高炉物料平衡(material balance of blast furnace) 指高炉冶炼单位生铁消耗的原燃料和风量等于产出的生铁、炉渣、煤气和炉尘等的总和。它是计算分析高炉炼铁过程的重要手段之一。以物质不灭定律为基础，应用生产高炉的原燃料成分、消耗量、鼓风参数和冶炼产物(生铁、炉渣、煤气、炉尘等)的数量和成分进行计算，并用以确定：各种元素在产品中的分配情况}冶炼形成的渣量和煤气量；吨铁消耗的实际风量和送风系统的漏风率；直接还原消耗的碳量和直接还原度；氢参与还原情况等。通过计算分析高炉生产情况，发现问题，寻求改进措施，提出一些控制高炉冶炼的参数供操作者调节炉况参考。而且物料平衡是高炉热平衡计算的基础。通常把设计高炉的物料平衡计算称为高炉配料计算。计算分析的可靠性在于计算方法是否科学和原始资料是否准确，实测或根据生产经验选定的数据是否符合实际状况等。在生产中产生误差较大的是各种成分分析和投入及产出的计量。所以在进行物料平衡计算前常要校核和调整原燃料成分和消耗量，产品的成分和产出量，特别是生铁损耗。有的需要进行多次实测，例如各类秤的误差、取样和化验的误差等。基于这些原因，在实际编制物料平衡过程中，有时将各种元素平衡计算改为焦炭、矿石和熔剂单耗量验算，然后以验算所得消耗量作为物料平衡计算的依据。
物料平衡计算以每吨生铁为计算基准单位。各种物料的组分重量常取kg mol量的近似值，例如Fe，FeO，Mn，CO2分别取56、72、55和44等。为计算方便常将消耗的物料算出其干重和带入的水分：干重一湿重(1—水分)；水分—湿重×(湿分%)，然后以干重作为计算依据。
渣量计算实际生产中炉渣在高炉旁冲成水渣，渣量无法称量，一般通过造渣氧化物平衡计算出实际渣量。因氧化钙在高炉内不还原，而且化验误差最小，所以渣量(kg／t生铁)，都是按CaO平衡算得：。式中CaO料为炉料带入高炉的CaO总量，kg／t生铁；CaO尘为进入炉尘的CaO量，kg／t生铁；(CaO)为渣中CaO含量，小数。
元素的分配比和回收率 (还原率)根据各元素的平衡计算可得到它们进入生铁和炉渣的数量[Me]和(Me)Me，按等求得元素的分配比。然后再按ηFe=1/（1+uLFe），ηMn=1/（1+uLMn）等求得备元素的回收率(u—渣量，kg／t；L—元素分配比)。
煤气量和风量高炉冶炼过程中进入炉顶煤气的元素有碳(C)、氧(O)、氮(N)和氢(H)，根据其
中任何二元素的平衡方程式就可以算出冶炼中实际入炉风量(Vm)和产生的炉顶煤气量(V煤)。由于还原生成的H2O还无法通过化验测得，所以一般将O平衡和H平衡二式联立消除H2O还，而得出无H2O还的O平衡方程式：
联解[C、O]、[C、N]或[O、N]得出三组计算风量和煤气量的计算式：
式中CO2、CO、H2、N2、CH4为炉顶煤气中各组分的体积百分含量；O料、H料、N料为从炉料组分中进入炉顶煤气中的氧、氢、氮量，kg／t；O喷、H喷、N喷为从喷吹燃料进入炉顶煤气的氧、氢、氮量，kg／t；w为干风中的氧含量，%；C气化为全部气化碳量，即炉料和喷吹燃料带入的元素状态和化合物状态的碳进入炉顶煤气的部分，kg／t；V煤为冶炼lt生铁所消耗的风量和形成的炉顶煤气量，m3／t。如果原料成分和煤气成分分析都准确，原燃料消耗的计量也没有误差，用[C、O]、[C、N]和[O、N]三种组合联解所得结果应是相同的。但在实际生产中计量误差总是存在的。而炉顶煤气成分用球胆取样和用传统的奥氏气体分析仪分析的结果误差很大(例如用现代气相谱仪分析炉顶煤气证明，炉顶煤气中不存在CH4，而奥氏分析仪分析结果中总是有0.5～1.0%CH4)。这样三种组合联解所得的y风和y煤差别也就必然存在，有时这种差别还相当大。大量的生产实践和研究分析表明，在用现代气相谱仪分析炉顶煤气时用[c、N]组合联解最简便，而用球胆取样奥氏分析仪分析时用[C、O]组合联解较好。计算出煤气量和风量后，还可以对[C、0]中的氮平衡、[C、N]中的氧平衡和[O、N]中的碳平衡进行计算，观察它们的误差，检验用何种组合联解误差最小，选择其中较为可靠的ym和y煤，作为后续计算的依据。计算所得的风量和煤气量均为体积量，m2／t生铁，编制物料平衡表时要用重量G风一γ风V风，kg／t；G煤气一γ煤气•V
煤；式中γ风为干风比密度为干煤气比密度。
还原消耗H2量和生成的H2O还量 是按高炉内H2的平衡求出的：
。由于在还原过程中1molH2还原氧化铁生成1molH2O还，因此通过氢平衡算得的还原消耗H2还量，也就是还原生成的H2还。换算成重量为。
物料平衡表物料平衡计算的最终汇集，其中收入项为焦炭、喷吹燃料、含铁矿石(烧结矿、球团矿、天然生矿等)、熔剂(石灰石和白云石)、干风量和风中水分，有时还有一些附加物料例如锰矿、废铁等；支出项有生铁、回收铁(即沟铁等)、炉渣、干煤气、煤气中还原生成的水分和炉料带入的水分、炉尘以及平衡误差等项。典型的物料平衡见表。
为了分析的需要和为编制热平衡打基础，在物料平衡计算中还要计算铁的直接还原度rd，高炉直接还原度风，c0利用率驰o，氢利用率阳。以及进入间接还原区时的煤气成分等。
风口前燃烧的碳量 C风—V风/v风，kg／t；式中v风为燃烧1kg碳消耗的风量m3／kg，v风
=0.9333／(1—ψ)w+0.5。由此就可以估算焦炭在风口前的燃烧率(C风—0.85C喷)／KC固×100%，式中0.85C喷为喷吹燃料中碳在风口前燃烧的数量，统计表明喷吹煤粉在风口前的燃烧率在85%左右；K为焦比，kg／t，C目为焦炭含的固定碳量。
还原过程夺取的氧量和消耗的碳量还原过程夺取的氧量包括了铁氧化物还原到金属铁的氧，少量元素还原中的氧，熔剂分解出来的CO2参与溶损反应形成cO时夺取的氧以及脱硫反应中碳夺取的氧的总和OR=OFe+OSi，Mn，P+OS+O镕。铁氧化物还原中夺取的氧量分为两部分：直接还原中碳夺取的和间接还原中CO和H2夺取的。而间接还原中H。夺取的氧量为还原消耗的氢量的一半，也就是OiH2=H2还／2，m3／t；CO夺取的氧量可以从煤气中CO转化为CO2的数量算出，CO2i一COi=V煤CO2—CO2熔。由于1molCO在还原过程中夺取半个mol的氧转化为lmolCO2，因此间接还原夺取的氧量Oi=1／2CO2i+OiH2。这样铁直接还原过程中夺取的氧量OdFe=OR—O Si，Mn，P—Os—O熔—Oi。
还原过程消耗的碳量由铁直接还原、少量元素直接还原、脱硫以及熔剂中CO。参与溶损反应等消耗的碳组成。这样铁直接还原耗碳为CdFe=C气化—C风—CdSi，Mn，P，S—1.5 C镕CO2—C焦挥，式中C气化为计算煤气量时所用气化碳量，kg／t；C风为风口前燃烧的碳量，kg／t；CdSi，Mn，P，S为少量元素还原和脱硫耗碳，CdSi，Mn，P，S=[Si%]×10×8/24+[Mn%]×10×12/55+[P%]×10×60/62+u(s)×12/32，kg／t；C熔CO2为石灰石分解出来的CO2参与溶损反应耗碳C熔CO2=2ψCO2CO镕×12/44；C焦挥为焦炭挥发分中CO、CO2、CH4所含碳量。
铁直接还原度rd按CdFe计算；按OdFe计算式中Fe还为生铁中从氧化铁中还原的铁，也就是lt生铁中所含的Fe量扣除废铁带入的Fe量，kg／t。在分析和计量都准确，计算可靠的情况下，两种方式计算的ra应相同，实际上总是有误差，这也是检查分析准确程度的手段之高炉直接还原度按还原过程中夺取氧量计算Rd=Od／OR=1—(Oi／OR)。
高炉
进入间接还原区的煤气量和成分
进入间接还原区的煤气量为CO、H2和N2的和，而其成分则是CO，H2，N2量除以总和
该文章转自[成都钢铁网]：baike.cdgtw/2008/1220/864.html
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