高炉炼铁工序能耗的计算方法

高炉炼铁工序能耗的计算方法（共3篇）

篇1：高炉炼铁工序能耗的计算方法

高炉炼铁工序能耗计算方法

发布时间：2011-9-5 来源：中国钢铁企业网 作者：王维兴 阅读： 【收藏此页】 【打印】【复制

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【 中国钢铁企业网/报道】日前，中国钢铁企业网特邀专家顾问王维兴就高炉炼铁工序能耗计算方法作了以下解析：

1.高炉炼铁工序能耗计算统计范围

原燃料供给：矿槽卸料、称量料斗和计量、料车或皮带上料、仪表显示和控制、照明等用电；空调用电、冬季取暖用蒸汽等能源用量。

高炉本体：焦炭（包括小块焦）、煤粉、电力、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水（新水、软水等）等。

渣铁处理：炉渣处理用电和水，冲渣水余热要进行回收利用。

鼓风：分电力鼓风或气动鼓风。鼓风能耗一般占炼铁总能耗的10%。1m?风需要用能耗0.030kgce/ m?.正常冶炼条件下，高炉消耗1吨燃料，需要2400m?的风量。

热风炉：要求漏风率≤2%、漏风损失应≤5%、总体热效率≥80%、风温大于1200℃，寿命大于25年。

烧炉用高炉煤气折标煤系数0.1143kgce/m³;转炉煤气折标煤系数0.2286kgce/m³;焦炉煤气折标煤系数0.6kgce/m³。

热风炉用电力和其它能源工质：蒸汽、压缩空气、水等。煤粉喷吹：煤粉制备干燥介质，宜优先采用热风炉废气； 用电力、氮气、蒸汽、压缩空气、空调和采暖用能等。设计喷煤能力要大于180kg/t.碾泥：用电力和其它能源工质。

除尘和环保：主要是电力（大企业环境保护用电力占炼铁用电的30%左右）、水等。, 铸铁机：电力、水等。

扣除项目：回收利用的高炉煤气，热值按实际回收量计算； TRT余压发电量（电力0.1229kgce/kwh）2.炼铁工序能耗计算方法 炼铁工序能耗=（C+I+E-R）÷T 式中：T-合格生铁产量，铸造铁产量要用折算系数进行计算（见表1）；

C-焦炭（干全焦,包括小块焦）用量。折热量，28435kJ。标煤量0.9714kgce/t焦炭.I-喷吹煤折热量，20908kJ;折标煤量0.7143kgce/t原煤。E-加工能耗（煤气、电、耗能工质等）折标煤量：

煤气折标煤系数见热风炉栏目。电力折标煤系数0.1229kgce/kwh..耗能工质折标煤系数:氧气0.1796kgce/m?;氮气0.0898 kgce/kwh.压缩空气0.040 kgce/m³，新水0.257 kgce/kwh 软水0.500 kgce/m³，蒸汽0.12 kgce/kwh.R-回收高炉煤气、电力折热量.高炉煤气折标煤系数0.1143kgce/Nm³ 电力折标煤系数0.1229kgce/kwh。3.高炉炼铁工序能耗设计指标

2010年国家建设部和质量监督局公布《钢铁企业节能设计规范》（GB50632-2010）中提出不同容积高炉工序能耗的要求，具体内容如下：

1000M³级高炉≤400kgce/t，2000 M³级高炉≤395kgce/t，3000 M³级高炉≤390kgce/t，4000M³级以上高炉≤385kgce/t。《高炉炼铁工艺设计规范》各种高炉燃料比、焦比要求见表2.2011年工信部发布《关于印发?铸造生铁企业认定规范条件?的通知》，规定铸造铁高炉焦比（含小块焦）不大于510kg/t,工序能耗不大于520 kgce/t，吨铁新水消耗不大于2.6吨。.4.高炉炼铁能源平衡情况 4.1.高炉炼铁能源收入： o 高炉内铁矿石还原热量收入： 77.70%来自碳素（焦炭和煤粉）燃烧，19.49%来自热风带人，2.32%是炉料化学反应，0.06%是成渣热，0.43%炉料带人热量。o 高炉生产需要能源：

2011年前5个月重点钢铁企业炼铁工序能耗为406.41 kgce/t.2009年重点钢铁企业平均炼铁电耗为68.96kgce/t;工序水耗21.57m³/t, 耗新水1.09 m³/t。

大型高炉用蒸汽0.049~46.58m³/t,压缩空气4.80~73.36m³/t，新水0.20~3.m³/t，氧气13.42~54.20 m³/t。

4.2.高炉炼铁能源支出： 氧化物分解及去硫 76.38%； 碳酸盐分解热 0.06%； 水分分解热 2.10%； 游离水蒸发热 0.51%； 喷吹物分解热 1.21%； 铁液显热 11.94%； 炉渣显热 5.55%；

煤气带走热量 4.39%；（高炉煤气产生量1400~1800m?/t）冷却水及其它散热 6.86%。5.说明

5.1.一些企业炼铁工序能耗统计不规范，只算到高炉本体，没将外围（原燃料供应、热风炉、碾泥、鼓风、铸铁等）统计在内。

5.2.企业之间用蒸汽、鼓风风量、耗水量、耗新水量、氧气、氮气、压缩空气等能源工质消耗量差距较大，要统计在炼铁工序能耗内。注意各能源工质折标煤系数的规范和统一。

5.3.企业之间高炉煤气产出量差距较大，主要是与燃料比有关。燃料比高，煤气量大、热值高。扣除部分只计算回收利用部分，不能将热风炉利用的煤气也计算在内。因高风温替代燃料，已在降低燃料比中体现了。煤气用于发电，要用电力折标煤系数0.1229kgce/kwh.用煤气热值去计算数值会偏大。因煤气去发电要消耗大部分能量，其能源转换率只有32%~45%。所以，我们提倡煤气要在企业内充分利用，不得以，才去发电。

5.4.目前，一些企业炼铁工序能耗失真，统计不规范。燃料比高的企业一般应工序能耗高。因炼铁用能有77.70%是来自碳素燃烧。个别企业燃料高，但工序能耗低，使人有疑问。影响燃料比的主要因素是：炼铁矿石品位、热风温度、焦炭质量等。要用生产条件论的观点去具体分析企业炼铁工序能耗高低。

篇2：高炉炼铁工序能耗的计算方法

关键词：设计和实现；配料计算系统；高炉炼铁

中图分类号： TH12 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-158-2

0 引言

本文立足于物料平衡理论，以高炉炼铁的具体生产工艺为基础，对高炉炼铁的配料计算系统进行了设计和实现。该系统能够对高炉炼铁配料过程中的每个环节进行监控，从而对整个高炉配料流程进行简化，使高炉配料调整更加便利、准确。

1 高炉炼铁配料计算系统的设计

1.1 高炉炼铁配料计算系统的重要性

在高炉炼铁的过程中，为了降低成本，提高生产率，保障炼钢和炼铁生产工艺对铁水质量的要求得到满足，必须对高炉炼铁配料进行计算，这就需要科学地设计高炉炼铁配料计算系统。在这高炉炼铁配料计算系统进行设计之前要对高炉炼铁的配料计算过程进行了解，高炉炼铁的配料计算过程事实上就是以当前的冶炼条件和原料条件为依据，将不同化学成分和物理性能的原料按照一定的质量要求精确地组合起来，从而保障炼铁产品的化学成分和物理性能的稳定性，获得合格的生铁和合适的炉渣成分，并对所需的溶剂和矿石的消耗量进行精确的计算。冶炼产品的质量和产量都会受到配料方案是否合理、配料计算模型是否恰当的影响，从而直接影响到配矿的成本。如果没有准确的计算，或者配料计算的过程有误，都会降低生产效益、提高生产成本、影响产品质量，甚至酿成安全事故，造成极其恶劣的社会影响。

各单位为了提高生产效益、降低生产成本，都采取了一些措施来提高配料的精度。矿石是炼铁的主要原料，但是矿石的种类较多，各种类的成分和品位往往具有很大的差别，对计算精度进行精确的控制确有难度，当前通用的高炉炼铁配料计算方式又存在着准确性低、耗时耗力的缺点。在我国的中小型高炉蓬勃发展的过程中也暴露出了很多问题，主要表现为计算机的控制能力普遍较低，配料计算过程非常繁琐，而且也不能保障计算结果的准确性，给操作人员的操作带来了较大的不便。为了实现高炉配料计算的自动化，应该对高炉炼铁的配料计算系统进行科学的设计。

1.2 高炉炼铁配料计算系统的具体设计

根据高炉物料的平衡理论，对高炉炼铁配料计算应用系统进行设计，其计算基础参数主要包括生产高炉生铁的预定铁水成分、原始操作条件、燃料成分和原料成分等，对高炉炼铁过程中的重要生产数据进行计算，例如炉渣成分、出铁铁水成分、煤气成分、铁水生产最佳原燃料配比用量等。本文将高炉炼铁配料计算系统主要分为2个部分：初始条件输入系统、物料平衡输出系统。其中初始条件输入子系统则主要包括焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块等6个部分。物料平衡输出系统主要包括吨铁需要的矿石及熔剂量模块，冶炼吨铁产生的炉渣量模块，入炉风量计算模块和炉顶煤气发生量计算模块及煤气的化学成分等模块。

本系统立足于高炉现场操作，在编程设计时使用了windows环境，以及VisualBasic语言，保障界面的友好和计算的精确性。

2 高炉炼铁配料计算系统的实现

2.1 理论依据

本系统的开发主要以配料计算中的联合计算法为依据。即在给定的原燃料条件和冶炼参数下，应用物料平衡法求解出单位生铁的焦炭、矿石、熔剂等的消耗量。根据所得消耗量计算吨铁的耗风量和煤气量。

主要运用到以下几个平衡方程：

①出铁量平衡方程；

②根据生铁中某元素要求的含量或某元素的平衡方程；

③根据炉渣碱度或造渣氧化物平衡方程；

④根据炉渣中某一造渣氧化物含量或渣中某氧化物平衡方程。

2.2 高炉炼铁配料计算系统的登录

为了有效的保护系统的稳定性，同时尽可能减少人为因素对系统的干扰或者由于使用过程中对系统的误操作，本系统采取了密码验证方式进行登录。系统使用人员要进行登录，输入正确的口令，才能进行下一步操作。这样可以最大限度的避免高炉炼铁配料计算的随意性问题。

2.3 原料成分输入子系统的应用

该子系统共有6个模块，分别为焦炭成分模块、矿石成分模块、煤粉成分模块、溶剂成分模块、铁水假定成分模块、炉尘成分模块。各模块都有对应的数据库，能够进行独立的数据动态存储。

该子系统的6个模块均具有数据保存、数据修改、数据传输和数据添加的功能，通过相应的操作，用户可以在对应的数据库中添加相应的内容，也可以修改或删除数据库中的数据。为了保障数据的准确性，提高系统计算的准确率，系统会对每个输入的数据进行校验，设置个数值的取值范围，如果该数据不在取值范围之内，就无法输入系统，系统会提醒操作人员对其进行修改。这样可以最大限度的避免人为操作失误而造成的计算结果偏差，尽量提高计算结果和相关数据的准确性。

2.4 配料计算子系统的应用

作为整个高炉炼铁配料计算系统的核心子系统，配料计算子系统又可以分为计算结果查询和配料计算两个部分，而该子系统的核心部分就是配料计算模块。配料计算模块的计算基础是预定铁水成分、原始条件、燃料成分、原料成分等，能够将炉渣碱度、炉渣成分、炉渣量、出铁铁水成分、出铁量、S负荷、矿石品位、原料燃料用量等生产数据计算出来。在系统中主要还是以直接输入数据的方法进行计算。此方法操作简单，可随时对其中的某一个数据进行修改调整。真正做到操作方便，提高计算的准确性。

在将燃料数据和原料数据输入配料计算模块之后，就可以进行自动计算，计算内容包括变量计算和配料计算，同时在界面上直接显示计算的结果。系统会对矿石原料配合比是否为百分之百进行效验，否则会提醒操作者修改或报警。然后再对焦丁、煤比是否参与计算进行查看，以假定输入的冶炼条件为依据，对原始的操作条件进行计算整合，从而对综合负荷、综合焦比等数据进行计算。在配料计算参数中，操作者可以选择变料方式，系统提供了两种变料方式可供选择，一是在设定负荷计算焦比和设定焦比计算负荷中选择一个，二是在设定矿批计算焦批和设定焦批计算矿批中选择一个。

根据实际需要，系统的使用者可以便利地更改和调换名称，如果原燃料的名称发生改变，那么相应的后台数据库也会随之变化，该模块还具有连续计算功能。通过配料计算模块，操作者也可以打印、查询和保存计算的结果，并以计算结果为依据对燃料和原料的用量进行调整，达到提高生产效率、降低成本、提高质量的目的，使实际生产的铁渣成分和生铁成分能够尽可能的接近理论预定的要求。

每次计算的过程和结果都会在计算结果查询模块的数据库中进行保存，以供操作者查询。同时操作者也可以在计算结果查询模块对某一个配料计算的结果进行删除，或者将数据库清空。通过对历史数据的查询操作人员能够更加科学的制定相应的操作方案。

3 结语

本文对高炉炼铁配料计算系统进行了设计，经过现场测试和应用，该系统的稳定性和精确性较高，而且系统使用比较便利，炼铁生产操作中的具体要求基本能够得到满足，具有良好的操作便利、运行稳定性、实时跟踪性和数据准确性，能够有效地提高我国高炉配料计算的自动化程度。

参 考 文 献

[1] 张明星，雷鸣，杜屏，赵华涛.沙钢5800m3高炉提高煤比操作实践[J].上海金属，2014（05）.

[2] 肖洪，张建良，贾凤娟，庞清海，朱广跃，郑常乐.高炉喷吹煤粉合理搭配[J].钢铁，2014（09）.

[3] 曹锋，张纲，丁英杰，袁苗苗.首钢长钢9号高炉合理喷煤比的探析[J].炼铁，2014（01）.

[4] 周渝生，项钟庸.合理喷煤比的技术分析[J].钢铁，2010（02）.

篇3：高炉炼铁工序能耗的计算方法

关键词：钢铁行业；烧结；能耗；方法；技术

中图分类号：TF046.4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

基于国内外大型烧结机工艺和设备技术现状，在充分调研国内外烧结机生产工艺新技术的基础上，我们从新视角认知该工艺工序，通过对烧结工艺工序流程的深入分析、研究及技术研发、实践，从烧结工序能耗诊断多方位进行节能集成新技术的创新开发工作，力求有效挖掘其潜力，打造烧结工序能耗诊断新技术核心竞争力。

一、国内烧结机能源利用现状

烧结工序能耗主要包括固体燃料消耗、电力消耗、点火煤气消耗、动力消耗等，其中固体燃料消耗、电力消耗占比重最大，而其固体燃料消耗所产生的烧结余热回收潜力最大。

“十五”到“十一五”期间，我国烧结机大型化取得了显著成就。据统计，我国现有烧结机近1200台，其中在建和投产的180～660m2烧结机125台，其烧结面积达38590m2。我国大中型烧结机面积在全国烧结机总面积之中已占明显优势，烧结矿的质量也得到明显提高。但现阶段我国烧结工序能耗指标和国外先进值之间还存在一定的差距，烧结工序能耗指标的降低还存在较大的空间，通过对烧结工序能耗诊断全方位对烧结工序能耗进行诊断分析，找出降低工序能耗的方法及手段，具有很大的经济效益和社会效益。

二、内容介绍

通过对烧结工序工艺流程的深入研究，充分了解到在烧结过程中，大量的焦粉和煤作为添加辅助燃料燃烧，使烧结矿的温度高达1000℃以上，然后再将热的烧结矿通过冷却机冷却至150℃左右，这些热量并没有附加到产品中去，仅是作为工艺中物理化学反应的条件，一次使用之后，烧结矿余热全部耗散在大气中，不仅浪费了能源，而且污染了环境。

在可供利用的余热中仅烧结热矿冷却机废气及烧结烟道烟气的显热约占烧结全部热支出的50%以上，充分回收利用这些烧结余热，是未来冶金低碳烧结生产节能的重要途径及必然发展趋势。而作为热量主要来源的固体燃料是影响烧结工序能耗的重要指标，通过减少固体燃料的配比也不失为降低工序能耗的一个重要手段。

降低烧结工序能耗可以从以下几个方面着手：

（一）烧结余热利用

1.冷却机热废气的余热利用。烧结生产时烧结机上经过抽风烧结的热烧结矿从烧结机尾部落下经破碎后，落到冷却机上，落到冷却机上平均料温一般高达600-800℃。在烧结冷却机上布置有冷却风罩，通过鼓风机使冷却风强制穿过热料层，经气固热交换风罩内前段冷却风温提高到300-400℃左右。由此可知，余热回收主要在冷却机的排气显热、烟道排气显热二个方面，冷却机排气显热和烧结烟气显热占烧结过程热耗的50%左右，针对冷却机高温废气设置余热回收装置回收利用其余热，通过换热产生蒸汽或发电利用，大大地提高能源利用率，节约了能源，减少了碳排放，因此，不断挖掘烧结节能潜力，在钢铁企业节能中具有十分重要的意义。

2.大烟道废气余热利用。烧结大烟道余热回收开发利用余热锅炉、热管、翅片管等各种回收热废气的余热回收设备，以供应热水、蒸汽或发电，降低烧结工序能耗。

3.冷却机低温区域烟气余热利用。冷却机余热利用通常是将高温区域的烟气进行了利用，而低温区域的烟气则直接排放到大气中，通过冷卻机热平衡计算可以得出未进行利用的烟气的余热占总热量的22%左右，这部分烟气平均温度为150℃左右，烟气量非常可观，同样具有回收利用的价值。我们可以将其用来烘干、供暖、制冷以及在低温余热利用成熟的情况下将其用来发电，将该部分烟气进行余热回收，同样是降低工序能耗的一个重要手段。

（二）降低固体燃耗

固体燃料消耗占工序能耗的80%左右，因此在热收入方面降低固体燃料消耗是降低工序能耗的首要选择。

降低固体燃料的消耗除了传统的提高料层厚度、偏析布料、燃料分加、强化制粒、提高成品率、热风烧结等手段，由于新技术、新工艺的开发利用我们还可以从其他方面着手考虑降低固体燃料的方法。

1.废塑料在烧结工艺中的应用。废旧塑料的组分性质符合燃料要求。塑料一般灰分在0.32%左右，挥发分在98～99%之间，所以废旧塑料燃烧后，渣量微乎其微。塑料的燃烧热值44000kJ/kg，相对无烟煤或焦炭而言大得多，传热传质和燃烧效果好、燃烧完全，是符合燃料要求的。由于塑料的着火点低、易于助燃，符合烧结工艺低温点火的工艺要求。无论在烧结生产还是在球团生产中配加废塑料作为燃料，不需要特殊设备，工艺简单易于实现，配加废塑料能有效降低固体燃料的使用。

2.高炉除尘灰的配加。高炉重力除尘灰中含铁中等，铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，含碳量较高，可以达到30%以上，主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在；炼铁干法除尘灰含铁量较低（20%～30%），铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，含有较高的碳（25%）左右，这些碳主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在，但含有一定量的有害元素，有害成分主要是K2O Na2O Zn、Al2O3。利用高炉除尘灰替代部分固体燃料能够减少固体燃料的用量并将废物进行了利用，减少了对环境的污染，对烧结工序节能降耗有着显著的作用。

3.原料合理搭配。由于赤铁矿在烧结过程与CO发生还原反应，属于吸热反应，消耗了一部分燃料，降低了燃料的使用效率。另外，由于赤铁矿可以在燃烧时进行分解也吸收了一部分热量。而磁铁矿在烧结过程中发生氧化还原反应，属于放热反应，节省燃料，因此在烧结原料的搭配中应尽量降低赤铁矿的应用。

三、结束语

烧结烟气余热回收是节约能源，加强二次能源回收利用的重要和最有效措施。通过工序能耗诊断采用多种回收利用方式，提高热循环利用率，使工序能耗达到国际先进水平。烧结余热回收系统对节约资源，改善生产条件，加强环境保护起到积极作用，同时可降低烧结生产成本，为发展清洁型、节能型、效益型企业提供保证条件。将烧结生产过程中可利用的余热进行综合利用能够大幅度降低工序能耗和带来可观的经济效益，具有良好的推广价值。

参考文献：