·1060 工程科学学报，第40卷，第9期 分数，w(TFe)表示炉料的品位. ，= (12) (2)炉料中与少量元素Si、Mn、P、S等结合的氧. ra+Q/qa q 为-0=a+++% (8) 式中，由于风口前碳燃烧是1个C原子与1个0原 子结合成C0,因此y可以表示治炼1 mol Fe原子消 式中，y表示生产1 mol Fe从SiO2、Mn0、P,0,以及脱 耗的C的物质的量，q.为1molC原子在风口前燃烧 硫夺取0的物质的量，yyyy分别表示生产1 提供的有效热量，ra为直接还原度，qa为1 mol Fe0直 mol Fe由Si、Mn、P还原以及脱硫过程夺取O的物 接还原消耗的热量，一般为153200J·mol-,Q为其 质的量. 他有效消耗热量，包括其他元素的还原耗热、脱硫耗 (3)鼓风中的氧. 热以及进入渣铁中的热量 =n(0-"g(0)x22.4 (9) 由式(12)可以看出，操作线必定通过一固定点 n(Fe)-1000wFe]/56 P.由图2可知，P点坐标可以通过相似三角形原理 式中，y表示生产1 mol Fe风口前C氧化夺取0的 确定： 物质的量，V表示风量，p(02)表示鼓风中O,的体积 分数. XP= (13) ga +gb 2.2横坐标n(O)/n(C) 一般情况下，高炉内煤气的n(O)/m(c)可以按 =*6,-0%*(号-%4 炉顶煤气的n(O)/n(C)近似计算 根据里斯特操作线，可计算出碳铁原子比，即操 8-需需 作线斜率： (10) n(O)/n(Fe) (15) 式中，x。为煤气中1molC结合0的物质的量， tana=n(O)/n(C） p(C0)、p(C02)分别表示炉顶煤气中C0、C0,的体 操作线斜率与焦比存在一定关系，计算焦比时 积分数. 应加入铁水渗碳消耗的碳量，扣除喷煤带入的碳量， 按照上述计算方法，绘制当前操作条件下的里 两者转换算式如下. 斯特操作曲线，如图2所示. K=（anax12x1000eF回+1000uC]- 56 n(OVn(Fe) M(C) 1 (16) 式中，K表示焦比，M表示煤比，0(C)x表示焦炭中 碳的质量分数，心(C)M表示煤粉中碳的质量分数， w[C]表示生铁中碳的质量分数. n(O)/n(C) 3有害元素对焦比的影响 以国内某2000m3高炉为例，研究有害元素对高 炉焦比的影响.表1~6分别列出了高炉炉料成分、 生产指标、铁水成分、炉渣成分、炉顶煤气成分以及 图2里斯特操作线 有害元素入炉负荷 Fig.2 Rist operating diagram 表1高炉原燃料成分（质量分数） Table 1 Composition of raw materials and fuel 2.3热平衡对操作线的限制 由高炉内部的热量利用特点可知，高炉下部高 TFe FeO F©203焦炭含碳量煤粉含碳量 温区的热平衡决定了高炉的焦比.高温区热量的主 57.42 6.33 72.42 85.75 74.59 要来源是风口前碳的燃烧，热量消耗主要是FO和 表2高炉操作参数 其他元素的还原耗热、脱硫耗热以及进入渣铁中的 Table 2 Blast furnace operating parameters 热量，则高温区的热平衡方程可由式(11)或式(12) 利用系数， 风量/ 富氧率/ 风温/ 煤比/ 表示. t/(d'm3)(m3.min-1)% ℃ (kgt-) yb‘9=ra"9a+Q (11) 2.77 4027 2.64 1193 139工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 分数，w( TFe) 表示炉料的品位． ( 2) 炉料中与少量元素 Si、Mn、P、S 等结合的氧． yf = n( O) n( Fe) = ySi + yMn + yP + yS ( 8) 式中，yf表示生产 1 mol Fe 从 SiO2、MnO、P2O5以及脱 硫夺取 O 的物质的量，ySi、yMn、yP、yS分别表示生产 1 mol Fe 由 Si、Mn、P 还原以及脱硫过程夺取 O 的物 质的量． ( 3) 鼓风中的氧． yb = n( O) n( Fe) = V·φ( O2 ) × 2 /22. 4 1000w［Fe］/56 ( 9) 式中，yb表示生产 1 mol Fe 风口前 C 氧化夺取 O 的 物质的量，V 表示风量，φ( O2 ) 表示鼓风中 O2的体积 分数． 2. 2 横坐标 n( O) /n( C) 一般情况下，高炉内煤气的 n( O) /n( C) 可以按 炉顶煤气的 n( O) /n( C) 近似计算． xg = n( O) n( C) = 2φ( CO2 ) + φ( CO) φ( CO2 ) + φ( CO) ( 10) 式中，xg 为煤 气 中 1 mol C 结 合 O 的 物 质 的 量， φ( CO) 、φ( CO2 ) 分别表示炉顶煤气中 CO、CO2的体 积分数． 按照上述计算方法，绘制当前操作条件下的里 斯特操作曲线，如图 2 所示． 图 2 里斯特操作线 Fig． 2 Ｒist operating diagram 2. 3 热平衡对操作线的限制 由高炉内部的热量利用特点可知，高炉下部高 温区的热平衡决定了高炉的焦比． 高温区热量的主 要来源是风口前碳的燃烧，热量消耗主要是 FeO 和 其他元素的还原耗热、脱硫耗热以及进入渣铁中的 热量，则高温区的热平衡方程可由式( 11) 或式( 12) 表示． yb ·qb = rd ·qd + Q ( 11) yb rd + Q /qd = qd qb ( 12) 式中，由于风口前碳燃烧是 1 个 C 原子与 1 个 O 原 子结合成 CO，因此 yb可以表示冶炼 1 mol Fe 原子消 耗的 C 的物质的量，qb为 1 mol C 原子在风口前燃烧 提供的有效热量，rd为直接还原度，qd为1 mol FeO 直 接还原消耗的热量，一般为 153200 J·mol － 1，Q 为其 他有效消耗热量，包括其他元素的还原耗热、脱硫耗 热以及进入渣铁中的热量． 由式( 12) 可以看出，操作线必定通过一固定点 P． 由图 2 可知，P 点坐标可以通过相似三角形原理 确定: xP = qd qd + qb ( 13) yP = yU + xP ( yV － yU) = yf + xP ( Q qd － yf ) ( 14) 根据里斯特操作线，可计算出碳铁原子比，即操 作线斜率: tan α = n( O) / n( Fe) n( O) / n( C) ( 15) 操作线斜率与焦比存在一定关系，计算焦比时 应加入铁水渗碳消耗的碳量，扣除喷煤带入的碳量， 两者转换算式如下． K = tan ( α × 12 × 1000w［Fe］ 56 + 1000w［C］－ M·w ( C) M )· 1 w ( C) K ( 16) 式中，K 表示焦比，M 表示煤比，w( C) K表示焦炭中 碳的质量分数，w( C) M表示煤粉中碳的质量分数， w［C］表示生铁中碳的质量分数． 3 有害元素对焦比的影响 以国内某 2000 m3 高炉为例，研究有害元素对高 炉焦比的影响． 表 1 ～ 6 分别列出了高炉炉料成分、 生产指标、铁水成分、炉渣成分、炉顶煤气成分以及 有害元素入炉负荷． 表 1 高炉原燃料成分( 质量分数) Table 1 Composition of raw materials and fuel % TFe FeO Fe2O3 焦炭含碳量 煤粉含碳量 57. 42 6. 33 72. 42 85. 75 74. 59 表 2 高炉操作参数 Table 2 Blast furnace operating parameters 利用系数， t /( d·m3 ) 风量/ ( m3 ·min － 1 ) 富氧率/ % 风温/ ℃ 煤比/ ( kg·t － 1 ) 2. 77 4027 2. 64 1193 139 · 0601 ·