V为风量,单位:Nm³/min;
O2b为鼓风中的氧元素转换成氧气的量;
Qb为鼓风有效热量,单位:kJ/kmol
Qb=Q风 Q燃-Q水
Q风为鼓风显热,单位:kJ/kmol;Q燃碳素燃烧放热,单位 kJ/kmol;Q水水煤气分解反应吸热:单位 kJ/kmol,各项热量计算方法可参考第二热平衡计算方法。
2.6 P点纵坐标
P点在直线UV上,可以先求解UV方程式:
V点横坐标:xv=1 ;V点纵坐标:
,Qr为高温区其他耗热项,Qr=qb×yb-qd×yd;
U点横坐标:xu=0 ;纵坐标yu=-yf
所以UV线:y=(yf yv)x-yf,将xp带入UV即可求得P点纵坐标。
2.7 W点
W点的横坐标wA代表在1000℃左右,高炉内FeO CO=Fe CO2反应完全达到平衡时气相中的O/C,在该条件下下,CO2的含量一般为29%,所以xA=1.29,该点在不考虑动力学条件的反应平衡点,在实际高炉内上升的煤气与下降的炉料不可能完全充分接触,所以W点是不可能超过的点;W点的纵坐标为该温度下浮氏体的含量,一般取1[1]。
W点纵坐标:yw=1;
W点横坐标:xw=1 CO2*×(1-α) H2O*×α;
其中:CO2*,H2O*为一氧化碳间接还原浮氏体,氢气还原浮氏体,方程平衡时二氧化碳、水蒸气的体积分数,按1000摄氏度时计算,分别取0.29、0.42;
α为氢气占还原气体(碳素燃烧、直接还原、非铁元素还原与脱硫产生的一氧化碳以及炉内存在的氢气,量化为产生吨铁)的体积分数;
∑H2料为高炉入炉的总氢量,单位m3/tFe。
2.8 理想操作线PW与理想碳比
根据P点、W点的坐标可以求得离线操作线,这里不做赘述,假设理想操作线方程为Y=a`X b` ,类似实际碳比求解方法可得理想碳比:
B点之前O/C小于1,即高炉炉顶煤气中没有出现CO2,代表高炉内的直接还原发生情况,yB代表高炉直接还原度,高炉直接还原度越高,yB越大。
U点代表高炉中非铁元素的还原带入的氧,即yU为生铁中Mn、P、Si、S等元素的还原形成CO带入的氧,与生铁中Si、Mn、P、S的含量有关,生铁成分中Si含量越高,则yU越大。