年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间.docx

毕业设计（论文）任务书 冶金与能源工程学 院 冶金工程 专业 2008 级学生姓名： 杨宝富 毕业设计（论文）题目： 根据昆钢原、燃料条件，设计一座年产炼钢 生铁200万吨的高炉炼铁车间 毕业设计（论文）内容：1.主要技术经济指标选择及论证； 2.炼铁全计算(配料计算；物料平衡及热平衡计算)； 3.炉座规划、炉型计算； 4.炉体结构设计及主要附属设备选型； 5.绘制车间平面布置图、车间纵剖面图各一张； 6.编制设计说明书一份。专题（子课题）题目： 专题（子课题）内容：毕业设计（论文）指导教师（签字）： 主 管 教 学 院 （部） 长（签字）： 年 月 日年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间设计说明书 编制人: 杨宝富 学 号: 200810203240 专 业: 冶金工程 年 级: 2008级 学 院: 冶金与能源工程学院 指导教师: 丁跃华 指导教师职称: 教授 指导教师单位: 冶金与能源工程学院提交日期:2012年6月1日design specificationon a blast furnace iron-making plant with annual capacity of 2.0 million tons of hot metaldesigner:school number:specialty:grade:faculty:yangbaofu 200810203240metallurgical engineering2008metallurgical engineering and energy, kustsupervisor: title:set-up:ding yuehuaprofessorfaculty of metallurgical and energy engineering,kust submission date: jun. 1, 2012 设计（论文）专用纸目录摘要ivabstractv前 言vi第一章 高炉炼铁设计11.1 高炉炼铁设计概述11.1.1 高炉炼铁的发展现状11.1.2 高炉炼铁生产工艺流程21.1.3 高炉及其附属设备31.2 高炉炼铁设计的基本原则41.2.1 高炉炼铁设计应遵循的基本原则41.2.2 钢铁厂的组成51.3 设计任务61.4 高炉生产主要技术经济指标61.5 设计所采用的先进技术81.6 高炉炼铁厂的厂址选择10第二章 高炉炼铁综合计算122.1 原始资料122.2 配料计算142.2.1 铁矿石用量的计算142.2.2渣量及炉渣成分的计算172.3物料平衡计算202.3.1 鼓风量的计算212.3.2鼓风质量的计算242.3.3 煤气量的计算252.3.4煤气中水蒸气量的计算302.3.5考虑炉料的机械损失后的实际入炉量302.3.6编制物料平衡表302.4高炉热平衡计算312.4.1热量收入的计算322.4.2热量支出的计算34第三章 高炉炼铁车间设计423.1 高炉座数及容积确定423.1.1 生铁产量的确定423.1.2 高炉炼铁车间总容积的确定423.1.3 高炉座数的确定433.2 高炉炼铁车间平面布置433.2.1 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则433.2.2 高炉炼铁车间平面布置形式443.3 高炉车间劳动定员44第四章 高炉本体设计464.1 高炉炉型464.1.1 五段式高炉炉型464.1.2 炉型设计与计算514.2 高炉炉衬554.2.1 炉衬破损机理554.2.2 高炉用耐火材料的选择584.2.3 高炉炉衬的设计与砌筑604.3 高炉冷却设备654.3.1 冷却设备的作用654.3.2 冷却介质664.3.3 高炉冷却结构形式664.3.4 高炉给排水系统704.3.5 高炉冷却系统714.4 高炉送风管路734.4.1热风围管734.4.2 送风支管734.4.3 直吹管744.4.4 风口装置744.5 高炉钢结构774.5.1 高炉本体钢结构784.5.2 炉壳784.5.3 炉体框架794.6 高炉基础794.6.1 高炉基础的负荷794.6.2 对高炉基础的要求80第五章 附属设备系统815.1 供料系统815.1.1 贮矿槽、贮焦槽及槽下运输称量815.1.2 皮带运输835.2 装料设备845.2.1 并罐式无钟炉顶装料设备845.2.2 探料装置875.3 送风系统875.3.1 高炉鼓风机885.3.2 热风炉915.3.3 提高风温的途径935.4 煤粉喷吹系统945.4.1 煤粉制备工艺955.4.2 喷吹工艺965.5 煤气处理系统975.5.1 重力除尘器985.5.2 溢流文氏管995.5.3 脱水器1005.6 渣铁处理系统1015.6.1 风口平台及出铁场设计1015.6.2 炉前主要设备1025.6.3 铁水处理设备1045.6.4 炉渣处理设备104第六章 能源回收利用和环境保护1066.1 高炉炉顶余压发电1066.2 热风炉烟道废气余热回收1076.3 环境保护108第七章 成本核算1097.1营业收入1097.2 成本费用估算109结论112总结与体会113辞谢114参考文献115附录一（英文原文）116附录二（翻译）127摘要本论文是根据昆钢原、燃料条件，设计一座年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间。主要设计内容包括：厂址选择；关键技术经济指标；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：1269.7m3； 座数：2；布置形式：一列式。热风炉：结构形式：外燃式；座数：4；单位蓄热面积：95m2/m3；热风温度：1400。主要技术经济指标：有效容积利用系数：2.2 t/m3.d；焦比：420 kg/t；煤比： 150kg/t；综合冶炼强度：1.18t/m3.d；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：52.99%；混合矿消耗：1784.58 kg/t。炉渣：渣量，501.83 kg/t；碱度（cao/sio2），1.12。铁水：si，0.48%；s，0.028 %；p，0.071 %；ti，0.144%，v, 0.163%，c，4.5 %；mn，0.25%，fe, 94.364%。鼓风参数：风量：2664.9m3/min；风温：1200 ；富氧率：3%；鼓风湿份：1.5 %。 炉顶煤气：煤气量1911.9m3/t；煤气温度，200；炉顶煤气压力，0.16 mpa；煤气利用率， 44.21%。设计遵循技术上先进、经济上合理的原则，采用了一系列炼铁先进技术，包括：热压炭砖陶瓷杯结构的炉底、炉缸；铜冷却壁冷却的薄炉衬；软水密闭循环冷却；高压操作；并罐式无钟炉顶装料；炉顶煤气剩余压力发电；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：高炉车间设计，高炉本体，冶金计算，高炉附属系统，强化冶炼措施 abstractthis paper is the reference condition of kunming steels original and fuel, design an annual output of 2 million tons of pig iron for steelmaking blast furnace ironmaking plant. the main design elements include: site selection; key technical and economic index, the smelting synthetic calculation (including bf burden calculation, equilibrium calculations of both materials and calories), furnaces planning and plant plane lay-out, the design of bf proper-inner profile, lining, cooling, steel structures and foundation, the choosing of auxiliary bf equipment systems, the workshop environmental protection measures, and two design drawings sized a0.principal design features are summarized as follows:bf: effective volume:1269.7 m3; number:2; arrangement:in-line. hot blast stove: structural type: external-combustion style; number: 4; regenerative area: 95m2/m3 ; curved roof temp: 1400.main technical and economic indexes: effective-volume utilization factor: 2.2t/m3.d; coke ratio: 420kg/t; pci ratio: 150kg/t; overall smelting intensity: 1.18 t/m3.d; campaign: 15 years.iron-bearing burden: composition: fluxed sinter, acid pellet, raw concentrate; mixed ore:52.99%; mixed ore consumption,1784.58kg/t.slag: ratio, 501.83t/t; basicity (cao/sio2),1.12.hot metal: si，0.48%；s，0.028 %；p，0.071 %；ti，0.144%，v, 0.163%，c，4.5 %；mn，0.25%，fe, 94.364%.blast characteristics: blowing rate:2664.9 m3/min; temp:1200; oxygen enrichment percentage: 3%; moisture: 1.5 %.top gas: rate:1911.9m3/t; temp:200; top pressure: 0.16mpa; co2 to （co+co2） ratio: 44.21 %.in accordance with the principles of advanced technique and rational economy, a series of leading techniques in iron-making field are employed, which include carbon bricks construction and porcelain cup at bf bottom and hearth, thin lining with copper cooling staves, enclosed soften water circulating cooling , high top pressure operation , bell-less top charging, trt (top recovery turbine) equipment, stove waste heat utilization, and strict environmental measures.keywords bf iron-making workshop design, bf proper design，metallurgical calculation, bf subsidiary system, strengthening smelting measures 前 言21世纪，以钢铁为主体的金属材料不仅仍然是经济建设和社会发展必选的原材料和重要的结构材料，而且仍将是世界上销售量最大的功能材料。由于资源的大量开发及环境的严重破坏，钢铁业也面临了严峻的考验，为了节约能源和保护环境，就得必须不断的改进新技术，促进钢铁业的进一步发展。此设计的目的是设计一个年产200万吨炼钢生铁的高炉车间，其中还包括各种附属设备的选型。其意义在于要结合当今国内外的各种先进技术设计一座各方面指标都比同等类型先进的高炉车间。此次设计的各方面设备和技术都根据昆钢的矿石和当地地形的情况采用当今世界上此类高炉最先进的，并且还考虑了未来高炉的发展趋势，在高炉长寿、富氧大喷煤、高压操作及提高利用系数等方面都做了较深入的考虑。本设计在这些方面都已经达到了很高的要求。可以说在当今国内外同等炉型的高炉中已达很先进的水平。由于水平和时间有限，在设计过程中难免有不妥和错误之处，敬请各位老师和同学提出宝贵意见。第140页 第一章 高炉炼铁设计 1.1 高炉炼铁设计概述1.1.1 高炉炼铁的发展现状钢铁一直是人类社会使用量最大、覆盖面最宽的重要材料，钢铁业是工业经济和人民生活改善的支柱产业。人类使用的金属中，钢铁占90%以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其它活动所使用的工具和设施也都要使用钢铁。钢铁产量往往是蘅量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其它工业部门产品的质量，都有着极大的影响。20世纪是世界钢铁工业大发展的世纪。全球钢产量由1900年的2850万t增加到2000年的8.43亿t。20世纪前半叶，世界钢铁工业中心是英国；二次世界大战中及在战后的20年间，钢铁工业头号强国转向了美国与前苏联；自20世纪70年代中后期起日本在钢铁生产中又处于领先地位。世界钢铁工业发展势头由欧洲转向美洲，又转向亚洲。21世纪国际钢铁工业的发展重点将由发达国家向发展中国家转移。自1996年以来我国一直是世界第一产钢大国。2001年我国产钢量为14892.72万t。由于市场需求的拉动，炼钢能力的发展，2005年我国生铁产量为3.49亿t。虽然多年来我国生铁产量居世界第一位，但我们应该看到与先进国家的差距。目前，我国正在生产的高炉有三千三百多座。近年来，由于生铁铁水供不应求，价格上涨，一些本应该淘汰的100m3容积以下的小高炉，又开始生产。应当承认，小高炉的发展现状，一定程度上阻碍了我国高炉大型化进程。在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简单的概括为大型化，应当根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目前的我国实际情况看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。高炉大型化，有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污染点，污染容易集中治理，有利于环保。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。高炉大型化后，一个钢厂的高炉座数将减至23座，一座高炉大修将使钢厂的产量减少1/21/3，这时高炉长寿就显得尤其重要。我们所讲的长寿指的是稳定高产、“健康”的长寿。目前，我国高炉一代寿命中包括若干次中修、即更换风口以上的砖衬和冷却设备（有时连炉缸砖也要更换，只保留炉底砖不动）。这种中修方式，不仅减少了高炉的有效作业时间，而且浪费大量的耐火材料、设备和人力物力。21世纪钢铁工业走可持续发展之路，就是不再增加对地球环境的负荷，努力减少钢铁工业的资源消耗，对生产进程中的排出物实行无害化、再资源化处理。炼铁系统能耗占整个钢铁工业总能耗的60%70%，炼铁系统应当承担全行业节能、降耗的重任。高炉炼铁走可持续发展的重要步骤就是降低资源消耗（包括能源消耗）。由于我国已经加入世界贸易组织，世界经济的格局将发生重大变化，外商投资将保持良好的增长态势，世界机械制造业，化工业的重心将加快向我国转移，入世受益行业发展速度将有所加快，这将加大国内钢材需求。在钢材消费增加的同时，消费结构将保持多层次、多样化，并逐渐向高层次演化。21世纪，随着经济的日益全球化，竞争不断加剧，21世纪的我国钢铁行业既有前所未有的发展机遇，又面临严峻的挑战。1.1.2 高炉炼铁生产工艺流程高炉炼铁的实质在于用焦碳做燃料和还原剂,在高温下，将铁矿石或含铁原料中的铁，从氧化物或矿物状态(如fe2o3、fe3o4、fe2sio4、fe3o4tio2等)还原成液态生铁。因此，高炉炼铁的本质是铁的还原过程。其生产工艺流程见图1-1。图1-1 高炉生产工艺流程图通常高炉炼铁必备焦炭、熔剂、铁矿石三种原料。焦炭作为燃料和还原剂，是主要能源。熔剂，如石灰石，主要用来助熔、造渣（本设计未用石灰石）。铁矿石则是冶炼的主要对象。高炉冶炼用的铁矿石有天然富矿和人造富矿两大类。一般天然铁矿石的含铁量若超过其理论含铁量的70%，可称为天然富矿。对一般铁矿石若其含铁量在50%以上，即可作为富矿，经适当破碎、筛分处理，直接用于高炉。天然贫矿一般不能直接入炉，须经破碎、富选而后重新造块，变成烧结矿或球团矿，即所谓人造富矿，再入高炉。这样的人造富矿含铁一般在5065%之间。由于事先经过焙烧或烧结高温处理，因此又常称为熟料。天然块矿相对成为生料。现代高炉冶炼多用熟料，因为其冶金性能比天然富矿优越。1.1.3 高炉及其附属设备高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。高炉内部工作空间的形状称为高炉内型，它由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成。高炉的大小用有效容积来表示。所谓有效容积就是自出铁口中心线到大料钟下降位置下缘这段有效高度hu范围内的内部工作空间的体积，也就是相当于五段内型体积之和。要完成高炉炼铁生产，除高炉本体外，还必须有其它附属系统的配合，它们是：（1）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、稳定地将合格原料送入高炉。（2）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。（3）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，主要任务是回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量的要求。（4）渣铁处理系统：包括出铁厂、开铁口机、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,获得合乎规格的生铁和炉渣产品。（5）喷吹燃料系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等设备，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。1.2 高炉炼铁设计的基本原则1.2.1 高炉炼铁设计应遵循的基本原则高炉炼铁设计应该保证新建的高炉车间工艺布置合理、技术经济指标先进、设备有较高的机械化、自动化水平，有安全和尽可能舒适的劳动条件，有可靠而稳定的环境保护措施。高炉炼铁设计应遵循的基本原则有：（1）合法性。设计原则和设计方案的确定，应当符合国家工业建设的方针和政策。（2）客观性。设计所选择的指标和技术方案应以客观的数据为依据，做出的设计经得起全面的客观的评审，保证所采用的方案有坚实的基础，并且能成功地付诸实践。（3）先进性。设计应反映出最近在该领域里的成就，并应考虑到发展趋势。（4）经济性。在厂址、产品、工艺流程等多方案的比较中，选择最经济的方案，使得单位产品投资最低、成本最低、经济效益最佳。（5）综合性。在设计过程中，各部分的设计方案要互相联系，局部方案应与总体方案相一致，各专业的设计应服从工艺部分。（6）发展远景。要考虑车间将来发展的可能性，适当保留车间发展所需的土地、交通线和服务设施。（7）安全和环保。保证各领域和工作岗位都能安全生产，不受污染，力争做到“场外看不到烟，场内听不到声”，排放的废水、废气应达到国家环保法的要求。（8）标准化。在设计中尽可能采用各种标准设计，这样可减小设计工作量和缩短建设周期。（9）美学原则。车间和工作环境具有良好的布局和较好的劳动条件。在厂内应具有排列美观、色彩明快、安全宜人的环境，以减少疲乏和提高劳动生产率。1.2.2 钢铁厂的组成钢铁厂一般包括炼铁、炼钢、轧钢三个车间，如果再加上矿石准备车间和焦化车间，这个工厂就称为钢铁联合企业。只有炼钢和轧钢车间组成的工厂叫做钢铁加工厂。钢铁联合企业是一个完整生产过程的组合体，在经济上是最合理的，可以保证较低的产品成本，在技术上可以合理利用资源、能源及本企业的各种副产品。因此，一般大型企业都建成钢铁联合企业。它与不完整的钢铁厂和钢铁加工厂比较，具有以下优点：（1）运输费用低廉。如炼钢或轧钢所需要的原材料均由本厂直接供应，这样可节省大量运输费用。（2）在生产中可以采用热装，因而可以节约燃料、提高产量。（3）能充分利用本企业的副产品。如将高炉煤气、焦炉煤气或焦油供给本企业其它熔炼炉或加热炉作为燃料。（4）联合企业设有许多辅助设施，如发电站、水站及各种加工厂等，这样可以充分保证本企业生产的正常进行，不致受外界因素的影响。1.3 设计任务本设计任务是一座年产炼钢生铁200万吨的高炉炼铁车间。1.4 高炉生产主要技术经济指标生产生铁是建设高炉的目的。高炉的高效化，提高利用系数是重要的方面之一，但不应片面理解高效化即为了提高利用系数，而应从高炉的经济效益和社会效益上，全面认识高炉的高效化。高炉在高效利用资源和能源方面，应将降低燃料比和焦比放在突出的位置。降低燃料比和焦比是强化高炉冶炼的有力措施，是提高利用系数的有效途径，是全面降低炼铁能源消耗的手段。强化高炉冶炼包括两个方面：一是提高冶炼强度；二是降低燃料比，缺一不可。两者必须统一。延长高炉寿命，使高炉在一代炉役中单位炉容生产更多的生铁，以充分利用高炉设备资源。衡量高炉炼铁生产技术水平和经济效果的技术经济指标，主要有：（1）高炉利用系数（v）。高炉利用系数是指高炉日产量高炉有效容积之比，即每昼夜、每1m3高炉有效容积的合格生铁产量。高炉每昼夜的生铁产量p与高炉有效容积v有之比： （1-1） 高炉利用系数与高炉炉容有关，是高炉冶炼的一个重要指标，高炉利用系数越大，高炉生产率越高。目前，一般大型高炉的高炉利用系数为2.22.5t/(m3d)。小型高炉利用系数更高。本设计取v=2.2 t/(m3d)。（2）焦比（k）。焦比是指高炉冶炼每吨合格生铁所消耗的干焦炭量，即每昼夜干焦炭消耗量qk与每昼夜生铁产量p之比： （1-2）焦炭消耗量约占生铁成本的30%40%，欲降低生铁成本必须力求降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切相关，喷吹煤粉可以有效地降低焦比。本设计的焦比为420kg/t。（3）煤比（y）。冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为qy时，则： （1-3）喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同，但气体燃料应以体积（m3）计量。单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置换比为0.70.9。本设计的置换比为0.8。喷吹的煤粉用量为150kg/t。（4）冶炼强度（i）。冶炼强度是每昼夜、每1m3高炉有效容积燃烧的干焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量qk与有效容积v有的比值： （1-4）冶炼强度表示高炉的作业强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产量越大。高炉利用系数v、焦比k和冶炼强度i有如下关系： 综由前三个生产指标可求的综合冶炼强度i得=1.18 （5）生铁合格率。化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指标。现在由于冶炼条件好，生铁的合格率很高可达98%以上，甚至能达到100%。本设计的生铁合格率为99%。（6）生铁成本。生产1t合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和，单位为元/t。（7）作业率。作业率是指高炉实际作业时间占日历时间的百分数。作业率反映高炉设备维护的水平。（8）休风率。休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。休风率反映高炉设备的水平，先进高炉休风率1%。实践证明，休风率降低1%，产量可提高2%为降低休风率在设计中选择了近几年出现的大量新技术选进装备，可将休风率保持在1%。（9）高炉一代寿命。高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015年。现在由于冷却工艺的发展，高炉内除了主体设备外，其它设备都可更换。本设计采用铜冷却壁，设计寿命为15年。判断高炉一代寿命结束的主要是高炉生产的经济性和安全性。如果高炉的破损程度已使生产陷入效率低、质量差、成本高、故障多、安全差的境地，就应考虑停炉大修或改建。衡量高炉炉龄的指标有两条，一是高炉的炉龄，二是一代炉龄内单位容积的产铁量。1.5 设计所采用的先进技术（1）提高鼓风温度：提高鼓风温度可以大幅度降低焦比，特别是在鼓风温度较低时效果更为显著：一般认为，在1000以下每提高风温100，可节焦1020kg/t铁，在1100以上，每提高风温100，可降焦810kg/t铁。近年来，喷燃料量逐渐增加，提高风温更是迫切的措施。当前先进的高炉年平均风温达到1300；而设计风温有的高达1350或1400。提高风温的途径有诸多方面。首先是增加单位高炉炉容的加热面积，目前新高炉普遍取80100 m2/ m3炉容或更高。为了提高拱顶温度，采用新型耐火材料，例如硅砖拱顶，硅砖荷重软化温度可达16201650，高温蠕变小。采用外燃式热风机，提高煤气热值，预热煤气及助燃空气等。本次设计风温取1100。 （2）高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气热能及化学能利用，有利于稳定操作，为强化冶炼创造条件。有资料表明，当炉顶的压力在0.3mpa以下时，每提高0.01mpa，可增产近2%，将低焦比0.5%。当前先进高炉超高压操作，炉顶压力已达到0.350.4mpa，同样具有良好的节焦增产的效果。无钟炉顶、轴流式高压风机的采用，都为提高炉顶压力创造了条件。本设计的炉顶压力为0.16mpa。 (3)富氧大喷吹：从60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技术，取代部分焦炭。喷吹的燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与国家和地区的资源条件有关。初期，曾以喷吹重油为主，石油危机以来，喷吹量逐渐下降。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟煤和烟煤）为主，正常喷吹量可以稳定在80100kg/t铁。喷吹燃料时，由于燃料的分解，炉缸的理论燃烧温度有所降低，煤气量增加，块状区热流比下降，煤气利用变差。富氧鼓风可以克服这些不足，合适的富氧与喷吹的燃料成分有关，富氧大喷吹可达到优质、低耗、高产、长寿的冶炼效果。首钢1号高炉喷煤200kg/t铁，富氧率2.53.5%。最低月平均焦比为336kg/t铁，利用系数达到2.5t/(m3d)，富氧效果是肯定的。目前的情况是制氧机满足不了高炉的要求，高炉制氧机氧气纯度一般为6090%，这种制氧机成本为炼钢制氧机成本的三分之二。德国为v有4080 m3高炉建了一台70000 m3/h、纯度为60%制氧机。我国应加强低纯度大功率制氧机的研制。本设计采用富氧率为3%。(4)陶瓷杯复合炉衬技术：陶瓷杯复合炉衬为强化冶炼的大型高炉炉缸、炉底长寿奠定了重要的基础，具有重大的技术经济价值。该技术采用国产与进口优质耐火材料配合使用，具有施工简便、总体投资省的优势。该项技术的成功应用，使炉缸热量充沛，炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行，降低燃料消耗，提高铁水温度和铁水质量，大幅度延长高炉寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。本设计采用的技术为炭砖一陶瓷杯复合炉衬结合水冷碳砖炉底结构。(5)高炉薄壁内衬技术：薄壁内衬优点是，高炉内衬薄，内型稳定。设计炉型就是生产炉型，高炉在一代寿命里炉型始终处于最佳状态。因此，高炉操作稳定顺行，产量高 、焦比低 、喷煤效果好；高炉内衬薄，耐材耗量少，节约投资 ；冷却壁取消凸台，节省了水量，冷却壁外部连管简单、整洁 ，便于维护管理 ；煤气利用好，提高了喷煤效果；炉腹、炉腰及炉身中下部采用双层水冷冷却壁或铜冷却壁，实现了高热负荷冷却壁的无过热化，抗高热负荷冲击能力强，冷却壁热面温度低，便于结渣挂渣及渣皮脱落后的快速恢复。高炉寿命长，采用全铸铁冷却壁的高炉寿命可达1215年，采用部分铜冷却壁的高炉寿命可达1520年。本次设计采用高炉薄壁内衬技术以及镶砖铜冷却壁进行冷却。 (6)电子计算机的应用：60年代起高炉开始应用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。在高炉上计算机的配置有两种形式。一种是整个高炉设一台控制机控制全部变量；另一种是几台计算机分别控制原料和热风炉等，由一台热工用计算机集中控制各现场小型计算机，组成计算机网络。前者计算机台数少，但要求容量大，可靠性好；后者分机工作，有一台出现故障其余仍可照常工作。高炉冶炼计算机控制的最终目标是实现总体全部自动控制，但由于目前的综合技术水平，还难于实现这一目标。冶炼数学模型的准确性和完善性是计算机控制的核心。高精度的测量仪表是计算机控制的关键。原料性质稳定，执行机构灵敏则是计算机控制的必要的必要条件。由于以上这些问题尚未达到完美的状态，所以目前高炉冶炼尚未实现闭环控制。1.6 高炉炼铁厂的厂址选择确定厂址要做多方案比较，选择最佳者。厂址选择的合理与否，不仅影响建设速度和投资，也影响到投产后的产品成本和经济效益，必须十分慎重。厂址选择应考虑以下因素：（1）要考虑工业布局，有利于经济协作；（2）合理利用地形设计工艺流程，简化工艺，减少运输量，节省投资；（3）尽可能接近产地及消费地点，以减小原料及产品的运输费用；（4）地质条件要好，地层下不能有具有开采价值的矿物，也不能是已开采区；（5）水电资源要丰富，高炉车间要求供水、供电不得间断，供电要双电源；（6）尽量少占良田；（7）厂址要位于居民区主导风向的下风向或侧风向。本着以上七点原则，本设计将厂址设在安宁市青龙镇。生产厂区坐落于青龙镇北侧1.5公里的打金甸村,平均海拔1850米，年平均气温15。青龙镇是一个交通便利，气候宜人的现代工业小镇，成昆铁路、昆广铁路复线穿镇而过，比邻安楚高速，安富公路、水青公路环绕之中，距离昆明市60公里、距安宁城区26公里，距青龙寺火车站1.5里，具有明显的交通运输优势。此外，隶属中国华电集团公司的昆明二电厂也坐落于青龙镇，在电力供应方面优势明显。其自然然条件：（1.）本区属于中亚热带半湿润凉东高原季风气候。冬季空气温暖，降水量少，晴天多，日照充足，气候干燥，霜冻较易出现；夏季空气湿度大，水汽足，降水和云量多，日照较长。四季如春，冬春干旱，夏秋多雨，因大雨或连续性大雨过程常造成洪涝干旱。（2.）地震烈度。按国家地震局地质大队（77）地鉴字第064号文件，地震设计基本烈度按8度设防。（3.）地形地貌。第二章 高炉炼铁综合计算高炉炼铁综合计算包括配料计算、物料平衡与热平衡、影响高炉焦比和产量的因素、高炉操作线、理论最低碳比和炼铁能量平衡等。设计要进行配料计算、物料平衡计算与热平衡计算。这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。2.1 原始资料冶炼1t生铁，需要一定数量的矿石、熔剂和燃料（焦炭及喷吹燃料）。对于炼铁设计的工艺计算，燃料的用量是预先确定的，是已知的量，配料计算的主要任务，就是求出在满足炉渣碱度要求条件下，冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。计算前下列数据是已知的：1.综合矿石成分，如下表2-1；2.燃料（焦炭及喷吹煤粉）用量及它们的成分表2-2、表2-3；3.炼铁焦比k=420kg；煤比m=150kg4.规定的炉渣碱度r=cao/sio2=1.125.元素fe、mn、p、s、v、ti、c、si在生铁、炉渣与煤气中的分配率，表2-4所示；6.规定的生铁成分：si，0.48%；s，0.028 %；p，0.071 %；ti，0.144%，v, 0.163%，c，4.5 %；mn，0.25%，fe, 94.364%。7.选取铁的直接还原度=0.44，氢的利用率=35%8.鼓风湿度取为1.5%9.热风温度为120010.高炉使用的是冷烧结矿，炉顶温度为200表2-1铁矿石原料成分（%）原料tfemnspfeofe2o3 caosio2tio2v2o5烧结矿50.55007.493563.890014.03006.91003.00000.2150球团矿59.2300 7.466576.32001.12006.05004.22000.3220块矿55.0300 1.228177.25000.460018.2200 mgomnoal2o3p2o5fesfes2h2oco2meo合计1.06000.42002.56000.10500.013099.69653.88000.23000.89000.06000.0110100.56950.55000.52001.49000.07200.011099.8011表2-2煤粉成分表（%）燃料chonsh2o煤粉0.7857 0.0428 0.0397 0.0098 0.0020 0.0151 feosio2mgoal2o3caomeo合计0.0110 0.0536 0.0017 0.0282 0.0068 0.0036 1.0000 表2-3焦炭成分表（%）燃料固定碳caosio2mgoal2o3feofesmeo焦炭0.8584 0.0048 0.0559 0.0015 0.0419 0.0168 0.0021 0.0015 燃料sco2coch4h2n2h2o合计物焦炭0.0061 0.0020 0.0034 0.0026 0.0027 0.0003 0.0230 1.0000 表2-4元素分配率表（%）成分sitivmnpsmgfe铁中0.0300 0.0200 0.7000 0.5000 1.0000 0.0800 0.0000 0.9980 渣中0.9700 0.9800 0.3000 0.5000 0.0000 0.8300 1.0000 0.0020 煤气0.0900 2.2 配料计算2.2.1 铁矿石用量的计算设烧结矿、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。表5 矿石主要成分矿石tfecaosio2用量/kg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，则而磷则全部进入生铁中，则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，则铁分方程其中为燃料带入的铁量，在这里不考虑，由上面的公式可得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。碱度方程其中 整理后得到其中用二阶行列式解下列方程组则可得各种矿石用量分别为烧结矿：1233.87kg球团矿：450.71kg块矿：100kg矿石总用量：1784.58kg生铁成分表（%）fesimnpsctiv94.3640.480.250.0710.0284.50.1440.1631002.2.2渣量及炉渣成分的计算炉料带入的各种炉渣组分的数量： 炉渣组成列入表中如下：炉渣组成项目caomgosio2al2o3mnofeos/2tio2v2o5数量/kg181.6632.00162.1658.923.22.431.3556.014.10501.83成分/%36.206.3832.3111.740.640.480.2711.150.83100.0炉渣实际碱度r=cao/sio2=181.66/162.16=1.12（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 =20.27/0.028 =19.29查阅15%的al2o3等熔化温度相图，其中cao：39%，si