比、综合冶炼强度。
解:
利用系数:
2000÷750=2.667t/m3·d
焦比:
700×1000÷2000=350kg/t
煤比:
320×1000÷2000=160kg/t
综合冶强:
(700+320×0.8)÷750=1.275t/m3·d
2.有效容积1260m3高炉,矿批重30t,焦批重8t,压缩率为15%。
求:
从料面到风口水平面的料批数(冶炼周期),(r矿取1.8,r焦取0.5,工作容积取有效容积的85%)
答案:
工作容积1260×0.85=1071
每批料的炉内体积=(30/1.8+8/0.5)×0.85=27.77m3
到达风口平面的料批数=1071/27.77≈39
经过39批料到达风口平面。
3.炼铁厂工作容积620m3高炉日产生铁1400t,料批组成为焦批3850kg焦丁批重为200kg,烧结矿批重12000kg,海南矿批重1000kg,大冶球团矿2000kg,每批料出铁8700kg,试计算其冶炼周期(炉料压缩率取12%,原燃料堆比重:
烧结矿1.75,球团矿1.75,焦炭0.5焦丁0.6,海南矿2.6)。
答案:
每吨铁所消耗的炉料体积:
(3﹒85/0.5+0.2/0.6+12/1.75+2/1.75+1/2.6)/8.7
﹦1.886m3
冶炼周期=24×620/1400×1.886×(1-12%)=6.4小时
4、某800m3高炉富氧率为2%,利用系数3.0,全焦冶炼正常焦炭负荷2.5t/t,高炉吨铁耗矿量为1.65t/t,求全焦冶炼条件下,高炉鼓风量应为多少?
(跑风率忽略不计,鼓风湿度1%,焦炭C固85%,燃烧率为70%)。
解:
日焦炭消耗量:
800×3.0×1000×1.65÷2.5=1584000kg
每千克焦炭耗风量
∨风=0.933÷[(21%+2%)(1-1%)+0.5f]=4.0m3
每分钟鼓风量应为1584000×0.85×0.7×4.0÷1440=2618m3
5.请按下列要求变料
已知:
TFe%
SiO2
CaO
R
烧结矿
53.00
8.7
11.75
1.35
球团矿
64.00
9.00
0.60
0.07
焦炭
7.00
矿批20t(全烧结矿),焦批6350kg(干),不加熔剂,生铁含硅0.6%,炉渣碱度1.15,生铁含铁94%,石灰石有效熔剂性50%,当矿批不变,焦比不变时,换用球团矿2000kg,计算熔剂的变动量
烧结矿含SiO2:
18000×8.7%=1566kg
球团矿含SiO2:
2000×9%=180kg
焦炭含SiO2:
6482×7%=453.74kg
还原si消耗SiO2:
(18000×53%/94%+2000×64%/94%)×2..14×0.6%=147.8kg
总SiO2=1566+180+453.74-147.8=2051.94kg
烧结矿含CaO量:
18000×11.75%=2115kg
球团矿含CaO:
2000×0.6%=12kg
设所需石灰石量为y,则:
Y*50%+2115+12∕2051.94=1.15
Y=465kg(取470kg)
6.假定100m3鼓风为基准,其鼓风湿度为f=2.0%,计算炉缸煤气成份的百分含量?
(以100m3鼓风计算)
答案:
由反应式2C焦+O2+(79/21)N2=2CO+(79/21)N2
得一个O2将生成两个CO
CO=100[(1-f)×0.21+0.5×f]×2
=100[(1―0.02)×0.21+0.5×2]×2
=43.16m3
N2=100(1―f)×0.79=98×0.79=77.42m3
H2=100×2%=2.00m3
∴CO+H2+N2=122.58m3
∵CO=43.16/122.58×100%=35.21%
N2=77.42/122.58×100%=63.16%
H2=2/122.58×100%=1.63%
炉缸煤气成份CO为35.21%,N2为63.16%,H2为1.63%。
7、某高炉风量5000m3/min,工业氧纯度96%,富氧率3%,富氧前后风量不变。
问氧气流量是多少?
解:
(0.96-0.21)×Q氧/5000=3%
Q氧=200m3/min
8、高炉干焦批重8.0t,焦炭含碳84%,焦炭燃烧率70%,f=1%,计算风量增加100m3/min时,每小时可跑多少批料?
解:
风量增加后所增加的含氧量:
100[0.21(1-0.01)+0.5×0.01]=21.29m3/min
每批焦炭燃烧所需氧量:
8×1000×0.84×0.7×0.933=4388.832m3
每小时可多跑料:
21.29×60/4388.832=0.29批
9、某高炉使用烧结矿含Fe量由58.49%下降到57.5%,原矿批为56t,焦批为14t,焦比528kg/t,求负荷变动。
(ηFe取0.997)
解:
当矿批不变调整焦批时:
ΔK=P×(Fe后-Fe前)×ηFe×C/0.95
=56×(0.575-0.5849)×0.997×528/0.95
=-307kg
当焦批不变调整矿批时:
P后=P前×Fe前/Fe后=56×0.5849/0.575=56.964t
即:
每批矿需多加56.964-56=0.964t
答:
如果矿批不变,则焦炭批重减307kg,如果焦批不变矿石批重增加964kg。
10.烧结矿碱度从1.25降到1.15,已知烧结矿含SiO2为13.00%,矿批为20t/批,如全部使用烧结矿,如何调整石灰石用量?
(石灰石有效CaO为50%)
答案:
一吨烧结矿需加石灰石量:
13.00%×1000×(1.25-1.15)/0.5=26kg,当矿石批重为20t时,全部使用烧结矿时,每批加石灰时26×20=520kg/批
每批加石灰石520kg。
11、烧结矿碱度从2.10降到1.95,已知烧结矿含SiO2为5.20%,矿批为20t/批,球矿配比30%:
70%,如何调整石灰石用量。
解:
一吨烧结矿需加石灰石量:
1000×5.2%×(2.10-1.95)/0.5=15.6kg
当矿石批重为20吨时,全部使用烧结矿时,每批矿加石灰石:
20×15.6=312kg
使用70%烧结矿时,每批加石灰石:
312×70%=218.4kg
12、已知:
某高炉矿种为:
烧结矿7000kg/批,含Fe50.8%,含S:
0.028%,海南矿500kg/批,含Fe54.8%,含S:
0.148%,锰矿170kg/批,含Fe12.0%,焦炭为2420kg/批,含S:
0.74%,求硫负荷。
(收得率:
100%;生铁中铁含量:
95%)
解:
每批料带入的铁量为:
7000×0.508+500×0.545+170×0.12=38489.9kg
每批料带入的硫量为:
7000×0.00028+500×0.00148+2420×0.0074=20.6kg
硫负荷:
20.6÷(3848.9÷0.95)=5.1kg
13.某高炉要把铁水含硅量由0.7%降至0.5%,问需要减风温多少?
(已知100℃±焦比20kg,1%si±焦比40kg)
答案:
由1%si±焦比40kg知0.1%si±4kg
所以(0.7%-0.5%)÷0.1%×4Kg=8Kg
减风温100×8/20=40℃
14、已知焦炭含碳82%,焦比580kg,焦炭燃烧率为70%,求冶炼1t生铁需要多少风量?
解:
风口前碳不完全燃烧反应2C+O2=2CO
燃烧1kg焦炭需要氧量为22.4/24=0.933m3/kg
冶炼1t生铁需风量为0.933×82%×580×70%/0.21=1479.59m3
15、焦比由450kg/t减少到390kg/t,煤比由80kg/t增至160kg/t,综合矿SiO28%,焦炭SiO27%,煤SiO210%,原炉渣碱度1.10,[Si]=0.4%,E矿=0.6,问:
煤量增加焦比减少后炉渣碱度为多少?
解:
R1(SiO2-E矿2.14[Si]+K1SiO2焦+M1SiO2)/SiO2-(E矿2.14[Si]-K2SiO2焦-M2SiO2)
=1.10×(80-600×2.14×0.004+450×0.07+80×0.1)/80-(600×2.14×0.004-390×0.07+160×0.1)
=1.07
16.高炉喷煤7t/h(煤的置换比为0.8),风温1040℃,矿石批重15t,焦炭批重4.05t,每小时7批料,每批料出铁8t,当2#高炉的1#热风炉检修风温降低300℃时,需加焦多少?
(当风温700℃时,每100℃风温影响焦比6%)。
答案:
(1)风温降低必须停煤,应补加焦炭(7×0.8)/7=0.8t/批,停煤后的焦批为4.05+0.8=4.85t
(2)减风温后,每吨铁增加焦炭(4.85/8)×6%=36.4kg降300℃风温后,每批需增加焦炭3×36.4×8=873.6kg,风温降300℃后共加焦800+873.6=1673.6kg(取1670kg)
17、已知焦比400kg/t,煤比150kg/t,焦炭中含H2有机0.4%,挥发份H20.06%,CH40.03%,煤中H22.0%,H2O0.7%,在风量1423m3/t,湿分12g/m3时,煤气2002m3/t,煤气中H2为1.6%,CH4为0.05%,计算氢利用率。
解:
焦炭中H2(不含H4):
H2焦=[H2有+H2挥]K×22.4/2=20.61m3
煤粉中H2(不含CH4):
H2煤=[H2有+(2/18)×H2O]G×22.4/2=34.91m3
风中H2:
f=(12/18)×22.4÷1000=1.5%
H2风=V风f=21.35m3
H2总=20.61+34.91+21.35=76.87m3
进入CH4:
H2CH4=(2002×0.05%-400×0.03%×22.4/16)×2=1.67m3
2002×1.6%=H2总(1-η)-H2CH4
η=0.56
18、高炉全风操作时平均风量1700标m3/min,平均每小时产铁63.7t,因故减风200标m3/min,2小时后,加风50标m3/min,共减风3小时,减产多少?
解:
减产量=63.7×[200×2+(200-50)]/1700=20.6t
19、已知烧结矿含铁量由58%降至54%,原焦比为390kg/t,矿批15t/批,η铁=0.997,生铁中[Fe]=95%。
问焦批如何变动?
解:
焦批变动量为:
ΔJ=[15×(0.54-0.58)×0.997×390]/0.95=245.58kg
20、某450m3高炉,料线1500mm,炉况顺行,负荷3.50,小时煤量11.5t,[Si]=0.8%,风温1150℃,为把[Si]降至0.6,并决定调整负荷。
问
(1)焦批如何调整;
(2)重负荷料何时下达。
(已知:
混合矿含铁量为57.8%,焦炭中含铁量为1%,生铁中[Fe]=93%,矿批15t矿石平均堆比重1.8t/m3,焦炭堆比重为0.57t/m3,料速为8批/小时,高炉工作容积360m3,平均炉料压缩率15%)
解:
(1)负荷3.5时焦批为15000÷3.5﹦4286kg/批
每批料出铁量为:
(15000×0.578+4286×0.01)×0.997÷0.93﹦9340kg/批
降硅至0.6%减焦比量为(0.8-0.6)×40﹦8kg
8×9346/1000﹦75kg
4286-75﹦4211kg/批
需将焦批调整为4211kg/批
(2)T=360/(1-15%)×(15/1.8+4.221/0.57)=27批
21.已知焦炭含碳82%,焦比580kg,求冶炼1t生铁需要多少风量?
答案:
风口前碳不完全燃烧反应2C+O2=2CO
燃烧1kg碳需O2量=22.4/24m3/kg=0.933
冶炼1t生铁需风量=(0933/0.21)*580*0.82=2113m3/t
冶炼1t生铁需风量2113m3。
22.校验碱度、并计算渣量。
干焦批3300kg,矿批13t,配比为69:
31,其中烧结矿9000kg,球团矿4000kg,煤量10000kg,小时料批8.5批,干焦丁每批300kg,炉温0.7%,T理=7.8t/批,渣中CaO含量为38.2%。
其中焦炭灰分为11.5%;煤粉灰分为11.3%;烧结矿CaO含量11.59%,SiO2含量5.67%;球团矿带入CaO含量1%,SiO2含量5%
1.焦丁+焦炭带入CaO3600×11.5%×4%=16.56kg①
SiO23600×11.5%×45%=186.3kg②
煤粉带入CaO1176×11.3%×4%=5.32kg③
SiO21176×11.3%×45%=59.8kg④
球团带入CaO4000×1%=40kg⑤
SiO24000×5%=200kg⑥
烧结矿带入Cao9000×11.59%=1043.1⑦
SiO29000×5.67%=510.3⑧
生铁带走SiO27800×0.7%×2.14=116.84kg⑨
R1核算=(①+③+⑤+⑦)÷(②+④+⑥+⑧-⑨)=1104.88÷839.56=1.32
炉尘吹出量不计
渣量为
Q渣=CaO料/W(CaO)渣=1104.88/38.2%=2892.3kg/批
每吨铁渣量为=每批料渣量/T理=2892.3/7800=370.1kg/t
23、计算风量、标准风速、实际风速、鼓风动能。
我炼铁一厂2#高炉全天消耗干焦800吨,煤粉276吨,富氧率平均为2.7%,焦固定碳为85%,煤粉固定碳为73%,燃烧率为0.7%,日产1920吨,煤比135.4kg/t,风口送风面积0.149m².平均风温1130℃,平均风压270Kpa.
2.风量计算
富氧条件下风口前燃烧1kg碳需要的风量
Q风=0.9333/(0.21+Ø)(1-f)+0.5f=0.9333/0.237*0.98+0.5×2%=0.9333/0.2423=3.85m³
每分钟实际入炉风量即高炉每分钟燃烧碳量所需风量
Q=(全焦量×C固+煤量×C固)×r×燃烧每kg碳所需风量/1440
=(800000×0.85+276000×0.73)×0.7×3.85/1440
=1645.4m³/min
②标准风速
V标=Q实/F1×60=1645.4/0.149×60=184m/s
③风口实际风速
V实=V标×(T+273)×0.1013/(0.1013+P)×(273+20)=184×(1130+273)×0.1013/(0.1013+0.27)×293
=26150.7/108.79=240.3m/s
鼓风动能
E=1/2mv²=1/2ρQ风/g.n.V²实=7441.3
24.某高炉炉缸直径为7m,炉腰直径为7.9m,炉腹,炉腰高各为3m,V总约为478m³焦炭批重5.2t,矿批重20t,平均下料速度为6.6批每小时,其滞后时间为:
T=478/(5.2/0.45+20/1.64)*1/6.6=3.05h
25.开炉料计算
对某厂新建810m³高炉进行配料计算已知条件如下:
炉缸填充方式,全焦填充。
料线1.5米,占炉喉容积35m³。
选定全焦焦比3.0t/t,正常料焦比0.9t/t。
各部位容积
部位
炉喉
炉身
炉腰
炉腹
炉缸
死铁层
容积m³
40
435
80
130
125
25
各物料堆比重:
烧结矿1.75t/m³,球团矿1.95t/m³,石灰石1.6t/m³,焦炭0.6t/m³
预定生铁成份:
Fe:
92%,Si:
3.0%预定铁回收率为99%料车有效容积12m³
要求:
正常碱度1.0,空焦碱度1.20
各原燃料成份
焦炭成份
C:
85%A:
12%V:
1.5%H2O:
10%其它成份:
原料
TFe
SiO2
CaO
压缩率
烧结矿
56%
6%
12%
10%
球团矿
62%
5.5%
1%
10%
石灰石
0.6%
50%
10%
焦炭
6%
0.5%
12%
根据已知条件计算各开炉物料使用量并确定料批数。
(不必校算)
解:
根据已知条件,设正常每批烧结矿为P矿,球团为P球
湿焦批为P焦,石灰石为N
每批正常料出铁量为Q
(P矿*56%+P球*62%)*0.995/0.92=Q
正常料R2为
P矿*12%+P球*1%+P焦*0.5%*(1-10%)/P矿*6%+P球*5.5%+P焦*6%*(1-10%)-2.14*3.0%*Q=1.0
正常焦比为0.9则有
P焦*(1-10%)/0.9=Q
根据料车容积,确定焦批
P焦=12*0.6=7.2t
根据经验确定湿焦批为6t
由公式3得6*(1-10%)/0.9=6t
由1、2联立得
(0.56P矿+0.62P球)*0.995/0.92=6
0.12P矿+0.01P球+6*0.005*(1-10%)/0.06P矿+0.055P球+6*(1-10%)*6%-2.14*3.0%*6=1.0
解得0.56P矿+0.62P球=5.548
0.06P矿+0.45P球=0.0882
解得P矿=4.92tP球=4.54t
空焦R2=1.2得
6*(1-10%)*0.5%+N*50%/6*(1-10%)*6%+N*0.6%=1.2
解得N=0.846t
净焦批体积为(1-12%)*6/0.6=8.8m³
空焦批体积为8.8+(1-10%)*(0.846/1.6)=9.28m³
正常料批体积为8.8+(1-10%)*(4.92/1.75)+(1-10%)*4.54/1.95=13.43m³
炉缸及死铁层为净焦,批数为25+125/8.8=17批。
2/3炉腰及炉腹为空焦,批数130+2/3*80/9.28=19.77批取20批.
1/3炉腰及炉身炉喉加空焦a加正常料为b,根据焦比平衡及容积平衡得9.28a+13.43b=467
(17*6+20*6+a*6+b*6)*(1-10%)/b*6=3.0
a=16.58b=23.29
取空焦17批,正常料批23批
26.高炉冶炼炼钢铁,焦比535Kg,[Si]0.55%,[Mn]0.15%,渣碱度1.10;先改炼铸造生铁,要求[Si]1.5%,[Mn]0.8%,渣碱度1.00。
根据以下条件变料,
铁还原率99.7%,
Mn还原率50%,
铸造铁含元素铁94%,
焦炭批重5000Kg,
原燃料成分(%)
成分品种
Tfe
CaO
SiO2
MnO
Fe2O3
烧结
51.5
12.5
9.26
锰矿
21.0
26.0
13.0
硅石
97.5
焦炭
7.5
要求:
计算结果
(1)每批料锰矿用量;
(2)每批料烧结用量;
(3)每批矿硅石用量;
(4)焦比;
解:
[Si]升高1%,需焦比40Kg,[Mn]升高1%需焦比20Kg。
所以:
铸造铁焦比=40(1.5-0.55)+20(0.8-0.15)%+535=586Kg
每批料出铁量=5000/0.586=8532Kg
锰矿需要量:
每1000Kg生铁需锰矿代入锰量1000×(0.8-0.15)%=6.5Kg
则每批料需锰矿=8532×6.5/(55/71×26%×50%)=550.7Kg取550Kg
锰矿代入铁量=(550×112/160×13%×99.7%)/94%=53.6Kg取54Kg
需矿石代入铁量=8532-54=8478Kg
烧结矿需要量=8478×94%/51.5%×99.7%=15355.8Kg取15400Kg
碱度核算:
CaO=15400×12.5%=1925Kg
SiO2=15400×9.26%+550×21%+5000×7.5%=1917Kg
SiO2铁=1.5%×60/28×8532=271Kg
SiO2渣=1917-274=1643Kg
已知:
渣碱度1.0则还需SiO2=1925-1643=282Kg
需加入硅石=282/97.5%=289.2Kg取290Kg
则计算结果每批料组成是:
(1)锰矿:
550Kg
(2)烧结矿:
15400Kg
(3)硅石:
290Kg
(4)焦炭:
5000Kg
27.544m3高炉正常的日产量1300t生铁,风量1150m³/min。
某天因上料系统出现故障减风至800m³/min,两小时后恢复正常,问减风影响生铁产量多少?
答案:
(1300/24)×2×[(1150-800)/1150]=33t
减风影响生铁产量33t。
28.已知某高炉每批料配比为:
矿石15.5吨,焦炭3800公斤,废铁100公斤,其中矿石含铁55%,焦炭灰分12.35%,灰中含铁5%。
生铁含铁按93%,废铁含铁按90%。
计算每批料出铁量。
解:
每批料出铁量=(15500×0.55+3800×0.1235×0.05+100×0.9)×0.995/0.93=9242公斤
29.某高炉焦批为5000公斤,焦炭含水3%。
计算当焦炭含水5%时焦批重。
答案:
焦批调整量=(0.05-0.03)/(1-0.05)×5000=105.3(公斤)
焦批=5000+105.3=5105.3(公斤)
另一种解法:
(1-0.03)/(1-0.05)×5000=5105.3(公斤)
30.380m3高炉干焦批重3.2t,焦炭含碳85%,焦碳燃烧率为70%,大气湿度1%,计算风量增加200m3/min时,每小时可多跑几批料?
答案:
含氧量增加:
200(0.21+0.29×1%)=42.58m3/min
每批料需氧气量:
3.2×1000×0.85×0.7×[22.4/(2×12)]=1776.4m3
每小时可多跑料(42.58×60)/1776。
4=1.44批
每小时可多跑1.44批。
31.高炉焦比476kg/t,煤粉80kg/t,煤粉置换比0.8,风温影响焦比系数按0.035%。
计算风温(干)由1030℃提高到1080℃时节约的焦炭量。
解:
基准期折算焦比=476+80×0.8=540kg/t节约焦炭量=0.035%×(1080-1030)×540=9.45kg/t
32.计算高炉风口前燃烧1kg碳需要多少风量(大气湿度f=2.0%)
答案:
V风=0.9333/(1-0.02)×0.21+0.5×0.02=4.325m³
33.若高炉冶炼需要富氧3%,高炉风量为2500m³/min,氧气纯度99%,试计算向鼓风中兑入的富氧气体量(不计管道损失)。
答案:
W=0.03/(0.99-0.21)=0.038(m³/m³)
V0=60×2500×0.0385=5775(m³/h)
制氧厂每小时需供给5775m3的氧气,才能使高炉富氧3%。
34.用含铁50%、含磷0.17%的矿石冶炼炼钢生铁,生铁中[Fe]=92%,试计算说明用这种矿石能否炼出含磷合格的生铁?
(生铁允许最高含磷0.4%,冶炼每吨生铁由熔剂、燃料带入磷按0.3kg)
解:
允许含磷P矿=(0.4-0.1×0.3)×50/92=0.20%
含磷0.17%矿石小于允许含磷量,用这种矿石能否炼出含磷合格的生铁。
35.已知某高炉日产铁4400t,焦比为460Kg/t,平均入炉风量3400m³/m
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