年产380万吨炼钢生铁车间或2000立方米高炉设计_毕业设计(论文).doc

设计(论文)专用纸 根据昆钢原燃料条件，设计一座年产炼 钢生铁 380 万吨的高炉车间 学 院： 冶金与能源工程学院 专 业： 冶金工程 according to the fuel and raw materials conditions of kunming iron and steel company, design a blast furnace iron-making workshop with a rated annual capacity of 3.8 million tons of hot metal. speciality: metallurgical engineering grade: 2008 author: university: kunming university of science and technology tutor: date: 2012.3.122002.6.01 设计(论文)专用纸 目录目录 摘 要 i abstractii 第一章 概述1 1.1 高炉炼铁工艺流程1 1.2 设计任务3 1.3 高炉主要经济技术指标的选择3 1.3.1 高炉有效容积利用系数v。.3 1.3.2 高炉冶炼焦比 k，煤比 m。.3 1.3.3 高炉冶炼强度.4 1.3.4 高炉一代寿命.4 1.4 设计所采用的先进技术.4 1.4.1trt 高炉煤气余压透平发电装置4 1.4.2 高炉煤气全干式布袋收尘.6 1.4.3 热风炉烟气余热回收.9 1.4.4 高炉综合长寿技术.9 1.5 厂址的选择9 第二章 高炉炼铁计算11 2.1 配料计算11 2.1.1 有关资料及其整理.11 2.1.1.1 原燃料成分.11 2.1.2、配料计算14 2.1.3、渣量及炉渣成分计算18 2.2 物料平衡计算22 2.2.1 鼓风量的计算.22 2.2.2 煤气量及煤气成分的计算.24 2.3 热平衡计算29 2.3.1 热收入项的计算.29 2.3.1.1 碳氧化生成 co 和 co2放热 q1的计算.29 2.3.1.2 h2氧化放热 q2的计算30 2.3.1.3 鼓风热量 q3的计算.30 2.3.1.4 成渣热 q4的计算.30 2.3.1.5 炉料物理热 q5的计算31 设计(论文)专用纸 2.3.1.6 总热收入 q 的计算31 2.3.2 热支出项的计算.31 2.3.2.1 氧化物分解耗热 q分解的计算31 2.3.2.2 炉料游离水蒸发耗热 q蒸发的计算.35 2.3.2.3 水分分解吸热 q分解的计算.36 2.3.2.4 铁水带走的热量 q铁水的计算.36 2.3.2.5 渣带走的热量 q渣的计算.36 2.3.2.6 喷吹物分解耗热 q煤粉的计算.37 2.3.2.7 干煤气带走的热量 q煤气的计算.37 2.3.2.8 煤气水蒸气带走的热量 q8，的计算.37 2.3.2.8 炉尘带走的热量 q8，的计算.38 2.3.2.9 总热支出 q的计算38 2.3.2.10 热损失 q失的计算 38 2.3.3 热平衡表的建立.39 2.3.4 高炉热能利用分析.39 2.3.4.1 高炉有效热能利用系数 kt(%).39 2.3.4.2 碳素热能利用系数 kc(%).40 第三章 高炉本体设计41 3.1 高炉炉型设计计算41 3.1.1 确定年工作天数.41 3.1.2 定容积.41 3.1.3 炉缸尺寸.43 3.1.4 死铁层厚度.44 3.1.5 炉腰直径、炉腹角、炉腹高度.44 3.1.6 炉喉直径、炉喉高度.45 3.1.7 炉身角、炉身高度、炉腰高度.45 3.1.8 校核炉容.45 3.1.9 绘制高炉炉型图.47 3.2 高炉炉衬的设计48 3.2.1 炉衬破损机理.49 3.2.1.1 炉底.49 3.2.1.2 炉缸.50 3.2.1.3 炉腹、炉腰、炉身下部.52 3.2.1.4 炉身上部和炉喉52 设计(论文)专用纸 3.2.2 最终决定炉衬寿命的因素.53 3.2.3 高炉耐火材料的选择和炉衬的设计.53 3.2.3.1 炉底、炉缸及风口区域.53 3.2.3.2 炉腹、炉腰、炉身下部.54 3.2.3.3 炉身中部.54 3.2.3.4 炉身中上部及炉喉.55 3.3 高炉冷却设备和冷却系统.55 3.3.1 冷却设备的作用.55 3.3.2 冷却介质.56 3.3.3 高炉冷却结构形式.56 3.3.3.1 炉底、炉缸.57 3.3.3.2 炉腹、炉腰及炉身下部.59 3.3.3.4 炉身中上部.59 3.3.3.5 炉身上部至炉喉.60 3.3.4 高炉冷却方式设计.60 3.4 高炉钢结构62 3.4.1 设计高炉钢结构应该考虑的因素.62 3.4.2 高炉本体钢结构形式.63 3.4.3 炉壳.63 3.4.4 炉体框架.65 3.5 高炉基础65 3.5.1 高炉基础的负荷.65 3.5.2 对高炉基础的要求.66 3.6 高炉炼铁车间的平面布置67 3.6.1 高炉车间平面布置应遵循的原则.68 3.6.2 高炉炼铁车间平面布置形式.68 3.6.2.1 一列式.68 3.6.2.2 并列式.69 3.6.2.3 岛式.69 3.6.2.4 半岛式.69 第四章 附属设备系统71 4.1 送风系统71 4.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求。.71 4.1.2 高炉鼓风量和鼓风压力的确定.72 设计(论文)专用纸 4.1.2.1 高炉鼓风量得计算.72 4.1.2.2 高炉鼓风压力的计算.73 4.1.3 高炉鼓风机的选择.75 4.1.4 脱湿鼓风.78 4.1.5 高炉热风炉.78 4.2 高炉供料系统和炉顶装料设备80 4.2.1 矿槽、焦槽及槽上槽下运输称量.81 4.2.1.1 矿槽、焦槽.81 4.2.1.2 槽上，槽下运输.83 4.2.1.3 槽下称量.83 4.2.2 高炉上料设备.83 4.2.3 炉顶装料设备.84 4.3 高炉喷吹煤粉系统86 4.3.1 煤粉制备系统.87 4.3.2 喷吹系统.88 4.3.3 干燥惰化系统.90 4.3.4 喷吹烟煤的安全措施.90 4.4 高炉煤气处理系统91 4.4.1 粗煤气除尘系统.93 4.4.2 干式精细除尘系统.94 4.5 渣铁处理系统95 4.5.1 风口平台及出铁场.95 4.5.1.1 风口平台及出铁场的布置.96 4.5.1.2 风口平台及出铁场的结构.97 4.5.1.3 渣铁沟和撇渣器.98 4.5.2 铁水处理系统.99 4.5.3 渣处理系统.100 第五章 能源回收利用与环境保护102 5.1 高炉炉顶余压发电102 5.2 热风炉废气余热回收104 5.3 粉尘污染控制.105 5.4 煤气洗涤污水处理.106 5.4.1 悬浮物的处理.106 5.4.2 水的软化处理106 设计(论文)专用纸 5.4.3 氰化物的处理.107 5.5 噪声的消除108 总结与体会109 谢 辞110 参考文献111 附录113 英文文献113 中文翻译126 设计(论文)专用纸 i 摘摘 要要 根据昆钢原燃料条件，设计一座年产炼钢生铁 380 万吨的高炉车间。主要设计 内容包括：厂址选择；关键技术经济指标的选择及论证；高炉炼铁综合计算（包括 配料计算、物料平衡计算及热平衡计算） ；炉座规划和车间平面布置；高炉本体设计 高炉内型、内衬材质、冷却、高炉钢结构和基础；高炉车间附属设备系统选型； 以及两张 0 号图纸。 主要设计特征概括如下： 高炉：有效容积，2129m3； 座数，2；布置形式，半岛式。 热风炉：结构形式，外燃式；座数，4；风温，1400。 主要技术经济指标：有效容积利用系数，2.5 t/m3d；焦比，480 kg/t；煤比， 130kg/t；综合冶炼强度，1.46t/m3d；一代寿命，15 年。 含铁炉料组成:烧结矿，球团矿，块矿；混合矿品位，53.56。 炉渣：渣量，460.81 kg/t；碱度（cao/sio2） ，1.10。 铁水：si，0.7000；s，0.0350；p，0.0706；ti，0.0250，v, 0.1705。 鼓风参数：风量，4992.19 m3/min；风温，1100 ；富氧率，2%；鼓风湿份， 1.5 %； 炉顶煤气：炉顶压力 200kpa，煤气量 1959.85 m3/t；煤气温度，200。 设计遵循技术压力源上先进、经济上合理的原则，采用了一系列炼铁先进技术， 包括：全炭砖水冷炉底、炉缸；铜冷却壁冷却的薄炉衬；软水密闭循环冷却；并罐 式无料钟炉顶装料；炉顶煤气余压发电；热风炉废气余热利用；以及严格的环境保 护措施等等。 关键词关键词：高炉车间设计；高炉本体；配料计算；高炉附属系统 ii abstract according 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 and 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 structure and foundation; blast furnace workshop equipment system selection; as well as two piece of 0drawings. the main design features are summarized as follows: blast furnace: the effective volume,2129m3; base number，2; layout, type of peninsula. hot blast stove: structure, external combustion type; the number4seat, air temperature,1400 . the main technical and economic indicators: effective volume utilization coefficient,2.5 t/m3d; 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 block. 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. blast parameters: volume，4992.19 m3/min; air temperature,1100 ; oxygen enrichment percentage,2%; blast moisture,1.5%; top gas: top pressure 200kpa,gas volume1959.85 m3/t gas temperature,200 . 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 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 设计(论文)专用纸 第 1 页 第一章第一章 概述概述 1.1 高炉炼铁工艺流程高炉炼铁工艺流程 高炉冶炼过程中，炉料(矿石、焦炭、煤粉)按照确定的比例通过装料设备 分批地从炉顶装入炉内，高温热风从下部风口鼓入，与焦炭反应生成高温还原 性煤气；炉料在下降过程中被加热、还原、熔化、造渣，发生一系列物理化学 变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。煤气流上升过程 中，温度不断降低，成分不断变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。 总的来说，高炉生产工艺过程中是由一个高炉本体和六个附属系统完成的 ，它们是： 供料系统：包括贮矿槽、贮焦槽、称量与筛分等一系列设备，主要任务 是及时、准确、稳定的将合格原料送入高炉。 送风系统：包括鼓风机、热风炉及一系列管道和阀门等，主要任务是连 续可靠地供给高炉冶炼所需热风。 炉顶装料系统：钟式炉顶包括受料漏斗、旋转布料器、大小料钟和大小 料斗等一系列设备，无料钟炉顶有料罐，密封阀和旋转溜槽等一系列设备，主 要任务是将炉料装入高炉并使之合理分布，同时防止炉顶煤气外逸。 煤气除尘系统：包括煤气管道、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器 等，使之含尘量降至 10mg/m以下，以满足用户对煤气质量的要求。 渣铁处理系统：包括出铁场、开铁口机、泥炮、堵渣口机、炉前吊车、 铁水罐车及水冲渣设备等，主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高 炉生产正常进行。 第 2 页 喷吹系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系 统，主要任务是均匀稳定地向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。 现代高炉炼铁生产流程为图 1-1 所示。 图 1-1 现代高炉炼铁生产流程图 1.2 设计任务设计任务 根据毕业设计任务书的要求，参考毕业实习收集的资料，系统地完成一座 高炉车间的初步设计方案,即“根据昆钢原燃料条件，设计一座年产炼钢生铁 38 0 万吨的高炉车间。 设计(论文)专用纸 第 3 页 1.3 高炉主要经济技术指标的选择高炉主要经济技术指标的选择 1.3.1 高炉有效容积利用系数 v。 昆钢新六号高炉(2000m)的有效容积利用系数高达 2.4t/(md)以上，由此 可见其高炉冶炼强化程度很高。但是，过高的冶炼强度，会加剧高炉的内衬以 及各种设备的老化，对高炉的长寿不利。高炉的一代寿命降低，使得高炉生产 的成本升高。另一方面，如果有效容积利用系数过低，也不利于高炉的高效生 产。 总上所述，高炉有效容积利用系数，应在 2.02.5 t/(md)之间，可以兼 顾到高炉寿命和生产效率两个方面，做到既经济又高效。本设计中，选择高炉 有效容积利用系数为 2.5 t/(md)。 1.3.2 高炉冶炼焦比 k，煤比 m。 根据云南省昆钢六号高炉的冶炼条件： 2000m级别的高炉，其设计年平均燃料比约为 610(kg/t);设计年平均焦比约 为 480 (kg/t)。 本设计根据昆钢钢实际原燃料条件和冶炼条件，进行高炉炼铁配料计算， 选定煤比为 130(kg/t)，焦比 k=480 (kg/t)。 1.3.3 高炉冶炼强度 经过高炉炼铁联合计算。求得 k综=k+0.8m=480+0.8130=584(kg/t) 第 4 页 高炉冶炼强度 i=k综u/1000=5842.5/1000=1.46 (t/d) 1.3.4 高炉一代寿命 根据云南省各地高炉实际冶炼炉龄： 高炉一代炉役的工作年限应达到 15 年以上。在高炉一代寿命期间，单位高 炉容积的产铁量应达到或者大于 10000t。 本设计中，选择高炉的一代寿命为 15 年，期间大修一次，每年小修两次。 1.4 设计所采用的先进技术设计所采用的先进技术 1.4.1trt 高炉煤气余压透平发电装置 trt(blastfurnacetopgasrecoveryturbineunit，以下简称 trt)高炉 煤气余压透平发电装置，是利用高炉冶炼的副产品高炉炉顶煤气具有的 压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机 或其他装置发电的一种二次能源回收装置。该装置既回收减压阀组泄放的能量 ，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件，不产生任何 污染，可实现无公害发电，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 工艺过程介绍：高炉产生的煤气经重力除尘、净化除尘后，压力为 140kpa 左右，温度低于 200。含尘量小于 10mg/nm3 的带一定能量的煤气，经过 tr t 的进口蝶阀、启动阀、全封闭液压入口插板阀、紧急切断阀和可调静叶进入 透平膨胀做功，透平带动发电机发电。膨胀后的煤气经过全封闭液压出口插板 阀，送到减压阀组后的煤气主管道上。这样，trt 与减压阀组就形成并联关系 ，实现对高炉顶压的控制。在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与 trt 并联 的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为 trt 紧急停机 时 trt 与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动， 设计(论文)专用纸 第 5 页 从 trt 和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。同时 trt 采用 计算机控制，具有一下优点： 可靠性提高由于整个控制系统采用三电一体化设计、编程、调试 ，减少了控制元件及接线，避免了不必要的中间环节给系统带来的故障。 操作方便操作方式比以前大为简化，减少了由于操作失误导致事 故的可能性；在计算机上的每一步操作均有提示。 投资少由于整个控制系统采用三电一体化设计的方式，因此减少 了控制元件和备品备件。另外，控制方式的修改、改进，只需修改软件，不需 要增加设备和投资。 系统可扩展性强由于整个软件系统基于 windowsnt 操作系统， 遵循 tcp/ip 协议，为将来系统的扩展留下了空间，同时也便于该系统与其他控 制系统及企业的 mis 系统交换信息。 收益大trt 正常发电量为 800010000kw/h，按年发电 7000h、 每度电 0.35 元计算，则 trt 投资一年左右就可收回投资。 所以 trt 已经在宝钢，莱钢，以及韶钢等许多钢铁企业得到了良好的应用 。 1.4.2 高炉煤气全干式布袋收尘 本设计采用全干式收尘(重力收尘+布袋收尘)。高炉全干式煤气布袋除尘是 “十五”期间国家在冶金行业重点推进,具有共性和关键作用的节能环保技术之一, 由于受大中型高炉操作的复杂性和煤气温度难控制等条件影响,一直未能在大中 型高炉中推广使用。近几年该技术不断完善与发展,现已成功运用于大中型高炉, 并取得了很好的综合效益。 目前各高炉采用干式煤气布袋除尘技术的工艺主要有 2 种: 外滤式脉冲 第 6 页 小布袋除尘; 干式煤气布袋除尘。干式煤气布袋除尘采用的是内滤式加压反 吹大布袋除尘,该系统在运行中存在对滤袋质量要求较高(目前滤料均为进口) , 系统设备繁多、操作复杂、清灰效果差、反吹时影响高炉顶压等不利因素,后经 多年技术改进,现在基本可以满足运行需要,但在全国范围使用较少。而外滤式脉 冲小布袋除尘是近几年才发展起来的成熟技术,也是目前国内煤气除尘采用的主 流技术,该技术操作简单、除尘效率高、运行稳定安全,图 1 为该系统工艺。 过滤系统 该系统工艺过程为高炉煤气在符合运行条件下进入干式除尘，经滤袋过滤 产生净煤气后通过调压阀组或 trt 发电后进入煤气管网供用户使用。在此系统 中采用的滤料主要是玻璃纤维针刺毡或氟美斯针刺毡，它以 5. 5m 的玻璃纤维 为主体，配以一定量的高温纤维(p84 ,美塔斯,pps) 制成, 具有三维微孔结构， 运行阻力低,特别是 p84 纤维截面呈不规则叶片状，纤维表面积增加了 80 %左 右,因此具有较强的阻尘与捕尘能力。 清灰系统 目前,本系统使用的反吹清灰方式为氮气脉冲反吹,主要设备由贮气罐、喷吹 管、脉冲阀、分气包等组成;低压氮气通过脉冲膜片阀产生脉冲气流,振落滤袋外 表面附着的积灰而达到清灰的目的。此套系统自动化程度高、效果显著,当设备 发生故障或不符合反吹条件时,plc 可自动发出指令封锁一切现行的操作,以此 设计(论文)专用纸 第 7 页 来杜绝较大事故的发生。 输卸灰系统 该系统流程为“上灰仓中间灰仓埋刮板机斗式提升机高位灰仓加 湿机下灰仓外运”。此系统流程太长,运行中不可避免地出现二次扬尘现象, 目前国内还无较好的解决办法。包钢、济钢采用新开发的高炉煤气除尘罐车输 灰装置克服了上述缺点,但在应用上还需进一步完善。 煤气调温系统 干法除尘所选用的滤袋能承受的最高温度大概为 280 左右,而进入滤袋除 尘器的煤气温度下限应高于露点 30 ,因此,为防止温度超高烧损滤袋或因温度 低而粘结滤袋,有效地控制进入箱体的煤气温度对布袋除尘器的正常运行是极为 重要的。大中型高炉在操作中正常煤气温度在 120 - 210 之间,如出现炉况不顺 时煤气温度偏高的情况多于偏低的情况,目前国内通常采用调温系统来控制煤气 温度以利除尘系统的运行,其工艺流程如图 2。 当煤气温度在正常情况下(炉顶上升管煤气温度低于 300 时) 煤气走旁 通管,进入布袋可正常工作。当炉顶上升管煤气温度达 300 - 350 时,马上切换 到调温系统,启动风机吸入冷风进行热交换降温,以保证布袋除尘器煤气温度控制 第 8 页 在 300 以下。当炉顶上升管煤气温度高于 350 时 (这种情况出现几率较小, 由于炉顶设有喷水降温设施) 必须进行炉顶打水或其他高炉操作手段进行煤气 降温;当温度低的时候,启动风机吸入热风炉废气进行升温,此系统升、降温的能 力是正负 40 之间,基本能满足高炉操作的要求。 高炉煤气此种除尘方式是解决钢铁厂环境污染治理的途径之一，因其对细 微粉尘具有很高的捕集率，是防治大气污染的一种效果很好的设备。国内的钢 铁厂，大量的在建高炉淘汰了湿式煤气净化系统。在太原钢铁的高炉车间，因 减少了水的需求和相应的污水处理系统，利用干式除尘系统，每个月可节省超 过 45000 美元。 1.4.3 热风炉烟气余热回收 这项技术是利用其中热风炉烟道废气来预热助燃空气和煤气，有效回收热 风炉烟道废气的显热。 1.4.4 高炉综合长寿技术 包括：炉底炉缸采用炭砖，高炉薄壁式内衬设计，水冷炉底设计，铜冷却 壁，陶瓷杯炉底炉缸结构等等。 1.5 厂址的选择厂址的选择 冶金工厂厂址选择，要考虑环境保护问题，必须尽量考虑在主导风向和主 要水流的下游位置。 本设计所选厂址在安宁市，考虑到安宁市的常年风向为东南风，即风常年 吹往西北方，所以将厂址选定在安宁市北，可以有效降低工业气体污染对昆明 市区的影响。 设计(论文)专用纸 第 9 页 第二章第二章 高炉炼铁计算高炉炼铁计算 高炉炼铁计算是设计高炉时或高炉采用新的冶炼条件之前确定各种物料用 量、选择各项生产指标和工艺参数的重要依据，更是全面地、定量地分析和评 价高炉生产技术经济指标、热能利用及高炉效率的一种有效方法。 必须收集和确定的原始资料有： (1) 各种入炉物料的化学成分； (2) 各种入炉物料单位的消耗量、炉渣量和炉尘(煤气灰)量； (3) 各种产品如生铁、炉渣、干煤气和炉尘等的化学成分； (4) 鼓风参数：即风温、湿份及鼓风含氧量等； (5) 冶炼参数：生铁的种类和规格，各元素在生铁、炉渣和煤气中的分配 率，炉渣碱度，物料入炉温度，炉顶温度，铁的直接还原度(在配料计算中可按 经验设定；在分析和评价高炉冶炼过程及能量利用时，由计算获得)，高炉冶炼 强度等。 2.1 配料计算配料计算 2.1.1 有关资料及其整理 2.1.1.1 原燃料成分 （1）原料成分 高炉采用烧结矿、球团矿、块矿三种矿石冶炼，矿石成分已经过整理计算， 如下表 1 所列。 第 10 页 表 1 原料成分表(原始数据%) 原料tfe feo fe2o3 cao sio2 tio2 v2o5 烧结矿50.8600 7.0010 64.8800 14.8800 7.2500 1.9200 0.2330 球团矿59.0000 6.567676.9900 0.6700 7.8800 2.0500 0.3220 块矿55.9300 2.3855 77.2500 0.4600 18.2200 原料mgomnoal2o3p2o5fesfes2 烧结矿 1.4400 0.5500 1.0300 0.1090 0.0150 球团矿 3.4500 0.2300 1.0200 0.0600 0.0110 块矿 0.5500 0.5200 1.4900 0.0720 0.0110 （2）燃料成分 高炉使用的焦炭及喷吹的无烟煤粉，其成分如表 2 所列。 表 2 焦炭成分表 燃料 固定碳cao sio2 mgo al2o3 feo fes meo 焦炭0.85840.00480.05590.00150.04190.01680.00210.0015 燃料s co2co ch4h2n2合计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sio2 mgo al2o3cao meo 合计 煤粉0.05360.00170.02820.00680.00361.0000 （3）元素在生铁、炉渣与煤气中的分配率，如下表所列。 表 4 元素分配率表 设计(论文)专用纸 第 11 页 成分sitivmnpsmgfe 铁中0.03000.02000.70000.50001.00000.08000.00000.9980 渣中0.97000.98000.30000.50000.00000.83001.00000.0020 煤气0.0900 （4）炉渣碱度 炉渣碱度根据冶炼的铁种及脱硫要求(即硫负荷的高低)来选择。一般情况 下，冶炼炼钢生铁时采用二元碱度 r=cao/sio2，其值为 1.0-1.25。当炉渣中 m go 含量较高且波动大时，应采用三元碱度 r=(cao+mgo)/sio2，其值一般为 1. 30-1.50。本计算取采用二元碱度，根据昆钢钢实际生产条件，取 r=1.10。 （5）规定生铁成分(%) c=4.5 si=0.70 ti=0.0.025 s=0.035 （6）设计焦比 k=480kg m=130kg （7）选取铁的直接还原度 rd=55%，氢的利用率 h2=34%。 （8）鼓风湿度 :1.5%。 （9）热风温度 1100。 （10）高炉使用冷烧结矿，炉顶煤气温度为 200。 2.1.2、配料计算 设烧结矿、球团矿的矿石用量分别为 x、y（kg），块矿用量为 w=100kg。 铁在生铁中的分配率 (1) 0.998 表 5 矿石主要成分 矿石tfecaosio2用量/kg 第 12 页 烧结矿tfe(1)cao(1)sio2(1)x 球团矿tfe(2)cao(2)sio2(2)y 块矿tfe(3)cao(3)sio2(3)w 由于 70%的钒进入生铁，则 25 22 51 =0.2363%0.1306% 2 51 16 5 v vxvxx v o 烧烧矿 25 22 51 =0.322%0.1805% 2 51 16 5 v vyvyy v o 球球矿 () 70%/1000 100(0.009142%0.012635% )vvvxy 烧球 而磷则全部进入生铁中，则 25 22 31 =0.1090%0.0476% 2 31 16 5 p pxpxx po 烧烧矿 25 22 31 =0.06%0.0262% 2 31 16 5 p pypyy po 球球矿 25 22 31 =w100 0.072%0.0314 2 31 16 5 p pp po 块块矿 ()/1000100(0.00476%0.00262%0.00314)ppppxy 烧球块 而锰有 50%进入生铁当中，所以 55 =0.55%0.4261% 55 16 mn mnxmnxx mno 烧烧矿 55 =0.23%0.1782% 55 16 mn mnymnyy mno 球球矿 55 =wmn100 0.52%0.4028 55 16 mn mn mno 块块矿 50%()/1000100(0.021305%0.00891%0.02014)mnmnmnmnxy 烧球块 设计(论文)专用纸 第 13 页 根据高炉冶炼的任务和条件，假定生铁中的 si、ti、mn、p、s 的含量，则 100 fecsimnpstiv 94.716720.035207%0.024165%fexy 铁分方程 (1)(2)(3)(1) . 10/xfeyfewfeferfe 其中为燃料带入的铁量，在这里不考虑，由上面的公式可得.fer (1)(2)(3) (94.716720.035207%0.024165% ) 10/0.998xfeyfewfexy (1)(2) 100 55.93%(94.716720.035207%0.024165% ) 10/0.998xfeyfexy (1)(2) (0.00352776)(0.00242134)893.1353307fexfey (1)(2) (0.00352726)(0.00242134)fexfeyt 893.1353307t 表示冶炼生铁的全部铁量（包括进渣的部分）在扣除第三种矿石以及t1t 燃料带入的铁量后的铁量，亦即应由第一、第二种矿石带入的铁量。 碱度方程 (1)(2)(3)( )() 2(1)2(2)2(3)2( )2()2 () km kmr x caoy caow caokcaomcao r xsioysiow sioksiomsiosio 其中 2 6060. ()10 10 0.700015 2828 r siosi 整理后得到 第 14 页 (1)2(1)(2)2(2) caorsioxcaorsioyb 其中 2(3)(3)2( )( ) 2()()2 ()() ()() kk mmr bwrsiocaokrsiocao mrsiocaorsio 100 (1.10 0.18220.0046)480 (1.10 0.05590.0048) 130 (1.10 0.05360.0068) 1.10 15 b 37.074b (1)2(1) 14.88% 1.10 7.25%0.06905caorsio (2)2(2) 0.67% 1.10 7.88%0.07998caorsio 用二阶行列式解下列方程组 (1)(2) (1)2(1)(2)2(2) (0.00352776)(0.002421342) ()() fexfeyt caorsioxcaorsioyb (2) (2)2(2) (1)(2) (1)2(1)(2)2(2) 0.00242134 0.003527760.00242134 tfe bcaorsio x fefe caorsiocaorsio 893.1353307 ( 0.07998)37.074 (59.00%0.00242134) (50.86%0.00352776) ( 0.07998)(59.00%0.00242134) 0.06905 x 1140.84xkg (1) (1)2(1) (1)(2) (1)2(1)(2)2(2) 0.00352776 0.003527760.00242134 fet caorsiob y fefe caorsiocaorsio (50.86%0.00352776) 37.074893.1353307 0.06905 (50.86%0.00352776) ( 0.07998)(59.00%0.00242134) 0.06905 y 521.39ykg 则可得各种矿石用量分别为 设计(论文)专用纸 第 15 页 烧结矿：1140.84kg 球团矿：521.39kg 块矿：100kg 矿石总用量：1762.23kg 所以生铁中锰，磷，钒的含量为: (0.021305%0.00891%0.02014) 0.3097 mnxy mn (0.00476%0.00262%0.00314) 0.0711 pxy p (0.009142%0.012635% ) 0.1702 vxy v 表 6 生铁成分 fesi mnpsctiv 94.1890.70000.30970.07110.03504.50000.02500.1702100 2.1.3、渣量及炉渣成分计算 炉料带入的各种炉渣组分的数量为 (1)(2)(3)( )() () km m caox caoy caow caokcaomcao ()1140.84 0.1488521.39 0.0067 100 0.0046480 0.0048 130 0.0068 ()176.90 m cao m caokg (1)(2)(3)( )() () km m mgoxmgoymgow mgokmgommgo 第 16 页 ()1140.84 0.0144521.39 0.0345 100 0.0055480 0.0015 130 0.0017 ()35.91 m mgo m mgokg 22(1)2(2)2(3)2( )2()2 ()() kmr m sioxsioysiow sioksiomsiosio 2 ()1140.84 0.0725521.39 0.0788 100 0.1822480 0.0559 130 0.0536 15 m sio 2 ()160.82m siokg 2323(1)23(2)23(3) 23( )23() () km m al oxal oyal owal o kal omal o 23 23 ()1140.84 0.0103521.39 0.0102 100 0.0149 480 0.0419 130 0.0282 ()42.34 m al o m al okg 22(1)2(2) ()m tiox tioy tio 2 2 ()1140.84 0.0192521.39 0.0205 ()32.59 m tio m tio 2525(1)25(2) ()m v ox v oy v o 25 25 ()1140.84 0.00233521.39 0.00322 ()4.34 m v o m v okg (2)(2) ()10)m mnomn71/ (55 ()10 0.3097 0.5 71/(55 0.5) ()4.00 m mno m mnokg (1)(1) ()10)m feofe72/ (56 ()10 94.189 0.002 72/(56 0.998) ()2.43 m feo m feokg ( )10 (1)10 gs m ssssss 设计(论文)专用纸 第 17 页 2 ( )(1 0.09) 1140.84 0.00015521.39 0.00011 2 100 0.00011480 (0.00210.0061) 130 0.002 10 0.028 ss m s fesfes ss fesfes ( )2.96m skg 223 225 ()()()()()() ()()( )/ 2 176.9035.91 160.8242.342.434.0032.594.342.96/ 2 460.81 um caom mgom siom al om feom mno m tiom v om s u ukg 炉渣组分表 项目caosio2mgoal2o3feomnotio2v2o5s/2 数量176.90160.8235.9142.342.434.0032.594.341.48460.81 成分%38.3934.907.799.190.530.877.070.940.32100.00 炉渣性能校核： 炉渣实际碱度：r=176.90/160.82=1.10（与规定碱度相符） 炉渣脱硫之硫的分配系数 ls=2（s渣/2）/s铁 =20.32/0.035 =18.28 查阅 15%的 al2o3等熔化温度相图，其中 cao：39%，sio2：35%，mgo：11%。 第 18 页 图 2-1 该炉渣熔化温度为 1350。 黏度：温度为 1400时粘度为 5.5 泊，温度为 1500时粘度为 3.2 泊,由炉 渣成分及性能校核可以看出，这种炉渣是能够符合高炉冶炼要求的。 设计(论文)专用纸 第 19 页 2.2 物料平衡计算物料平衡计算 直接还原度55% d r 鼓风湿度1.5% 2.2.1 鼓风量的计算 （1）风口前燃烧碳量 cb的计算 bodadfe cccc 1）氧化碳量 c0的计算 44 0 10 fcchkmch cccckcmccc 0 (1 0.8%)(480 0.8584 130 0.7857) 10 4.5465.06ckg 2）合金元素还原耗碳 cda的计算 2 10 ( 24/ 28 12/55 60/62 24/ 48 60/102) 12/ 44 12( )/32 da csimnpti vcous 10 (0.7 24/ 280.3097 12/550.0711 60/620.025 24/ 48 0.1702 60/102) 12 2.96/32 9.60 da da c ckg （此设计中未加入石灰石） 3）铁直接还原耗碳 cdfe的计算 12./56 dfed cferr 12 10 94.189 55%/56111.01 dfe ckg 第 20 页 465.069.06 111.01344.45 bodadfe cccckg （2）鼓风量 vb的计算 2 22.4(16/18)/32 mm omoh o 喷 22.4 130 (0.03970.0151 16/18)/32o 喷 3 4.8341om 喷 2 0.21 0.29(0.19) b oaw 2 0.121 0.29 1.5%2% b o 3 2 0.2344 b om 就是所谓的富氧率，假设富氧率，富(0.19)aw 0 (0.19)2%faw 氧气体氧的纯度。0.99a 0 (0.19)faw 0/( 0.19)wfa 2%/(0.990.19)w 2.5%w 2 0.933 b b b co v o 喷 0.933 344.454.8341 0.2344 b v 3 1350.71 b vm （3）鼓风质量 gb的计算 (1)(1)(0.21320.7928)(1)18 32(1)28/ 22.4 1.2839 b b ww waa bbb gv 设计(论文)专用纸 第 21