·864· 工程科学学报，第37卷，第7期 Formld a☒ 热炉物质流和能量流计算 物质流计算 进料量 护迪成分/摆 iFeS02C:200C0■e0Pst地 007 0.0218.70.200.9016.715.00.01Q.06g.0 查铁比 671 气成分/ c2 e0S02022 胺电容 96640029405010.00100530505 11150.48 1200 4.94 能量液计算 e轨口 始出山量 115759.3 40922.07 192.415113g.92 920.9 10S70.34435. 物质流计 能茧流计 物质流饼 能量流饼 返回 算 图显示 图显示 数据输出 图7矿热炉物质流和能量流计算界面 Fig.7 Interface of material flow and energy flow calculation in the submerged arc furace 发水分上约占66%，其次是排放烟气所损失的能量约 为例.图8为干燥筒中进料量饼图和出料量饼图.在 占21.12%.由图6计算结果可知，由于回转窑利用烟 饼图中，可清晰地看出各成分在干燥筒进料量中所占 煤和矿热炉炉气燃烧产生的热量使溶剂CaC0,热分解 的比例，为实际生产中物料和烟煤的输入量提供参考 占热损失的18.31%，无烟煤还原物料中氧化物生成 依据：出料量中，只包含物料输出量和烟气释放量，而 C0,、水分蒸发和烟煤燃烧产生C0,、S0,等气体进入烟 物料输出量所占份额小于烟气释放量，是因为物料中 气导致物料经回转窑后减少40.731h1.由于受到回 水分的蒸发和燃烧所生成的烟气，使得烟气比例增加 转窑内温度和物料停留时间的影响，回转窑只是对物 而物料比例减少.图9为干燥筒中输入热量和输出热 料进行预还原和彻底干燥物料中剩余游离水和结晶 量饼图.从图中可清晰地看出输入热量和输出热量中 水，这可由焙烧砂成分与红土矿成分对比可知.在回 各自比例份额，其中由烟煤燃烧和余热烟气提供的大 转窑中，由于生成的烟气输入到干燥筒中干燥物料，因 部分热量用来蒸发物料中的水分而损耗大部分热量. 此高温焙烧砂的输出损耗到环境中占损失热量的 依据物质流计算考虑降耗，以生产12th'镍铁产 21.58%.由图7计算结果可知，由于矿热炉利用电极 品中Ni的质量分数12%为指标计算其炉渣量、炉渣 发热使无烟煤还原物料产生C0炉气4.94th,在回 中Ni和Fe的质量分数分别为80.56th、0.09%和 转窑中作为燃料提高20.47%的热量，可节省2.14t· 16.97%,若镍铁产品中含N量指标为10%（或 的烟煤量，以及镍铁制品熔化与炉渣的分离损耗热 14%),则炉渣量、炉渣中Ni和Fe含量分别为65.19t· 量约占13.9%.通过炉渣成分表可知，配料中镍铁成h(95.94t·h1)、0.1%(0.09%)和14.84% 分已大部分被还原，而Si0,和C20,受无烟煤量和本 (18.42%),由此可知随镍铁产品中Ni含量的增加，炉 身化学性相对稳定少量反应.在矿热炉中，随炉渣排 渣量将增加，炉渣中Ni含量降低，Fe含量升高，将导 放损失热量份额最大 致炉渣量增多和损失到炉渣中的铁增多：计算中另一 饼图显示窗口仅以干燥筒的物质流和能量流计算 项指标为原料红土矿N的质量分数1.65%，且同样生 G可家 FocHs (a) 14 90UA 5.67E 121/h.1 显示产出 返回 显示进量 不 返回 图8干燥筒物质流饼图显示界面.(a)进料量：(b)出料量 Fig.8 Interface of material flow pie charts in the drying eylinder:(a)input material:(b)output material工程科学学报，第 37 卷，第 7 期 图 7 矿热炉物质流和能量流计算界面 Fig． 7 Interface of material flow and energy flow calculation in the submerged arc furnace 发水分上约占 66% ，其次是排放烟气所损失的能量约 占 21. 12% ． 由图 6 计算结果可知，由于回转窑利用烟 煤和矿热炉炉气燃烧产生的热量使溶剂 CaCO3热分解 占热损失的 18. 31% ，无烟煤还原物料中氧化物生成 CO2、水分蒸发和烟煤燃烧产生 CO2、SO2等气体进入烟 气导致物料经回转窑后减少 40. 73 t·h － 1 ． 由于受到回 转窑内温度和物料停留时间的影响，回转窑只是对物 图 8 干燥筒物质流饼图显示界面． ( a) 进料量; ( b) 出料量 Fig． 8 Interface of material flow pie charts in the drying cylinder: ( a) input material; ( b) output material 料进行预还原和彻底干燥物料中剩余游离水和结晶 水，这可由焙烧砂成分与红土矿成分对比可知． 在回 转窑中，由于生成的烟气输入到干燥筒中干燥物料，因 此高温焙烧砂的输出损耗到环境中占损失热量的 21. 58% ． 由图 7 计算结果可知，由于矿热炉利用电极 发热使无烟煤还原物料产生 CO 炉气 4. 94 t·h － 1，在回 转窑中作为燃料提高 20. 47% 的热量，可节省 2. 14 t· h － 1的烟煤量，以及镍铁制品熔化与炉渣的分离损耗热 量约占 13. 9% ． 通过炉渣成分表可知，配料中镍铁成 分已大部分被还原，而 SiO2 和 Cr2 O3 受无烟煤量和本 身化学性相对稳定少量反应． 在矿热炉中，随炉渣排 放损失热量份额最大． 饼图显示窗口仅以干燥筒的物质流和能量流计算 为例． 图 8 为干燥筒中进料量饼图和出料量饼图． 在 饼图中，可清晰地看出各成分在干燥筒进料量中所占 的比例，为实际生产中物料和烟煤的输入量提供参考 依据; 出料量中，只包含物料输出量和烟气释放量，而 物料输出量所占份额小于烟气释放量，是因为物料中 水分的蒸发和燃烧所生成的烟气，使得烟气比例增加 而物料比例减少． 图 9 为干燥筒中输入热量和输出热 量饼图． 从图中可清晰地看出输入热量和输出热量中 各自比例份额，其中由烟煤燃烧和余热烟气提供的大 部分热量用来蒸发物料中的水分而损耗大部分热量． 依据物质流计算考虑降耗，以生产 12 t·h － 1镍铁产 品中 Ni 的质量分数 12% 为指标计算其炉渣量、炉渣 中 Ni 和 Fe 的质量分数分别为 80. 56 t·h － 1、0. 09% 和 16. 97% ，若镍铁产品中含 Ni 量 指 标 为 10% ( 或 14% ) ，则炉渣量、炉渣中 Ni 和 Fe 含量分别为 65. 19 t· h － 1 ( 95. 94 t ·h － 1 ) 、0. 1% ( 0. 09% ) 和 14. 84% ( 18. 42% ) ，由此可知随镍铁产品中 Ni 含量的增加，炉 渣量将增加，炉渣中 Ni 含量降低，Fe 含量升高，将导 致炉渣量增多和损失到炉渣中的铁增多; 计算中另一 项指标为原料红土矿 Ni 的质量分数1. 65% ，且同样生 · 468 ·