(整理)年產(chǎn)380萬噸煉鋼生鐵車間或2000立方米高爐設(shè)計設(shè)計

1、根據(jù)昆鋼原燃料條件，設(shè)計一座年產(chǎn)煉鋼生鐵380萬噸的高爐車間學 院：冶金與能源工程學院專 業(yè)：冶金工程Accord ing to the fuel and raw materialscon diti onsof Kunming Iron and SteelCompa ny, desig n a blast fur nace iron-mak ing workshop with a rated annual capacity of 3.8 milli on tons of hot meta I.Speciality:Metallurgical engineeringGrade:2008Autho

2、r:University:Kunming University of Science and TechnologyTutor:Date:20123122002 601目錄摘 要 I ABSTRACT I.第一章 概述 11.1高爐煉鐵工藝流程 11.2設(shè)計任務(wù) 21.3高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標的選擇 21.3.1高爐有效容積利用系數(shù) hv。 21.3.2高爐冶煉焦比K，煤比M。 31.3.3高爐冶煉強度 31.3.4高爐一代壽命 31.4 設(shè)計所采用的先進技術(shù) 41.4.仃RT高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置 41.4.2高爐煤氣全干式布袋收塵 51.4.3熱風爐煙氣余熱回收 71.4.4高爐綜合長壽技術(shù)

3、 71.5 廠址的選擇 8第二章 高爐煉鐵計算 92.1配料計算 92.1.1有關(guān)資料及其整理 92.1.1.1原燃料成分 92.1.2、配料計算 112.1.3、渣量及爐渣成分計算 142.2物料平衡計算 182.2.1鼓風量的計算 182.2.2煤氣量及煤氣成分的計算 192.3熱平衡計算 232.3.1熱收入項的計算 23231.1碳氧化生成CO和CO2放熱Qi的計算 23231.2 H2氧化放熱 Q2的計算 242.3.1.3鼓風熱量Q3的計算 242.3.1.4成渣熱Q4的計算 242.3.1.5爐料物理熱Q5的計算 242.3.1.6總熱收入Q的計算 252.3.2熱支出項的計算

4、252.3.2.1 氧化物分解耗熱 Q 分解'的計算 252.322爐料游離水蒸發(fā)耗熱 Q蒸發(fā)的計算 282.323水分分解吸熱 Q分解的計算 282.3.2.4鐵水帶走的熱量 Q 鐵水的計算 282.3.2.5渣帶走的熱量 Q 渣的計算 292.3.2.6噴吹物分解耗熱 Q 煤粉的計算 292.3.2.7干煤氣帶走的熱量 Q 煤氣的計算 292.3.2.8煤氣水蒸氣帶走的熱量 Q8,的計算292.3.2.8爐塵帶走的熱量Q8,的計算302.3.2.9總熱支出Q'勺計算 302.3.2.10熱損失 Q 失'的計算 302.3.3熱平衡表的建立 302.3.4高爐熱能利用

5、分析 312.3.4.1高爐有效熱能利用系數(shù) KT(%) 312.3.4.2碳素熱能利用系數(shù) KC(%) 31第三章 高爐本體設(shè)計 323.1 高爐爐型設(shè)計計算 323.1.1確定年工作天數(shù) 323.1.2定容積323.1.3 爐缸尺寸 343.1.4死鐵層厚度 353.1.5爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度 353.1.6爐喉直徑、爐喉高度 353.1.7爐身角、爐身高度、爐腰高度 353.1.8校核爐容 363.1.9 繪制高爐爐型圖 373.2高爐爐襯的設(shè)計 383.2.1爐襯破損機理 383.2.1.1爐底 383.2.1.2爐缸 393.2.1.3爐腹、爐腰、爐身下部 403.2.1.4爐

6、身上部和爐喉 413.2.2 最終決定爐襯壽命的因素 413.2.3高爐耐火材料的選擇和爐襯的設(shè)計 413.2.3.1爐底、爐缸及風口區(qū)域 413.2.3.2爐腹、爐腰、爐身下部 423.2.3.3爐身中部 423.2.3.4爐身中上部及爐喉 423.3 高爐冷卻設(shè)備和冷卻系統(tǒng) 433.3.1冷卻設(shè)備的作用 433.3.2 冷卻介質(zhì) 443.3.3高爐冷卻結(jié)構(gòu)形式 443.3.3.1爐底、爐缸 443.3.3.2爐腹、爐腰及爐身下部 463.3.3.4爐身中上部 463.3.3.5爐身上部至爐喉 473.3.4高爐冷卻方式設(shè)計 473.4高爐鋼結(jié)構(gòu) 483.4.1 設(shè)計高爐鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮的因素

7、 493.4.2 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)形式 493.4.3爐殼 493.4.4 爐體框架 513.5 高爐基礎(chǔ) 513.5.1 高爐基礎(chǔ)的負荷 513.5.2對高爐基礎(chǔ)的要求 513.6高爐煉鐵車間的平面布置 523.6.1高爐車間平面布置應(yīng)遵循的原則 533.6.2高爐煉鐵車間平面布置形式 533.6.2.1一列式 533.6.2.2并列式 533.6.2.3島式 543.6.2.4半島式 54第四章 附屬設(shè)備系統(tǒng) 564.1送風系統(tǒng) 564.1.1高爐冶煉對鼓風機的要求。 564.1.2高爐鼓風量和鼓風壓力的確定 574.1.2.1高爐鼓風量得計算 574.1.2.2高爐鼓風壓力的計算 574.

8、1.3高爐鼓風機的選擇 594.1.4脫濕鼓風 614.1.5高爐熱風爐 624.2高爐供料系統(tǒng)和爐頂裝料設(shè)備 634.2.1礦槽、焦槽及槽上槽下運輸稱量 644.2.1.1礦槽、焦槽 644.2.1.2槽上，槽下運輸 654.2.1.3槽下稱量 654.2.2高爐上料設(shè)備 664.2.3爐頂裝料設(shè)備 664.3高爐噴吹煤粉系統(tǒng) 684.3.1煤粉制備系統(tǒng) 684.3.2 噴吹系統(tǒng) 694.3.3干燥惰化系統(tǒng) 704.3.4噴吹煙煤的安全措施 714.4高爐煤氣處理系統(tǒng) 724.4.1粗煤氣除塵系統(tǒng) 734.4.2干式精細除塵系統(tǒng) 744.5渣鐵處理系統(tǒng) 744.5.1風口平臺及出鐵場 754

9、.5.1.1風口平臺及出鐵場的布置 754.5.1.2風口平臺及出鐵場的結(jié)構(gòu) 754.5.1.3渣鐵溝和撇渣器 764.5.2鐵水處理系統(tǒng) 784.5.3渣處理系統(tǒng) 78第五章 能源回收利用與環(huán)境保護 805.1高爐爐頂余壓發(fā)電 805.2熱風爐廢氣余熱回收 825.3 粉塵污染控制 835.4 煤氣洗滌污水處理 835.4.1 懸浮物的處理 835.4.2 水的軟化處理 835.4.3 氰化物的處理 845.5噪聲的消除 85總結(jié)與體會 86謝 辭 87參考文獻 88附錄 90英文文獻 90中文翻譯 99摘要根據(jù)昆鋼原燃料條件，設(shè)計一座年產(chǎn)煉鋼生鐵 380 萬噸的高爐車間。主要設(shè)計 內(nèi)容包括

10、：廠址選擇；關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟指標的選擇及論證；高爐煉鐵綜合計算（包括 配料計算、物料平衡計算及熱平衡計算） ；爐座規(guī)劃和車間平面布置；高爐本體設(shè) 計高爐內(nèi)型、內(nèi)襯材質(zhì)、冷卻、高爐鋼結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)；高爐車間附屬設(shè)備系統(tǒng)選 型；以及兩張 0 號圖紙。主要設(shè)計特征概括如下：高爐：有效容積， 2129m3； 座數(shù)， 2；布置形式，半島式。熱風爐：結(jié)構(gòu)形式，外燃式；座數(shù)，4;風溫，1400C。主要技術(shù)經(jīng)濟指標：有效容積利用系數(shù)， 2.5 t/m3d;焦比，480 kg/t;煤比，130kg/t;綜合冶煉強度，1.46t/m3d; 代壽命，15年。含鐵爐料組成 :燒結(jié)礦，球團礦，塊礦;混合礦品位，53.56。爐渣

11、：渣量，460.81 kg/t;堿度（CaO/SiO2）, 1.10。鐵水： Si， 0.7000; S， 0.0350; P， 0.0706; Ti， 0.0250， V, 0.1705。鼓風參數(shù)：風量，4992.19 m3/min;風溫，1100 C；富氧率，2%;鼓風濕份，1.5 %;爐頂煤氣：爐頂壓力200KPa,煤氣量1959.85 m3/t;煤氣溫度，200C。設(shè)計遵循技術(shù)壓力源上先進、 經(jīng)濟上合理的原則， 采用了一系列煉鐵先進技術(shù)， 包括：全炭磚水冷爐底、爐缸;銅冷卻壁冷卻的薄爐襯;軟水密閉循環(huán)冷卻;并罐 式無料鐘爐頂裝料;爐頂煤氣余壓發(fā)電;熱風爐廢氣余熱利用;以及嚴格的環(huán)境保

12、護措施等等。關(guān)鍵詞 ：高爐車間設(shè)計;高爐本體;配料計算;高爐附屬系統(tǒng)ABSTRACTAccording to Kunming Steel raw fuel conditions, design an annual production capacity of38millions of tons of blast furnace pig iron for steelmaking workshop. The main design elements include: site selection; key technical and economic indicators selection an

13、d verification of the comprehensive calculation （ including; blast furnace burden calculation, the calculation of material balance and heat balance calculation of furnace ）; planning and workshop layout; design of blast furnace blast furnace body - type, lining material, cooling, blast furnace steel

14、 structure and foundation; blast furnace workshop equipment system selection; as well as two piece of 0drawings.The main design features are summarized as follows:3Blast furnace: the effective volume,2129m ; base number， 2; layout, type of peninsula.Hot blast stove: structure, external combustion ty

15、pe; the number4seat, air temperature,1400 °C.The main technical and economic indicators: effective volume utilization3coefficient,2.5 t/m d; coke480 kg/t; coal ratio,130kg/t; comprehensive smelting intensity,1.46 t/m3d; generation of life, in 15years.Iron burden composition, sinter,pellet,ore b

16、lock.Mixed ore grade53.56.Slag: amount of slag,460.81 kg/t； basicity of slag ( CaO/SiO2),1.10.Iron: Si,0.7000; S,0.0350; P,0.0706; Ti,0.0250, V,0.1705.3Blast parameters: Volume，4992.19 m /min; air temperature,1100 C ; oxygen enrichment percentage,2%; blast moisture,1.5%;Top gas:Top pressure 200Kpa,g

17、as volume1959.85 m3/t gas temperature,200C.Design follows the technologically advanced, economically rational principle, using a range of the advanced technology, including: full carbon brick water-cooled bottom, hearth; copper cooling stave cooling thin furnace lining; soft water closed circulating

18、 cooling; and tank type bell-less top charging; top gas residual pressure power generation; blast furnace exhaust gas and waste heat utilization; and strict environmental protection measures and so on.Key words: BF iron-making workshop design, BF proper, Ingredients calculation, BF subsidiary system

19、第一章 概述1.1 高爐煉鐵工藝流程高爐冶煉過程中，爐料 （礦石、焦炭、煤粉 ）按照確定的比例通過裝料設(shè)備 分批地從爐頂裝入爐內(nèi)，高溫熱風從下部風口鼓入，與焦炭反應(yīng)生成高溫還原 性煤氣；爐料在下降過程中被加熱、還原、熔化、造渣，發(fā)生一系列物理化學 變化，最后生成液態(tài)渣、鐵聚集于爐缸，周期地從高爐排出。煤氣流上升過程 中，溫度不斷降低，成分不斷變化，最后形成高爐煤氣從爐頂排出。總的來說，高爐生產(chǎn)工藝過程中是由一個高爐本體和六個附屬系統(tǒng)完成的， 它們是：供料系統(tǒng)：包括貯礦槽、貯焦槽、稱量與篩分等一系列設(shè)備，主要任務(wù) 是及時、準確、穩(wěn)定的將合格原料送入高爐。送風系統(tǒng)：包括鼓風機、熱風爐及一系列管道和

20、閥門等，主要任務(wù)是連 續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需熱風。爐頂裝料系統(tǒng)：鐘式爐頂包括受料漏斗、旋轉(zhuǎn)布料器、大小料鐘和大小 料斗等一系列設(shè)備，無料鐘爐頂有料罐，密封閥和旋轉(zhuǎn)溜槽等一系列設(shè)備，主 要任務(wù)是將爐料裝入高爐并使之合理分布，同時防止爐頂煤氣外逸。煤氣除塵系統(tǒng)：包括煤氣管道、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器等，使之含塵量降至10mg/m©下，以滿足用戶對煤氣質(zhì)量的要求。渣鐵處理系統(tǒng)：包括出鐵場、開鐵口機、泥炮、堵渣口機、爐前吊車、 鐵水罐車及水沖渣設(shè)備等，主要任務(wù)是及時處理高爐排放出的渣、鐵，保證高 爐生產(chǎn)正常進行。噴吹系統(tǒng)：包括原煤的儲存、運輸、煤粉的制備、收集及煤粉噴吹等系 統(tǒng)，

21、主要任務(wù)是均勻穩(wěn)定地向高爐噴吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗?，F(xiàn)代高爐煉鐵生產(chǎn)流程為圖 1-1 所示。*4圖1-1現(xiàn)代高爐煉鐵生產(chǎn)流程圖1.2設(shè)計任務(wù)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，參考畢業(yè)實習收集的資料，系統(tǒng)地完成一座高爐車間的初步設(shè)計方案，即“根據(jù)昆鋼原燃料條件，設(shè)計一座年產(chǎn)煉鋼生鐵3 80萬噸的高爐車間。1.3高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標的選擇1.3.1高爐有效容積利用系數(shù)n v。昆鋼新六號高爐(2000m3)的有效容積利用系數(shù)高達2.4t/(m3d)以上，由此 可見其高爐冶煉強化程度很高。但是，過高的冶煉強度，會加劇高爐的內(nèi)襯以 及各種設(shè)備的老化，對高爐的長壽不利。高爐的一代壽命降低，使得高爐生產(chǎn)

22、 的成本升高。另一方面，如果有效容積利用系數(shù)過低，也不利于高爐的高效生 產(chǎn)?？偵纤觯郀t有效容積利用系數(shù)，應(yīng)在2.02.5 t/(m3 d)之間，可以兼顧到高爐壽命和生產(chǎn)效率兩個方面，做到既經(jīng)濟又高效。本設(shè)計中，選擇高爐 有效容積利用系數(shù)為2.5 t/(m3 d)。1.3.2高爐冶煉焦比K，煤比M。根據(jù)云南省昆鋼六號高爐的冶煉條件：2000m3級別的高爐，其設(shè)計年平均燃料比約為610(kg/t);設(shè)計年平均焦比約 為 480 (kg/t)。本設(shè)計根據(jù)昆鋼鋼實際原燃料條件和冶煉條件，進行高爐煉鐵配料計算， 選定煤比為 130(kg/t)，焦比 K=480 (kg/t)。1.3.3高爐冶煉強度經(jīng)

23、過高爐煉鐵聯(lián)合計算。求得K 綜=K+0.8 X M=480+0.8 X 130=584(kg/t)高爐冶煉強度I=K 綜 Xn u/1000=584x 2.5/1000=1.46 (t/d)1.3.4高爐一代壽命根據(jù)云南省各地高爐實際冶煉爐齡：高爐一代爐役的工作年限應(yīng)達到 15年以上。在高爐一代壽命期間， 單位高 爐容積的產(chǎn)鐵量應(yīng)達到或者大于 10000t。本設(shè)計中，選擇高爐的一代壽命為 15年，期間大修一次，每年小修兩次。1.4 設(shè)計所采用的先進技術(shù)1.4.1TRT 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置TRT （BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUni，t 以下簡稱 TR

24、T） 高爐 煤氣余壓透平發(fā)電裝置，是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品 高爐爐頂煤氣具有的 壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機做功，將其轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)電機 或其他裝置發(fā)電的一種二次能源回收裝置。 該裝置既回收減壓閥組泄放的能量， 又凈化煤氣、降低噪音、穩(wěn)定爐頂壓力，改善高爐生產(chǎn)的條件，不產(chǎn)生任何污 染，可實現(xiàn)無公害發(fā)電，是現(xiàn)代國際、國內(nèi)鋼鐵企業(yè)公認的節(jié)能環(huán)保裝置 。工藝過程介紹：高爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)重力除塵、凈化除塵后，壓力為 140kPa 左右，溫度低于200C。含塵量小于10mg/Nm3的帶一定能量的煤氣，經(jīng)過 TR T 的進口蝶閥、啟動閥、全封閉液壓入口插板閥、緊急切斷閥和可調(diào)靜葉進入 透平膨脹做功

25、，透平帶動發(fā)電機發(fā)電。膨脹后的煤氣經(jīng)過全封閉液壓出口插板 閥，送到減壓閥組后的煤氣主管道上。 這樣， TRT 與減壓閥組就形成并聯(lián)關(guān)系， 實現(xiàn)對高爐頂壓的控制。在入口插板閥之后、出口插板閥之前，與 TRT 并聯(lián)的 地方，有一旁通管及快開慢關(guān)旁通閥 （簡稱旁通快開閥 ），作為 TRT 緊急停機時 TRT 與減壓閥之間的平穩(wěn)過渡之用，以確保高爐爐頂壓力不產(chǎn)生大的波動，從 TRT和減壓閥組出來的低壓煤氣再送到高爐煤氣柜和用戶。同時TRT采用計算機控制，具有一下優(yōu)點：可靠性提高 由于整個控制系統(tǒng)采用三電一體化設(shè)計、 編程、調(diào)試， 減少了控制元件及接線，避免了不必要的中間環(huán)節(jié)給系統(tǒng)帶來的故障。 操作方便

26、 操作方式比以前大為簡化， 減少了由于操作失誤導(dǎo)致事 故的可能性；在計算機上的每一步操作均有提示。投資少 由于整個控制系統(tǒng)采用三電一體化設(shè)計的方式，因此減少 了控制元件和備品備件。另外，控制方式的修改、改進，只需修改軟件，不需 要增加設(shè)備和投資。系統(tǒng)可擴展性強由于整個軟件系統(tǒng)基于WindowsNT操作系統(tǒng)，遵循TCP/IP協(xié)議，為將來系統(tǒng)的擴展留下了空間，同時也便于該系統(tǒng)與其他控 制系統(tǒng)及企業(yè)的MIS系統(tǒng)交換信息。收益大TRT正常發(fā)電量為800010000kW/h,按年發(fā)電7000h、每度電0.35元計算，則TRT投資一年左右就可收回投資。所以TRT已經(jīng)在寶鋼，萊鋼，以及韶鋼等許多鋼鐵企業(yè)得到

27、了良好的應(yīng)用。142高爐煤氣全干式布袋收塵本設(shè)計采用全干式收塵（重力收塵+布袋收塵）。高爐全干式煤氣布袋除塵是 十五”期間國家在冶金行業(yè)重點推進，具有共性和關(guān)鍵作用的節(jié)能環(huán)保技術(shù)之 一,由于受大中型高爐操作的復(fù)雜性和煤氣溫度難控制等條件影響，一直未能在大中型高爐中推廣使用。近幾年該技術(shù)不斷完善與發(fā)展，現(xiàn)已成功運用于大中型 高爐,并取得了很好的綜合效益。目前各高爐采用干式煤氣布袋除塵技術(shù)的工藝主要有2種：外濾式脈沖小布袋除塵；干式煤氣布袋除塵。干式煤氣布袋除塵采用的是內(nèi)濾式加壓反吹 大布袋除塵，該系統(tǒng)在運行中存在對濾袋質(zhì)量要求較高（目前濾料均為進口），系 統(tǒng)設(shè)備繁多、操作復(fù)雜、清灰效果差、反吹時

28、影響高爐頂壓等不利因素，后經(jīng)多年技術(shù)改進，現(xiàn)在基本可以滿足運行需要，但在全國范圍使用較少。而外濾式脈沖 小布袋除塵是近幾年才發(fā)展起來的成熟技術(shù)，也是目前國內(nèi)煤氣除塵采用的主 流技術(shù)，該技術(shù)操作簡單、除塵效率高、運行穩(wěn)定安全，圖1為該系統(tǒng)工藝。圖1 全干法除塵工藝電置1 TS爐T力除塵器3 TSTO系統(tǒng);4 f 袈除塵;5集塵枚斗;& TItT;7詢壓閥組 過濾系統(tǒng) 該系統(tǒng)工藝過程為高爐煤氣在符合運行條件下進入干式除塵，經(jīng)濾袋過濾 產(chǎn)生凈煤氣后通過調(diào)壓閥組或 TRT 發(fā)電后進入煤氣管網(wǎng)供用戶使用。 在此系統(tǒng) 中采用的濾料主要是玻璃纖維針刺氈或氟美斯針刺氈，它以5. 5卩m勺玻璃纖維為主體

29、，配以一定量的高溫纖維（P84，美塔斯,PPS）制成,具有三維微孔結(jié)構(gòu)， 運行阻力低 ,特別是 P84 纖維截面呈不規(guī)則葉片狀，纖維表面積增加了 80 %左 右,因此具有較強的阻塵與捕塵能力。清灰系統(tǒng)目前,本系統(tǒng)使用的反吹清灰方式為氮氣脈沖反吹 ,主要設(shè)備由貯氣罐、 噴吹 管、脈沖閥、分氣包等組成 ;低壓氮氣通過脈沖膜片閥產(chǎn)生脈沖氣流 ,振落濾袋外 表面附著的積灰而達到清灰的目的。此套系統(tǒng)自動化程度高、效果顯著 ,當設(shè)備 發(fā)生故障或不符合反吹條件時 ,PLC 可自動發(fā)出指令封鎖一切現(xiàn)行的操作 ,以此 來杜絕較大事故的發(fā)生。輸卸灰系統(tǒng)該系統(tǒng)流程為 上灰倉中間灰倉埋刮板機斗式提升機高位灰倉 加濕機

30、一下灰倉一外運”此系統(tǒng)流程太長，運行中不可避免地出現(xiàn)二次揚塵現(xiàn) 象,目前國內(nèi)還無較好的解決辦法。包鋼、濟鋼采用新開發(fā)的高爐煤氣除塵罐車 輸灰裝置克服了上述缺點 ,但在應(yīng)用上還需進一步完善。煤氣調(diào)溫系統(tǒng)干法除塵所選用的濾袋能承受的最高溫度大概為280 C左右，而進入濾袋除塵器的煤氣溫度下限應(yīng)高于露點30 C ,因此，為防止溫度超高燒損濾袋或因溫度低而粘結(jié)濾袋 ,有效地控制進入箱體的煤氣溫度對布袋除塵器的正常運行 是極為重要的。大中型高爐在操作中正常煤氣溫度在 120 - 210 °C之間,如出現(xiàn)爐 況不順時煤氣溫度偏高的情況多于偏低的情況 ,目前國內(nèi)通常采用調(diào)溫系統(tǒng)來 控制煤氣溫度以利

31、除塵系統(tǒng)的運行 ,其工藝流程如圖 2。圖m調(diào)溫系統(tǒng)流桿I型當煤氣溫度在正常情況下（爐頂上升管煤氣溫度低于 300 C時）煤氣走旁 通管，進入布袋可正常工作。當爐頂上升管煤氣溫度達300 - 350 C時,馬上切換 到調(diào)溫系統(tǒng)，啟動風機吸入冷風進行熱交換降溫，以保證布袋除塵器煤氣溫度控 制在300 C以下。當爐頂上升管煤氣溫度高于350 C時（這種情況出現(xiàn)幾率較 小,由于爐頂設(shè)有噴水降溫設(shè)施）必須進行爐頂打水或其他高爐操作手段進行煤 氣降溫；當溫度低的時候，啟動風機吸入熱風爐廢氣進行升溫，此系統(tǒng)升、降溫的 能力是正負40 C之間，基本能滿足高爐操作的要求。高爐煤氣此種除塵方式是解決鋼鐵廠環(huán)境污染

32、治理的途徑之一，因其對細 微粉塵具有很高的捕集率，是防治大氣污染的一種效果很好的設(shè)備。國內(nèi)的鋼 鐵廠，大量的在建高爐淘汰了濕式煤氣凈化系統(tǒng)。在太原鋼鐵的高爐車間，因 減少了水的需求和相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)，利用干式除塵系統(tǒng)，每個月可節(jié)省超 過45000美元。1.4.3熱風爐煙氣余熱回收這項技術(shù)是利用其中熱風爐煙道廢氣來預(yù)熱助燃空氣和煤氣，有效回收熱 風爐煙道廢氣的顯熱。1.4.4高爐綜合長壽技術(shù)包括：爐底爐缸采用炭磚，高爐薄壁式內(nèi)襯設(shè)計，水冷爐底設(shè)計，銅冷卻 壁，陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)等等。1.5 廠址的選擇冶金工廠廠址選擇，要考慮環(huán)境保護問題，必須盡量考慮在主導(dǎo)風向和主 要水流的下游位置。本設(shè)計所選

33、廠址在安寧市，考慮到安寧市的常年風向為東南風，即風常年 吹往西北方，所以將廠址選定在安寧市北，可以有效降低工業(yè)氣體污染對昆明 市區(qū)的影響。第二章咼爐煉鐵計算高爐煉鐵計算是設(shè)計高爐時或高爐采用新的冶煉條件之前確定各種物料用 量、選擇各項生產(chǎn)指標和工藝參數(shù)的重要依據(jù)，更是全面地、定量地分析和評 價高爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標、熱能利用及高爐效率的一種有效方法。必須收集和確定的原始資料有：(1) 各種入爐物料的化學成分；(2) 各種入爐物料單位的消耗量、爐渣量和爐塵(煤氣灰)量；(3) 各種產(chǎn)品如生鐵、爐渣、干煤氣和爐塵等的化學成分；(4) 鼓風參數(shù)：即風溫、濕份及鼓風含氧量等；(5) 冶煉參數(shù)：生鐵的種類

34、和規(guī)格，各元素在生鐵、爐渣和煤氣中的分配率，爐渣堿度，物料入爐溫度，爐頂溫度，鐵的直接還原度 (在配料計算中可按 經(jīng)驗設(shè)定；在分析和評價高爐冶煉過程及能量利用時，由計算獲得 )，高爐冶煉 強度等。2.1配料計算2.1.1有關(guān)資料及其整理2.1.1.1原燃料成分(1)原料成分高爐采用燒結(jié)礦、球團礦、塊礦三種礦石冶煉，礦石成分已經(jīng)過整理計算， 如下表1所列。表1原料成分表(原始數(shù)據(jù)%)原料TFeFeOFe2O3CaOSiO2TiO2V2O5燒結(jié)礦50.86007.001064.880014.88007.25001.92000.2330球團礦59.00006.567676.99000.67007.8

35、8002.05000.3220塊礦55.93002.385577.25000.460018.2200原料MgOMnOAI2O3P2O5FeSFe®燒結(jié)礦1.44000.55001.03000.10900.0150球團礦3.45000.23001.02000.06000.0110塊礦0.55000.52001.49000.07200.0110(2)燃料成分高爐使用的焦炭及噴吹的無煙煤粉，其成分如表2所列表2焦炭成分表燃料固定碳CaOSiO2MgOAl 2O3FeOFeSMeO焦炭0.85840.00480.05590.00150.04190.01680.00210.0015燃料SCO2

36、COCH4H2N2合計H2O物焦炭0.00610.00200.00340.00260.00270.00031.000.0230表3煤粉成分表燃料CHONSH2OFeO煤粉0.78750.04280.03970.00980.00200.01510.0110燃料SiO2MgOAl 2O3CaOMeO合計煤粉0.05360.00170.02820.00680.00361.0000(3)元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率，如下表所列表4元素分配率表成分SiTiVMnPSMgFe鐵中0.03000.02000.70000.50001.00000.08000.00000.9980渣中0.97000.9800

37、0.30000.50000.00000.83001.00000.0020煤氣0.0900(4)爐渣堿度爐渣堿度根據(jù)冶煉的鐵種及脫硫要求(即硫負荷的高低)來選擇。一般情況下，冶煉煉鋼生鐵時采用二元堿度 R=CaO/SiO2,其值為1.0-1.25。當爐渣中MgO含量較高且波動大時，應(yīng)采用三元堿度R'=(CaO+MgO)/SiO2,其值一般為1.30-1.50。本計算取采用二元堿度，根據(jù)昆鋼鋼實際生產(chǎn)條件，取R=1.10(5) 規(guī)定生鐵成分()C=4.5Si=0.70Ti=0.0.025S=0.035(6) 設(shè)計焦比K=480kgM=130kg(7) 選取鐵的直接還原度rd=55%，氫的利

38、用率n H2=34%。(8) 鼓風濕度：1.5%。(9) 熱風溫度1100 C。(10) 高爐使用冷燒結(jié)礦，爐頂煤氣溫度為 200C。2.1.2、配料計算設(shè)燒結(jié)礦、球團礦的礦石用量分別為 x、y (kg)，塊礦用量為w=100k® 鐵在生鐵中的分配率n0.998表5礦石主要成分礦石TFeCaOSiO2用量/kg燒結(jié)礦TFe(1)CaO(1)SiO2(1)x球團礦TFe(2)CaO(2)SiO2 (2)y塊礦TFe(3)CaO(3)SiO2 (3)w由于70%勺釩進入生鐵，則V燒=xV燒礦2VV2O50.2363%2 51x51 16 50.1306%x2VV球二yV球礦V2O50.3

39、22% -22 5151y 0.1805%y16 5V (V燒 V球)70% /1000100(0.009142% x 0.012635%y)而磷則全部進入生鐵中，則2PP燒二xP燒礦P2O50.1090%2 312 31 16 5x 0.0476%x|球球 =yP求礦2PP2O50.06%2 312 31 16 5 y0.0262%yP塊=w P塊礦2PPA100 0.072%2 312 31 16 50.0314P (P燒 P球 P塊)/1000 X100 (0.00476%x 0.00262%y 0.00314)而錳有50%進入生鐵當中，所以Mn嘰=XMn燒礦耐0.55%55x55 16

40、0.4261%xMn 球二yMn 球礦0.23%55 y 0.1782%yMnO55 16Mn塊二wMn塊礦MnMnO100 0.52%5555 160.4028(Fe(1)0.00352776) x (Fe(2)0.00242134)y 893.1353307Mn 50% x(Mn燒Mn球 Mn塊)/1000 X100(0.021305%x 0.00891%y 0.02014)根據(jù)高爐冶煉的任務(wù)和條件，假定生鐵中的Si、Ti、Mn P、S的含量，則Fe 100 C Si Mn P S Ti V Fe 94.71672 0.035207%x 0.024165%y鐵分方程x Fe（1）y Fe（

41、2）w Fe（3）Fe.r Fe 10/葉其中Fe.r為燃料帶入的鐵量，在這里不考慮，由上面的公式可得x Fe（1）y Fe（2）w Fe（3）（94.71672 0.035207%x 0.024165% y） 10/0.998x Fe(1) y Fe(2)100 55.93%(94.716720.035207% x 0.024165% y) 10/0.9980.00242134)(Fe(1)0.00352726) x (Fe(2)T 893.1353307T表示冶煉1t生鐵的全部鐵量(包括進渣的部分)在扣除第三種礦石以及燃 料帶入的鐵量后的鐵量，亦即應(yīng)由第一、第二種礦石帶入的鐵量。堿度方程x

42、 CaO y CaO(2) w CaO(3) K CaO(k) M CaO(m)RX SiQ y SiO2(2) W SiO2(3) K SiO2(k)M SiO2(m)(SiO2)r其中(SiO2)r 10 Si 60 10 0.7000 60. 1528 28整理后得到CaO R SiO2(1) x CaO R SQ2y B其中B w (R SiO?(3) CaO(3) K (R SiO2(k)CaO(k)M (R SiO2(m) CaO(m) R (SQhB 100 (1.10 0.18220.0046)480 (1.10 0.0559 0.0048)130 (1.10 0.0536 0

43、.0068) 1.10 15B 37.074CaO R SiO2(1)14.88% 1.10 7.25%0.06905CaO(2)R SiO2(2)0.67% 1.10 7.88%0.07998用二階行列式解下列方程組(Fe(1) 0.00352776) x (F%)0.002421342) y T(CaO(1) R SiO2(1) x (CaO R SiQ(2) y BT Fe(2)0.0024213,B CaO(2) R SiO2(2)Fe(1) 0.00352776CaOR SiQ(1)Fe(2)CaO(2)0.0024213,R SiO2(2)893.1353307 ( 0.07998

44、) 37.074 (59.00% 0.00242134)(50.86% 0.00352776) ( 0.07998) (59.00% 0.00242134) 0.06905x 1140.84kgFe(1) 0.00352776 TCaO R SiO2 BFe(1)0.00352776Fe(2)0.00242134CaOR SiO2CaO (2)R SiO2(2)(50.86% 0.00352776) 37.074 893.1353307 0.06905(50.86% 0.00352776) ( 0.07998) (59.00% 0.00242134) 0.06905y 521.39kg則可得各

45、種礦石用量分別為燒結(jié)礦：1140.84kg球團礦：521.39kg塊礦：100kg礦石總用量：1762.23kg所以生鐵中錳，磷，釩的含量為：Mn (0.021305%x 0.00891%y 0.02014)Mn 0.3097P(0.00476% x 0.00262%y 0.00314)P0.0711V(0.009142% x 0.012635%y)V0.1702表6生鐵成分FeSiMnPSCTiV94.1890.70000.30970.07110.03504.50000.02500.17021002.1.3、渣量及爐渣成分計算爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為m(CaO) x CaO y CaO

46、 (2) w CaO(3) K CaO(k) M CaO(m)m(CaO )1140.84 0.1488521.390.00671000.0046480 0.0048 130 0.0068m(CaO )176.90kgm( MgO )x MgO(1) yMgO (2)w MgO(3)K MgO(k) MMgO(m)m(MgO )1140.84 0.0144521.390.03451000.00554800.0015130 0.0017m(MgO )35.91kgm( SiO2 )x SiO2(1) y SiO2(2) wSiO2(3)KSiO2( k )M SiO2( m)(SiO2)rm(S

47、iO2 )1140.84 0.0725521.390.0788100 0.1822 480 0.0559 130 0.0536 15 m(SiO2 ) 160.82kgm(Al2O3) x Al2O3(1) y Al2O3(2) w Al2O3(3)K Al2O3(k) M Al2O3( m)m(Al2O3) 1140.84 0.0103 521.39 0.0102 100 0.0149480 0.0419 130 0.0282m(Al2O3)42.34kgm(TiO 2 )x TiO2(1)y TiO 2(2)m(TiO2 )1140.840.0192 521.390.0205m(TiO2

48、)32.59m(V2O5)x V2O5(1)y V2O5(2)m(V2O5 )1140.840.00233 521.390.00322m(V2O5 )4.34kgm(MnO)10Mn 口 71/(55 n(2：)m(MnO)10 0.3097 0.5 71/ (550.5)m(MnO)4.00kgm(FeO)10Fe 口(1) 72/(56 n (1) )m(FeO)10 94.189 0.002 72 / (560.998)m(FeO)2.43kgm(S)S 10SSg(1 入 s)S 10SSSm(S)(1 0.09)1140.840.00015521.39 0.00011 -FeSFeS

49、1000.000112S480(0.0021S0.0061) 130 0.002 10 0.028FeS2FeSm(S)2.96kgU m(CaO) m(MgO) m(SiO2) m(AI2O3) m(FeO) m(MnO)m仃 iO2) m(V2O5) m(S)/2U 176.90 35.91 160.82 42.34 2.43 4.00 32.59 4.342.96/2U 460.81kg爐渣組分表項目CaOSiO2MgOAI2O3FeOMnOTiO2V2O5S/2數(shù)量176.90160.8235.9142.342.434.0032.594.341.48460.81成分%38.3934.9

50、07.799.190.530.877.070.940.32100.00爐渣性能校核：爐渣實際堿度：R=176.90/160.82=1.10 （與規(guī)定堿度相符）爐渣脫硫之硫的分配系數(shù)Ls=2X（S渣/2） /S鐵=2X).32/0.035=18.28查閱15%的AI2O3等熔化溫度相圖，其中CaO: 39%, SiO2： 35%, MgO : 11%TO60TO2B、#將叩曲圖2-1J5OOVlOOCM2-2AJQjl5%的四元渣系籌粘度圖該爐渣熔化溫度為1350C。黏度：溫度為1400r時粘度為5.5泊，溫度為1500r時粘度為3.2泊，由爐 渣成分及性能校核可以看出，這種爐渣是能夠符合高爐冶

51、煉要求的2.2 物料平衡計算直接還原度 rd 55%鼓風濕度 1.5%2.2.1 鼓風量的計算1）風口前燃燒碳量 Cb 的計算1）氧化碳量 C0 的計算C0C fCc CCH 4K CK M CM 10C CCH4Co (1 0.8%) X (480 0.8584 130 0.7857) 10 4.5465.06kg2) 合金元素還原耗碳 Cda 的計算Cda 10 (Si 24/ 28 Mn 12/ 55 P 60/62 Ti 24/48V 60 /102) 12CO2/44 12 U (S)/32Cda 10 (0.7 24/28 0.3097 12/55 0.0711 60/62 0.025 24/ 48 0.1702 60 /102) 12 2.96/ 32Cda 9.60kg(此設(shè)計中未加入石灰石)3) 鐵直接還原耗碳 CdFe 的計算CdFe 12 Fe.r rd /56CdFe 12 10 94.189 55% / 56 111.01kgCb Co Cda CdFe 465.06 9.06 111.01 344.45kg(2)鼓風量