高爐煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

第 i 頁 生產(chǎn) 480 萬噸生鐵 其中煉鋼生鐵 85 鑄造生鐵 15 的高爐煉鐵車間工藝設(shè)計(jì) 專 業(yè) 冶金工程專業(yè) 姓 名 張 瓊 指導(dǎo)老師 王 苗 設(shè)計(jì)總說明 鋼鐵廠一般是指具有煉鐵 煉鋼及軋鋼的完整生產(chǎn)周期的冶金工廠 高爐煉鐵車間是 為煉鋼提供原材料的車間組織 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 480 萬噸生鐵 其中煉鋼生鐵 85 鑄造生鐵 15 的高爐煉鐵車間工藝設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括高爐配料計(jì)算 高爐本體設(shè)計(jì) 料運(yùn)系 統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 高爐爐頂設(shè)備設(shè)計(jì) 高爐鼓風(fēng)機(jī)的選擇 熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)計(jì)算 渣鐵處理系統(tǒng)及 煤氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其車間平面布置等幾大部分 并對(duì)部分工藝流程進(jìn)行了說明 本設(shè)計(jì)涉及到的計(jì)算部分為高爐配料計(jì)算 高爐內(nèi)型計(jì)算 高爐砌磚計(jì)算以及鼓風(fēng)機(jī) 和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的相關(guān)計(jì)算 其中高爐設(shè)計(jì)部分和熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)部分是本次設(shè)計(jì)的主要部分 本設(shè)計(jì)涉及到的設(shè)備選擇包括高爐設(shè)備的選擇 高爐供料系統(tǒng)的設(shè)備選擇 鼓風(fēng)機(jī)的 選擇 渣鐵處理系統(tǒng)及煤氣處理系統(tǒng)設(shè)備選擇 關(guān)鍵詞 高爐 熱風(fēng)爐 工藝設(shè)計(jì) 設(shè)備 第 ii 頁 DESIGNDESIGN A A BLASTBLAST FURNACEFURNACE IRONMAKINGIRONMAKING PROCESSPROCESS WORKSHOPWORKSHOP WITHWITH ANNUALANNUAL OUTPUTOUTPUT OFOF 3 23 2 MILLIONMILLION TONSTONS OFOF PIGPIG IRONIRON OF OF WHICHWHICH 85 85 ISIS STEEL MAKINGSTEEL MAKING PIGPIG IRON IRON ANDAND 15 15 ISIS CASTCAST IRONIRON Specialty MetallurgicalSpecialty Metallurgical EngineeringEngineering Name zhangName zhang qiongqiong Director wangDirector wang miaomiao DesignDesign GeneralGeneral InformationInformation Steel is generally refers to a iron steel rolling and complete production cycle of metallurgical plants Blast furnace steelmaking provide raw materials for workshop is the workshop The graduation design for the design of a topic of iron 4 8 million tons of iron and steel 15 iron casting 85 of the blast furnace process design the design workshop the main task of the blast furnace body design calculation ingredients system design blast furnace roof equipment design selection of air blower blast design calculation slag processing system and gas processing of iron and workshop layout design system and on the part of the process The part of the BF includes the BF internal size calculation the brick design cooling system and BF construction design etc The heat stove part inclube calculation of the thermic transfor of the heat stove the construction design calculation of blower machine These two parts are the main parts of the ironmaking design The other process includes the slag and hot meatal treating system air balst and blowing system off gas treating system and the layout for 第 iii 頁 transportation in the plant area Key words blast furnace calorifier technological design equipment 目目 錄錄 前前 言言 1 1 高爐配料計(jì)算高爐配料計(jì)算 2 1 1 原始資料 2 1 1 1 礦石的選配 3 1 2 原始資料的整理 4 1 3 冶煉條件的確定 5 1 4 物料平衡 10 1 4 1 根據(jù)碳平衡計(jì)算風(fēng)量 11 1 4 2 煤氣的成分和數(shù)量計(jì)算 12 1 4 3 料平衡表的編制 14 1 5 熱平衡 15 1 5 1 計(jì)算熱量收入項(xiàng) 16 1 5 2 計(jì)算熱量支出項(xiàng) 16 1 5 3 根據(jù)以上計(jì)算列出熱量平衡表 20 1 5 4 高爐熱工指標(biāo)的分析 20 2 2 高爐本體設(shè)計(jì)高爐本體設(shè)計(jì) 21 2 1 高爐內(nèi)型相關(guān)計(jì)算 21 2 2 高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì) 23 2 2 1 爐底 23 2 2 2 爐缸 24 2 2 3 爐腹 24 2 2 4 爐腰 24 2 2 5 爐身 25 2 3 高爐爐殼和高爐基礎(chǔ) 29 2 3 1 高爐爐殼 29 2 3 1 1 高爐爐殼的作用 29 2 3 2 1 高爐爐殼厚度的選擇 29 2 3 2 高爐基礎(chǔ) 30 2 3 2 1 高爐基礎(chǔ)的作用 30 2 3 2 2 高爐基礎(chǔ)的選擇 31 2 4 爐體設(shè)備 31 2 4 1 爐體冷卻設(shè)備 31 2 4 2 風(fēng)口水套 32 2 4 3 鐵口套 32 第 iv 頁 2 4 4 爐喉鋼磚 32 2 4 5 爐頂保護(hù)板 33 3 3 料運(yùn)系統(tǒng)計(jì)算及裝料布料設(shè)備料運(yùn)系統(tǒng)計(jì)算及裝料布料設(shè)備 34 3 1 貯礦槽 34 3 1 1 平面布置 34 3 1 2 槽上運(yùn)輸方式 34 3 1 3 儲(chǔ)礦槽工藝參數(shù) 34 3 1 4 槽下供料 34 3 2 料坑設(shè)備 34 3 3 碎焦運(yùn)送設(shè)施 35 3 4 上料設(shè)備 35 4 4 高爐鼓風(fēng)機(jī)的選擇高爐鼓風(fēng)機(jī)的選擇 36 4 1 高爐鼓風(fēng)量及鼓風(fēng)壓力的確定 37 4 1 1 高爐入爐風(fēng)量 37 4 1 2 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量 37 4 1 3 高爐鼓風(fēng)壓力 37 4 2 高爐鼓風(fēng)機(jī)能力的確定 37 4 2 1 大氣狀況對(duì)高爐鼓風(fēng)的影響 37 4 2 2 鼓風(fēng)機(jī)工況的計(jì)算 38 4 3 高爐鼓風(fēng)機(jī)的工藝過程 40 5 5 熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐 41 5 1 計(jì)算的原始數(shù)據(jù) 41 5 2 燃燒計(jì)算 42 5 2 1 煤氣成分換算 42 5 2 2 煤氣發(fā)熱值計(jì)算 42 5 2 3 燃燒 1 標(biāo)米 煤氣的空氣需要量 42 5 2 4 燃燒 1 標(biāo)米 煤氣生成的煙氣量白分組成 43 5 2 5 理論燃燒溫度和實(shí)際燃燒溫度計(jì)算 44 5 3 熱平衡計(jì)算 45 5 3 1 計(jì)算鼓風(fēng)從 80 提高到 1150 所增加的熱含量 45 5 3 2 加熱 1 標(biāo)米 鼓風(fēng)需要的煤氣量 45 5 3 3 煤氣消耗量及煙氣量 46 5 4 蓄熱室熱工計(jì)算 47 5 4 1 熱工計(jì)算的原始條件 48 5 4 2 蓄熱室各部位的煙氣及鼓風(fēng)溫度 49 5 4 3 蓄熱室面積及各段磚格子高度的計(jì)算 50 5 4 4 蓄熱室面積及蓄熱室各段高度的調(diào)整 51 5 5 熱風(fēng)爐的蓄熱面積指標(biāo) 51 6 風(fēng)口平臺(tái)及風(fēng)口平臺(tái)及渣渣鐵處理鐵處理系系統(tǒng)統(tǒng) 53 第 v 頁 6 1 風(fēng)口平臺(tái)和出鐵場布置 53 6 1 1 鐵口及出鐵場數(shù)目的確定 53 6 1 2 渣 鐵溝及其流嘴布 置 54 6 2 風(fēng)口平臺(tái)和出鐵場設(shè)備 54 6 2 1 泥炮 54 6 2 2 開鐵口機(jī) 55 6 2 3 堵渣口機(jī) 55 6 2 4 爐前吊車 55 6 2 5 鐵水罐車 56 6 2 6 渣罐車 56 6 3 風(fēng)口平臺(tái)和出鐵場結(jié)構(gòu) 57 6 3 1 風(fēng)口平臺(tái) 57 6 3 2 出鐵場 57 6 4 鐵水處理 57 6 5 渣的處理 58 7 高爐煤氣處理系統(tǒng)高爐煤氣處理系統(tǒng) 59 7 1 工藝流程 59 7 2 煤氣除塵設(shè)備 59 7 2 1 粗除塵設(shè)備 重力除塵器 59 7 2 2 精細(xì)除塵設(shè)備 布袋除塵器 60 7 2 3 脫水器 61 7 3 煤氣除塵系統(tǒng)附屬設(shè)備 61 7 3 1 粗煤氣管道 61 7 3 2 調(diào)節(jié)閥組 61 7 3 3 煤氣遮斷閥 62 7 3 4 煤氣放散閥 62 8 高爐噴吹煤粉系統(tǒng)高爐噴吹煤粉系統(tǒng) 63 8 1 噴煤系統(tǒng) 63 8 2 噴吹工藝 63 8 3 主要設(shè)備 64 8 3 1 混合器 64 8 3 2 分配器 64 8 3 3 噴煤槍 64 8 3 4 噴氧槍 64 9 部分車間布置與總圖運(yùn)輸部分車間布置與總圖運(yùn)輸 65 9 1 車間平面布置 65 9 2 廠區(qū)選擇 65 65 9 3 總圖運(yùn)輸 65 第 vi 頁 10 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 66 致致 謝謝 67 專題專題 高爐冶煉低硅生鐵的主要工藝措施高爐冶煉低硅生鐵的主要工藝措施 79 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié) 對(duì)每個(gè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和 以后的工作實(shí)踐能力都會(huì)有很大的幫助與提高 畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了更好地將理論 和實(shí)踐結(jié)合起來 達(dá)到學(xué)以致用的目的 本設(shè)計(jì)說明書是編者赴陜西省漢中鋼 鐵集團(tuán)有限公司實(shí)習(xí)后 經(jīng)王苗老師悉心指導(dǎo)的年產(chǎn) 480 萬噸生鐵的高爐的工 藝設(shè)計(jì)說明書 本設(shè)計(jì)參照了近年來國內(nèi)外煉鐵工藝方面的資料 本設(shè)計(jì)說明書著重以工藝角度論述生鐵冶煉工藝所涉及的基本流程和主要 設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) 工作原理設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法 本設(shè)計(jì)說明書的設(shè)計(jì)原則是 擬建兩座高爐其中每座高爐有效容積 1807m3 盡可能采用通用的工藝和技術(shù) 關(guān)鍵工藝裝備水平達(dá)到國家同類型高爐水平 本設(shè)計(jì)說明書主要包括高爐配料 計(jì)算 高爐本體設(shè)計(jì) 料運(yùn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 高爐爐頂 高爐鼓風(fēng)機(jī) 內(nèi)燃式熱 風(fēng)爐 渣鐵處理系統(tǒng)及煤氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等幾大部分 同時(shí)對(duì)煉鐵的其他工藝 流程式進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明 其中高爐配料計(jì)算 先從原料入手 對(duì)各種原料的化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行成分 處理 接著進(jìn)行高爐配料計(jì)算 包括產(chǎn)品方案的確定 對(duì)物料平衡的計(jì)算 生 鐵爐渣性能指標(biāo)的計(jì)算及校核等 高爐部分包括高爐的選型及高爐內(nèi)型的計(jì)算 配磚的計(jì)算 冷卻設(shè)備及本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等 熱風(fēng)爐部分包括熱工計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 這兩部分作為煉鐵設(shè)計(jì)的主體部分 其它工藝流程包括出鐵場的設(shè)計(jì) 渣鐵處理系統(tǒng) 高爐鼓風(fēng)機(jī) 煤氣處理 系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及主要設(shè)備的選型 車間平面布置及總圖運(yùn)輸方案 以聯(lián)合企 第 頁 業(yè)為背景 盡量使車間布置趨向合理 本設(shè)計(jì)說明書附有高爐磚量圖 熱風(fēng)爐剖面圖 車間平面布置圖各一張 由于編者缺乏實(shí)作和經(jīng)驗(yàn) 如有疏忽和錯(cuò)誤 還望見諒和批評(píng)指正 1 高爐配料計(jì)算 1 1 原始資料 配料計(jì)算所需的鐵礦石 爐塵 及噴吹物的整理成分見表 1 1 表 1 2 表 1 3 表 1 4 表 1 5 表 1 1 球團(tuán)礦和燒結(jié)礦的化學(xué)成分 類 型 TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 燒 結(jié) 礦 57 127 256 37 11 4 6 3 102 460 0410 072 球 團(tuán) 礦 62 1 11 3 8 9 842 742 742 740 040 0081 47 表 1 2 塊礦的化學(xué)成份 TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 58 652 283 712 210 612 090 100 1771 54 表 1 3 焦炭工業(yè)分析表 固定炭灰份揮發(fā)份硫合計(jì)游離水 87 469 941 170 871003 2 表 1 4 焦炭灰份分析表 MgOSiO2Al2O3P2O5CaOFe2O3SO3FeO合計(jì) 焦炭0 9549 9934 090 373 020 881 249 46100 第 頁 煤粉1 0348 3135 820 303 682 980 936 95100 表 1 5 焦炭揮發(fā)份成分 CO2COH2CH4N2合計(jì) 34 237 86418100 表 1 6 煤粉成分 CAd 灰份 SH2O合計(jì) 80 088 00 4 04 0 267 62100 表 1 7 生鐵成分表 SiMnPCFeS合計(jì) 0 320 940 1454 0194 550 035100 表 1 8 爐渣成分表 MgOSiO2Al2O3BaOCaOFeOS 2MnO合計(jì) 8 1436 139 933 72 38 9 1 0 900 931 34100 表 1 9 爐頂煤氣成分表 CO2COH2CH4N2合計(jì) 17 125 31 30 655 7100 表 1 10 爐塵分析表 第 頁 1 1 1 礦石的選配 高爐使用多種礦石冶煉時(shí) 應(yīng)根據(jù)礦石的供應(yīng)量及爐渣成分和渣量的要求 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?本設(shè)計(jì)選用 75 的燒結(jié)礦和 15 的球團(tuán)礦 10 的塊礦 為 計(jì)算方便 求出混合礦的成分 計(jì)算時(shí)看作單一礦石 在選配礦石時(shí) 應(yīng)注意檢查礦石 含磷量不得超過生鐵含磷量 冶煉鑄鐵時(shí)還應(yīng)檢查礦石含錳量是否滿足生 鐵的要求 否則應(yīng)加錳礦 注 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 75 15 10 1 1 2 原始資料的整理 配料計(jì)算所需的鐵礦石 熔劑等的整理成分如下表 1 11 表 1 11 原料整理后的成分 TFePSFeOFe2O3SiO2CaO 燒結(jié)礦57 120 0720 046 7168 135 6110 22 球團(tuán)礦62 10 0080 0411 3876 13810 143 14 塊礦58 650 1770 102 2881 324 012 61 混合礦57 120 07290 0236 9770 656 138 40 TFePSFe2O3FeOCaOSiO2Al2O3MnOMgOBaO 固 C燒損 合 計(jì) 重 力 塵 41 420 040 4051 457 018 308 612 611 121 970 8417 6415 78100 文 氏 塵 44 670 040 4056 627 038 248 632 111 032 030 9012 9714 6100 第 頁 溶劑 0 0140 012 1 6252 78 碎鐵85 00 9 00 1 3 冶煉條件的確定 根據(jù)冶煉鐵種和原燃料成分 除確定礦石的配比外 尚需要定爐渣堿度 焦比 噴物數(shù)量 塵 鐵成分與各種元素在渣鐵中的分配比 1 各種元素在爐渣 煤氣 和生鐵中的分配比如下表 1 12 表 1 12 各種元素在爐渣 煤氣 和生鐵中的分配比 產(chǎn)品FeMnPS 生鐵0 9970 701 000 02 爐渣0 0030 3000 98 煤氣0 05 2 預(yù)定生鐵成分 見表 1 13 表 1 13 預(yù)定生鐵成分 SiPCFeS合計(jì) 0 320 1454 0194 550 035100 00 3 燃料使用量的假定 濕焦比為 480kg 噸鐵 焦炭與噴吹燃料中總碳量的 1 2 與 H2生成 CH4 煤粉噴吹量為 150 kg 噸鐵 碎鐵使用量為 30 kg 噸鐵 選擇的爐渣堿度 CaO SiO2 1 1 冶煉強(qiáng)度 i 1 6 2 2 噸焦 立方米 晝夜 熱風(fēng)溫度 t 1150 鼓風(fēng)濕度 1 MgOAl2O3P2O5S 2MnO燒損合計(jì) 2 632 040 150 02 100 00 2 992 990 0180 021 473 094100 00 0 862 340 4050 051 544 585100 00 2 512 030 1560 0230 370 923100 00 1 321 320 030 0342 90 100 00 3 00 3 00100 00 第 頁 爐塵吹出量為 20 kg 噸鐵 直接還原度 d 0 45 爐頂煤氣溫度 tr 150 4 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石的量 k Q tzachjme k FeFeFeFeFe Fe 546 0 55 71 0946 0 85 55 7 159 0088 0 7 111 0994 0 968 0 4804142 0 20 997 0 003 0 5 945 5 945 546 0 054 0 021 0 0404 0 150 668 1 式中 石的需要量 kg t 鐵 k Q 進(jìn)入生鐵的鐵量 kg t 鐵 t Fe 進(jìn)入爐渣的鐵量 kg t 鐵 za Fe 進(jìn)入爐塵的鐵量 kg t 鐵 ch Fe 焦炭帶入的鐵量 kg t 鐵 j Fe 煤粉帶入的鐵量 g t 鐵 me Fe 礦石的含鐵量 kg t 鐵 k Fe 5 據(jù)氧化鈣的平衡求石灰石的需要量 L Q 22222 2 kjmeSich ee SioSioSioSioSioR CaOR Sio 2 kjmech ee CaOCaOCaOCaO CaOR SiO 1668 0 0645 480 0 968 0 0994 0 4999 30 0 09 150 0 0404 0 4 831 3 2 60 28 15 0 0861 1 1 第 頁 1668 0 0753 480 0 968 0 0994 0 0302 20 0 083 0 5278 1 1 0 0162 56 98 式中 熔劑的需要量 kg t 鐵 L Q 礦石所帶入的 SiO2量 kg t 鐵 2 kSio 礦石所帶入的 CaO 量 kg t 鐵 kCaO 焦炭所帶入的 SiO2量 kg t 鐵 2 jSio 焦炭所帶入的 CaO 量 kg t 鐵 jCaO 煤粉所帶入的 SiO2量 kg t 鐵 2 meSio 煤粉所帶入的 CaO 量 kg t 鐵 meCaO 還原硅所消耗的 CaO 量 kg t 鐵 2 SiSio 爐塵所帶走的 SiO2量 kg t 鐵 2 chSio 爐塵所帶走的 CaO 量 kg t 鐵 chCaO 熔劑中 SiO2含量 eCaO 熔劑中 CaO 含量 2 eSiO 爐渣堿度 R 在計(jì)算時(shí)要考慮機(jī)械損失 一般原料機(jī)械損失列于下表 1 17 表 17 原燃料的機(jī)械損失 原 燃料機(jī)械損失 礦 石 熔 劑 焦 炭 2 1 1 每噸生鐵原燃料的實(shí)際消耗量見下表 1 18 表 1 18 生鐵原燃料的實(shí)際消耗量 原 燃料理論消耗量 Kg t 機(jī)械損失 水分 實(shí)際消耗量 Kg t 混 合 礦 石 灰 石 焦 炭 碎 鐵 1668 56 98 464 64 30 2 1 13 2 1702 04 57 56 485 01 30 總 計(jì)2219 622274 61 第 頁 6 爐渣成分和數(shù)量的計(jì)算 進(jìn)入爐渣的全部硫量 mchtmejLkza SSSSSSSS 1668 0 00034 56 98 0 00012 480 0 968 0 0087 480 0 968 0 0994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 80 0 35 20 0 004 1668 0 00034 56 98 0 00012 480 0 968 0 0087 480 0 968 0 0 994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 80 0 05 4 56 Kg 進(jìn)入爐渣的 FeO 量 Fe 945 5 3 66kg za Fe 72 56 0 003 0 997 72 56 進(jìn)入爐渣的 SiO2量 chSimejkza SiOSiOSiOSiOSiOSi 22222 1668 0 0645 480 0 968 0 0994 0 4999 150 0 0404 0 4831 30 0 09 3 2 60 28 20 0 0861 126 08 進(jìn)入爐渣的 CaO 量 ch CaOCaOCaOCaOCaO Lmejza 1668 0 0665 480 1 0 032 0 0994 0 302 0 150 0 0404 0 0368 0 5278 56 98 20 0 083 141 04kg 進(jìn)入爐渣的 MgO 量 ch MgOMgOMgOMgOMgO Lmejza 1668 0 0665 480 0 968 0 0994 0 0095 30 0 150 0 0 404 0 0103 56 98 0 0132 20 0 0197 第 頁 32 22 進(jìn)入爐渣的 Al2O3量 ch OAlOAlOAlOAlOAl Lmejza 3 232323232 1668 0 0185 480 0 968 0 0994 0 3409 30 0 03 150 0 0404 0 3582 56 98 0 0132 20 0 0261 49 09 進(jìn)入爐渣的 MnO 量 為 12 46 綜上述計(jì)算 最終爐渣成分列于下表 1 19 表 1 19 爐渣成分與數(shù)量 化學(xué)組成SiO2Al2O3CaOMgOFeO 重量 kg 126 0849 09141 0432 223 66 成分 34 1613 3038 213 380 99 S 2MnO合計(jì) 2 CaO SiO 2 CaOMgO SiO 4 5612 46369 11 1 233 38100 00 1 1 1 37 7 鐵成分的確定 生鐵含磷量的計(jì)算 62 142 100 1000 kJch t PPP P 100 1000 0004 0 20 142 62 0037 0 0994 0 968 0 480000607 0 1668 0 0109 生鐵含硫量的計(jì)算 0 035 生鐵含硅按假定的 0 32 生鐵含錳量 第 頁 1000 100 71 55 zaMnOMnt 12 46 1000 100 71 55 0 96 生鐵含鐵量 94 55 生鐵含碳量 Ct 100 Pt St Sit Mnt Fet 100 00 0 0109 0 035 0 32 0 96 94 55 4 026 故生鐵的最終成分見表 1 20 表 1 20 生鐵的最終成分表 SiMnSPCFe合計(jì) 0 320 960 0350 1094 02694 55100 00 計(jì)算結(jié)果與預(yù)定基本符合 1 4 物料平衡 1 4 1 根據(jù)碳平衡計(jì)算風(fēng)量 1 風(fēng)口前燃燒的總碳量 爐料帶入的碳量可按下式計(jì)算 chmejLu CCCC 480 1 0 032 0 8746 150 0 7573 0 20 0 1764 516 44kg 式中 爐料帶入的碳量 Lu C 焦炭帶入的碳量 j C 煤粉帶入的碳量 me C 爐塵帶走的碳量 ch C 生成甲烷的碳量 516 44 0 012 6 20 溶于生鐵的碳量 Ct Ct 1000 4 026 1000 40 26kg 碎鐵帶入的 C 量 Cm 30 0 03 0 9 第 頁 還原錳消耗的碳量 CMn 0 96 12 55 2 09kg 還原硅消耗的碳量 CSi 3 22 74kg 24 28 還原鐵消耗的碳量 CFe 945 5 30 0 85 0 45 88 71kg 56 12 還原磷消耗的碳量 CP 0 1091 05kg 60 62 則直接還原消耗的碳量 Cd 94 55Kg 風(fēng)口前燃燒的量 Cf Clu Cd CCH4 Ct 516 44 94 55 6 20 40 26 0 9 376 33 2 風(fēng)量的計(jì)算 鼓風(fēng)中氧的濃度可按下式計(jì)算 N氧氣 0 21 1 0 5 0 21 1 0 01 0 5 0 01 0 2129 式中 N氧氣 鼓風(fēng)中的氧的濃度 鼓風(fēng)中水分 風(fēng)口前談燃燒時(shí)的需氧量 c O 2 3 24 351 122 4 22 33 376 122 4 22 mCf 其中煤粉供氧 3 2 311 6 0601 0 32 4 22 150mO me 則由鼓風(fēng)供氧 351 24 6 311 344 929 2 2 2 fcme OOO 3 m 則每噸生鐵需要風(fēng)量 包括噴煤粉所用的壓縮空氣量 3 2 2 15 1620 2129 0 429 344 m NO O V f f 1 4 2 煤氣的成分和數(shù)量計(jì)算 1 甲烷的計(jì)算 第 頁 由燃料碳素生產(chǎn)的甲烷 CH4 573 11 12 4 22 20 6 3 m 焦炭揮發(fā)分中的甲烷 CH4 304 0 16 4 22 04 0 0117 0 968 0 480 3 m 則進(jìn)入煤氣中的甲烷為 CH4 877 11304 0 573 11 3 m 2 氫量的計(jì)算 由鼓風(fēng)中分解的氫 H2 f Vf 氫氣 1620 15 0 01 16 2015 3 m 焦炭揮發(fā)分有機(jī)物中的氫 H2 j 480 0 968 0 0117 0 06 11 2 3 653 3 m 在噴吹得條件下 一般有 40 的氫參加還原 故氫氣參加還原的總量為 H2 h 09 3140 0 968 58653 3 2015 16 3 m 生成甲烷的氫 H2 11 877 2 23 754 3 m 3 二氧化碳的計(jì)算 Fe2O3還原為 FeO 時(shí) 生成的 CO2為 3 OFekOFe2 m06 178 160 4 22 7625 0 1668 160 4 22 QCO 32 32 FeO 還原為 Fe 時(shí)生成的 CO2為 3 Mt h2 d 2 m45 172 56 4 22 FeFe 4 22 56 H r1CO MfFeO FeFe 灰石分解出的二氧化碳為 3 l2 44 2 1 44 4 22 429 0 98 56 44 4 22 QCO 2 m COk 混合礦分解的二氧化碳為 第 頁 3 kk 2 47 4 44 4 22 00527 01668 44 4 22 QCO 2 m COk 焦炭揮發(fā)中的 CO2 3 j 2 947 0 44 4 22 342 0 0117 0 968 0 480COm 則進(jìn)入煤氣的二氧化碳 3 2 367 36806 17847 4 44 12947 0 45 172COm 4 一氧化碳的計(jì)算 風(fēng)口前燃燒的一氧化碳 3 48 702 12 4 22 33 376 12 4 22 mCCO ff 直接還原生成的一氧化碳 3 49 176 12 4 22 55 94 12 4 22 mCCO dd 焦炭揮發(fā)分中的一氧化碳 3 64 1 28 4 22 378 0 0117 0 968 0 480mCOj 間接還原消耗一氧化碳 3 51 35045 17206 178 32 mCOCOCO FeOOFei 則進(jìn)入煤氣的一氧化碳 CO 702 48 176 49 1 64 350 51 530 10m3 5 氮的計(jì)算 鼓風(fēng)帶入的氮 3 2 12 126779 0 01 0 115 162079 0 1 mVN ff 焦炭帶入的氮 3 2 78 0 28 4 22 18 0 0117 0 968 0 480mN j 煤粉帶入的氮 3 72 0 28 4 22 006 0 150mNme 則進(jìn)入煤氣的氮 第 頁 3 2 62 126872 0 78 0 12 1267mN 綜上計(jì)算煤氣的數(shù)量及成分見表 1 21 表 1 21 煤氣的數(shù)量及成分 化 學(xué) 成 分體 積成 分 CO2368 36716 66 CO530 1023 98 N21268 6257 38 H222 891 04 CH411 8770 54 總 計(jì)2210 854100 00 1 4 3 物料平衡表的編制 1 鼓風(fēng)重量的計(jì)算 1m3鼓風(fēng)的重量為 0 01 18 0 21 1 0 01 32 0 79 1 0 01 28 22 4 1 283kg m3 則全部的鼓風(fēng)重量 1620 15 1 283 2078 65 kg 2 煤氣重量計(jì)算 1m3煤氣重量 3 35 1 4 22 160054 0 20104 0 285738 0 282398 0 441666 0 mkg 則全部煤氣重量 2210 854 1 35 2984 46kg 氫參加還原生成的水為 kg98 24 4 22 18 09 31 則本計(jì)算的物料平衡見下表 1 22 表 1 22 物料平衡表 收入項(xiàng)目數(shù)量 kg支出項(xiàng)目數(shù)量 kg 第 頁 原燃料 鼓風(fēng) 煤粉 2219 62 2078 65 150 00 生鐵 煤氣 爐渣 爐塵 水分 1000 2984 46 69 11 20 00 24 98 總計(jì)4448 27總計(jì)4398 55 絕對(duì)誤差49 72相對(duì)誤差1 10 1 51 5 熱平衡熱平衡 1 5 11 5 1 計(jì)算熱量收入項(xiàng)計(jì)算熱量收入項(xiàng) 1 碳素氧化放熱 C q 碳素氧化為 CO2放熱 2 CO q 碳素氧化產(chǎn)生 1m3CO2的熱量 2 CO q2 412 4 22 7980 17955kJ 碳素氧化為 1m3CO 放熱 CO q CO q2340 4 22 12 2 4 5265kJ 則碳氧化放出的總熱量 17955947 0 47 4 2 441 367 36852654 61 10 530qC 氧化 9075748 95kJ 2 鼓風(fēng)帶入的熱量 風(fēng) q 水汽風(fēng)空氣風(fēng)風(fēng)風(fēng) QVQVVq 2 41150 4576 0 2015 163751 0 2015 1615 1620 2943143 671kJ 3 氫氧化為水放熱 OH2 q 31 09 2581 4 2 OH2 q 337021 818kJ 第 頁 4 成渣熱 爐料的碳酸鹽或磷酸鹽中存在 1 CaO 及 MgO 在高爐內(nèi)生成為 270kcal 混 合礦中呈 Ca3 PO4 2存在的 CaO 為 1668 0 00156 3 56 31 2 16 5 3 078 混合礦中呈 CaCO3形式存在的 CaO 為 1668 0 00923 56 44 19 59 則成渣熱為 270 3 078 19 594 30 826 4 2 14445 27kJ 5 混合礦帶入熱 燒結(jié)礦帶入熱量 N Cat ta 1668 0 60 0 19 400 4 2 319455 36kJ 則冶煉 1t 生鐵的總熱量收入為 9075748 95 2943143 671 337021 818 14445 27 319455 36 12689815 07kJ 1 5 2 計(jì)算熱量支出項(xiàng) 1 氧化物分解吸熱 氧化物分解 q 鐵氧化物分解熱 鐵氧分 q 由于原料是熔劑結(jié)礦 可以考慮其中有 20 FeO 以硅酸鐵 2FeO SiO2 形式存在 其余以 Fe3O4形態(tài)存在 焦炭中 FeO 全部以 2FeO SiO2存在 946 00994 0032 00 1480 2078 00 701668M Fe 硅酸鐵 22 58 68 9358 22 069701668M FeO 四氧化三鐵 18 209 72 160 68 93 43 四氧化三鐵OFe M 262 96909 182 7065 01668M O Fe 32 游離 分解 1 FeO 2FeO SiO2 需要 973 33kcal FeO 的分解熱 22 58 973 33 4 2 92306 72 分解 1 Fe3O4需要 1146 38kcal Fe3O4的分解熱 93 68 209 18 1146 38 4 2 第 頁 1458209 12kJ 分解 1 Fe2O3需要 1230 69kcal Fe2O3的分解熱 969 262 1230 69 4 2 5010016 41kJ 所以鐵氧化物的總分解熱為 92306 72 1458209 12 5010016 41 6560532 25kJ 錳氧化物分解吸熱 錳氧分 q 02 73661000 Mnq 錳氧分 2 4 5 1758100094 0 0 0 69425 58kJ 硅氧化物分解吸熱 硅氧分 q 2 474231000 Siq 硅氧化 19017 73kJ 磷酸鹽的分解吸熱 磷鹽分 q 2 485401000 Pq 磷鹽分 2 485401000 084 0 30129 12kJ 2 脫硫吸熱 1505kcal kg4 19201315149511290 脫 S 消耗的熱量 2 41505 chymejLk SSSSSS 5 258 0 06 1505 4 2 32856 558kJ 所以氧化分解和脫 S 消耗的總熱量 6560532 25 69425 58 19017 73 30129 12 32856 558 6711961kJ 3 碳酸鹽的分解熱 由 CaCO3分解出 1 CO2需要 966kcal 由 MgCO3分解出 1 CO2需要 594kcal 由 MnCO3分解出 1 CO2需要 522kcal 第 頁 混合礦以 MnCO3存在 CO2量 1668 0 05 0 0224 44 71 1 16 混合礦以 CaCO3存在 CO2量 1668 0 0025 1 16 3 01 溶劑中以 CaCO3存在 CO2量 24 41 0 5278 44 56 10 12 溶劑中以 MgCO3存在 CO2量 24 41 0 429 10 12 0 35 所以 碳酸鹽的分解熱 1 16 522 4 2 3 01 10 12 966 4 2 0 35 594 4 2 56687 4kJ 4 水分分解熱 分解 1m3水蒸氣需要 2581kcal 熱量 鼓風(fēng)中水蒸氣的分解熱 1620 15 1 2581 4 2 175627 50kJ 5 噴吹物分解熱 3001502 4q 噴分 189000kJ 6 爐料游離水的蒸發(fā)吸熱 汽 q 1 水由 0 升至 100 吸熱 100kcal 再變?yōu)?100 水蒸氣吸熱 540kcal 共計(jì) 640kcal 480 3 2 640 4 2 41287 68kJ 汽 q 7 鐵水帶走的熱 鐵水 q 270 1000 4 2 1134000kJ 鐵水 q 8 爐渣帶走的熱量 渣 q 369 11 410 4 2 635607 42kJ 渣 q 9 爐頂煤氣帶走的熱量 煤氣 q 干煤氣的熱容量 煤氣干 q 4412 00054 0 3088 00104 0 3156 0 5738 0 3172 0 2398 0 4456 0 1666 0 q 煤氣干 0 337kCal m3 1 415kJ cm3 所以干煤氣帶走的熱量為 第 頁 2210 15 0 337 50 4 2 469386 413kJ 煤氣中水汽帶走的熱 水 q 2 43680 0 100150 09 31 18 4 22 18 q 水 413 707kJ 假定爐塵的比熱為 0 2kCal kg 則爐塵帶走的熱量 塵 q 2 41502 020q 塵 2520kJ 煤氣帶走的總熱量 469386 413 4133 707 2520 476040 12kJ 10 外部熱損失 損失 q 12689815 07 6711961 238 56687 4 175627 50 189000 支出收損失 qqq 41287 68 1134000 635607 42 476040 12 2538859 179kJ 1 5 3 根據(jù)以上計(jì)算列出熱量平衡表 通過以上計(jì)算熱量平衡見表 1 20 表 1 20 熱量平衡表 熱 收 入熱 支 出 項(xiàng) 目kJ 項(xiàng) 目kJ 1 碳素氧化熱9075748 9571 521 氧化物分解6711961 23852 19 2 鼓風(fēng)帶入熱2943143 67123 192 碳酸鹽分解熱56687 40 44 3 氫氧化放熱337021 8182 653 水分分解175627 501 37 4 成渣熱 14445 270 114 噴吹物分解1890001 47 5 爐料帶入熱319455 362 525 游離水帶走熱41287 680 32 6 鐵水帶走熱11340008 82 7 爐渣帶走熱635607 424 94 8 煤氣帶走熱476040 123 70 9 外部熱損失343903 71226 75 共計(jì)12689815 07100 00共計(jì)12859915 07100 00 第 頁 1 5 4 高爐熱工指標(biāo)的分析 1 熱量有效利用系數(shù)的計(jì)算 T K 0 0 T 100K 全部 有效 Q Q 100 07 12689815 12 476040712 343970307 12689815 69 14 2 碳素?zé)崮芾孟禂?shù) Kc 的計(jì)算 100 7980 KC C C M Q 100 4 22 12 33 37644 516 79802 4 95 9075748 56 62 2 高爐本體設(shè)計(jì) 2 1 高爐內(nèi)型相關(guān)計(jì)算 1 實(shí)際年產(chǎn)量 t 8 49015 1 15480 85480萬 2 確定年工作日 365 98 6 360 天 第 頁 日產(chǎn)量 P總 t6590 360 4908000 3 定容積 選定高爐座數(shù)為 2 座 利用系數(shù) 2 2 3 dmt v 高爐容積 3 1807 75 1 48 0 6590 m I kP Vu 4 爐缸尺寸 1 爐缸直徑 則 取 d 9 7mm7 9180732 0 V32 0 d 45 0 45 0 u 校核 5 24 7 9 4 1807 A V 2 u 2 爐缸高度 渣口高度m dNC bP hZ57 1 7 93 758 0 6 1 2 1659027 1 27 1 22 鐵 取mhZ6 1 風(fēng)口高度 取 hf 3 0m 風(fēng)口數(shù)目 取 n 20 個(gè) 個(gè) 4 2127 922d2n 風(fēng)口尺寸 選取0 5am 則爐缸高度 1 3 50 54 0 f hham 4 死鐵層厚度 取m9 0ho 5 爐腰直徑 爐腰角和爐腰高度 選取 則 取48 107 908 1 d08 1 D m 5 10D 選取 52820 選取 取m20 3 5282tg 2 7 9 5 10 tg 2 dD h2 m2 3h2 校核 7 9 5 10 2 32 dD h2 tg 2 5282 6 爐喉直徑和爐喉高度 第 頁 選取 則 取65 0 D d1 m82 6 5 1065 0 D65 0 d1 m8 6d1 7 爐身角 爐身高度和爐腰高度 選取 5183 則 取m17 175183tg 2 8 6 5 10 tg 2 dD h 1 4 m 2 17h4 校核 8 6 5 10 2 172 dD h2 tg 1 4 5283 選取 7 2 D Hu 則 取m35 28 5 107 2D7 2Hu m 3 28Hu 選取 m4 2h5 求得 m1 24 2 2 172 34 3 3 28hhhhHh 5421u3 校核爐容 爐缸體積 32 1 2 1 25 2514 37 9 44 mhdV 腹積 22 22 12 dDdDhV 22 7 97 9 5 10 5 102 3 12 3 51 256m 爐腰體積 32 3 2 3 84 1811 2 5 10 44 mhDV 爐身體積 12 11 2 44 dDdDhV 22 8 68 6 5 10 5 10 2 17 12 3 18 1026m 爐喉體積 32 5 2 15 16 874 28 6 44 mhdV 16 8718 102684 18151 25625 251 54321 VVVVVVu 第 頁 3 94 1802m 誤差 1 23 0 100 94 1802 94 18021807 100 u uu V VV V 高爐各部分尺寸見下表 2 1 表 2 1 高爐各部分尺寸 高爐有效容積Vu1807m3 爐缸直徑d9 7m 爐腰直徑D10 5m 爐喉直徑d16 8m 高爐有效高度Hu28 3m 爐缸高度h13 4m 爐腹高度h23 2m 爐腰高度h32 1m 爐身高度h417 2m 爐喉高度h52 4m 死鐵層高度h00 9m 渣口高度hz1 6m 風(fēng)口高度hf3 0m 爐腰角 5282 爐身角 5283 風(fēng)口個(gè)數(shù)20 渣口個(gè)數(shù)0 鐵口個(gè)數(shù)2 2 2 高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì) 2 2 1 爐底 高爐爐底采用綜合爐底結(jié)構(gòu) 死鐵層下面采用高鋁磚砌筑 上面部分外圍 第 頁 采用碳磚砌筑 內(nèi)圈采用高鋁磚砌筑 由 煉鐵設(shè)計(jì)參考資料 可查 高爐的碳磚爐底厚度為 3600 mm 爐底直徑mmD14400 1 設(shè)計(jì)采用炭磚的型號(hào)為 mm1500400400 一塊高鋁磚的體積 mmV388125075150345 高鋁 一塊炭磚的體積 mmV 8 104 21500400400 炭 爐底需鋪四層高鋁磚 則爐底的高鋁磚數(shù) 塊高鋁磚數(shù) 高鋁 83922 3881250 1026 3 2000 2 11 2 1 V D 塊碳磚磚數(shù)1086 1500400400 4004 2 13050 14 3 2 2 2 22 2 2 爐缸爐缸 分兩段 部分 共層 由內(nèi)向外共兩圈19 75 16003000 120 1 G 97 3 G 87 130 4 2 G G 87 120 4 2 G G 97 105 3 1 G G 表 2 2 第 1 段砌磚型號(hào)及用量 部分 共層 由內(nèi)向外共兩圈 6 75 30003400 第 頁 87 120 4 2 G G 表 2 3 第 2 段砌磚型號(hào)及用量 2 2 32 2 3 爐腹?fàn)t腹 共層mh2 3 2 43 75 3200 87 158 4 2 G G 表 2 4 第 3 段砌磚型號(hào)及用量 2 2 42 2 4 爐腰爐腰 共層 分三段 mh1 2 3 28 75 2100 段 1 層 由內(nèi)向外共三圈 97 172 3 1 G G 87 172 4 2 G G 87 158 4 2 G G 表 2 5 第 4 段砌磚型號(hào)及用量 段 1 層 由內(nèi)向外共一圈 97 148 3 1 G G 表 2 6 第 5 段砌磚型號(hào)及用量 段 26 層 由內(nèi)向外共兩圈 87 168 4 2 G G 97 143 3 1 G G 97 158 2 1 G G 87 158 4 2 G G 表 2 7 第 6 段砌磚型號(hào)及用量 第 頁 2 2 52 2 5 爐身爐身 爐身高 17 2m 共需要 230 層磚 由下向上共分為 8 部分 1 爐身下部鑲磚冷卻壁 5 塊 每塊 2 0m 間隙 150mm 則有冷卻壁的 長度為 其中爐身所占長度 mm10900127552000 mm Sin 3 8863 5283 7527 10900 轉(zhuǎn)層數(shù) 則可分為 3 段 39 層 39 層 40 層層118 75 3 8863 段 39 層 平均直徑 D mm 7 10702 2 4 1040511000 內(nèi)圈 239 150 2345 7 1070214 3 b D n 外圈 253 150 4345 7 1070214 3 b D n 87 166 4 2 G G 87 152 4 2 G G 表 2 8 第 7 段砌磚型號(hào)及用量 段 39 層 平均直徑 D mm 2 10108 2 9 9810