年产铁180万吨高炉车间工艺优化设计毕业论文

重庆科技学院 毕业设计（论文） 题 目 年产铁 180 万吨的高炉车间工艺优化设计 院 （系） 冶金与材料工程学院 专业班级 冶金技术 2010 学生姓名 熊 良 斌 学号 2010630261 指导教师 高 艳 宏 职称 讲 师 评阅教师 职称 2013 年 6 月 13 日 学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含 他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日 重庆科技学院专科生毕业设计 摘要 I 摘 要 本设计是设计年产 180 万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间。 在设计中采用了 2000 座，不设渣口， 2 个出铁口，采用矩形出铁场。送 风系统采用四座内燃式热风炉，煤气处理系统采用重力除尘器、布袋除尘器。渣铁处理系统采用图拉法水淬渣处理，上料系统采用皮带上料机，保证高炉的不间断供料。 在设计中，首先做了物料平衡、热平衡，炉型的设计与计算，以及设备的选择。设计中应用了许多先进的工艺，这些工艺在实行大喷煤技术提高传热效率，节能，提高生产率方面起了重要的作用。在设计中，广泛吸收前人技术革新和国内外科学研究成果。根据实际需要及可能性，尽量采用先进设备、结构、材料及新工艺。做到技术上先进，经济上合理，又减少环境污染。 关键词 ： 高炉 本体 外 燃式热风炉 布袋除尘器 重庆科技学院专科生毕业设计 I he is of in of 036m3 no of of to of In of a of as as of of of a of in of to to an In at to as as of so 庆科技学院专科生毕业设计 目录 目录 摘 要 I 绪论 1 述 1 炉生产主要经济技术指标 1 炉冶炼现状及其发展 1 2 高炉配料计算 3 料计算的目的 3 料计算时需要确定的已知条件 3 始资料的收集整理 3 配矿石 4 定需要的冶炼条件 4 料计算的内容 6 算过程 6 算方法 6 定生铁成分 6 算所配矿石比例 6 算冶炼每吨生铁炉料的实际用量 7 渣成分及渣量计算 7 铁成分校核 8 3 高炉物料平衡计算 9 炉物料平衡计算的意义 9 炉物料平衡计算的内容 9 据碳平衡计算风量 9 气成分及数量计算 10 制物料平衡表 12 4 高炉热平衡计算 13 平衡计算的目的 13 平衡计算方法 13 平衡计算过程 14 量收入 14 量支出 15 重庆科技学院专科生毕业设计 目录 平衡指标计算 17 5 高炉炉型设计 19 工作日的确定 19 容积 19 缸尺寸 19 缸直径 19 缸高度、渣口高度 19 铁层的厚度 19 腰直径 ,炉腹角及炉腹高度 19 喉直径和炉喉高度 20 身角、炉身高度及炉腰高度 20 核炉容 20 衬设计 22 底炉缸的炉衬的设计 22 腹和炉腰的炉衬设计 22 身和炉喉炉衬设计 23 炉冷却 23 炉冷却设备的作用及冷却介质 23 炉冷却设备设计 23 却设备工作制度 24 炉钢结构及高炉炉基 25 炉钢结构 25 炉基础 26 体设备 26 体冷却设备 26 口水套 27 口套 27 喉钢砖 27 顶保护板 27 6 高炉车间原料系统 28 矿槽和贮焦槽的设计 28 矿槽的设计 28 副矿槽 29 焦槽设计 29 重庆科技学院专科生毕业设计 目录 槽的结构形式 29 料器，槽下筛分与称量设计 29 料器 29 下筛分 29 下称量 29 带机的设计 30 顶装料设备 30 料装置 31 7 高炉送风系统 32 炉鼓风机 32 炉冶炼对鼓风机的要求 : 32 风机出口风量的计算 32 风机出口风压的计算 33 风机的选择 33 炉热风炉设计 33 风炉基本结构形式 33 风炉的计算说明： 34 烧器及阀门 35 烧器 35 风炉 阀门 35 高风温的途径 36 热回收装置 36 36 37 37 8 高炉喷煤系统 38 粉的制备 38 煤的贮存 38 的干燥 38 煤机 38 粉分离器 38 风分离器 38 气器 38 袋收集器 38 重庆科技学院专科生毕业设计 目录 煤粉喷吹系统 39 全措施 40 粉爆炸条件 40 取的安全措施 40 9 高炉煤气除尘系统 41 炉煤气除尘的目的 41 价煤气除尘装置的主要指标 41 炉煤气除尘设备 41 力除尘器 42 力除尘器原理： 42 要尺寸 圆筒部分直径和高度 42 氏管 42 氏管除尘原理： 42 精细除尘设计 43 细除尘设计 43 袋除尘 43 气除尘系统附属设备 43 气遮断阀 43 气放散阀 43 气切断阀 44 压阀组 44 顶余压发电 44 10 结论 45 参考文献 46 重庆科技学院专科生毕业设计 1 绪论 1 1 绪论 述 高炉冶炼是获得生铁的主要手段，它以铁矿石（天然富矿，烧结矿，球团矿）为原料，焦碳，煤粉，重油，天 然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为溶剂，在高炉内通过燃料燃烧，氧化物中铁元素的还原以及非氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程，获得生铁。其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。为了实现优质，低耗，高产和延长炉龄，高炉本体结构及辅助系统必须满足冶炼过程的要求，即耐高温，耐高压，耐磨，耐侵蚀密封性好，工作可靠，寿命长，而且具有足够的生产能力。 炉生产主要经济技术指标 高炉生产效果以其技术经济指标衡量，主要技术经济指标如下： (1) 高炉有效容积利用系数（）：高炉有效容积利用系数即昼夜生铁的产量 P（ t）与高 炉有效容积 之比。 是高炉冶炼的一个重要指标， 越大，其高炉生产率越高。本设计 取 2) 焦比（ k）：焦比即每昼夜焦碳消耗量 t 或 每昼夜生铁产量 P（ t）之比，喷吹燃料可以有效地降低焦比， 从而降低生铁成本。 (3) 煤比（ Y），油比（ M），燃气比（ G）：指每吨生铁消耗的煤粉或油量或燃气量。从风口向炉内喷吹煤粉，重油以及天然气，焦炉煤气等燃料，可降低焦碳的消耗量。 (4) 冶炼强度（ I）：高炉冶炼强度是每昼夜 1效容积燃烧的焦碳量。冶炼强度表示高炉的主业强度，它与鼓入高炉的风凉成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产量越大。本设计取 。 (5) 休风率：休风率指休风时间占日历时间的百分数。 (6) 生铁合格率：高炉生产的化学成分符 合国家的规定的合格生铁占生铁量的百分数为生铁合格率。 (7)高炉一代寿命：指高炉从点火开始到停炉大修之间的冶炼时间或相邻两次大修之间的时间称为高炉一带寿命。 炉冶炼现状及其发展 (1) 炉 容大型化及其空间尺寸的横向发展。近年来，大型钢铁企业大多采用上巨型高炉。 (2) 料：精料包括提高入炉矿石品位，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒，精练是改善高炉冶炼的基础。 (3) 提高休 风温度：提高休风温度可以大幅度的降低焦比，特别是鼓风温度重庆科技学院专科生毕业设计 1 绪论 2 较低时效果更为显著。 (4) 高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气性能及化学能利用，有利于稳定操作，为强化冶炼创造条件。 (5) 富氧大喷吹：富 氧大喷吹可达到优质，低耗，高产，长寿的冶炼效果。 (6) 电子计算机的采用：计算机目前已可以控制配料，装料和热风炉操作。 重庆科技学院专科生毕业设计 2 高炉配料计算 3 2 高炉配料计算 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。对于生产高炉的工艺计算，各种原料的用量都是已知的，从整体上说不存在配料计算的问题，但有时需通过配料计算求解矿石的理论出铁量、理论渣量等，有时因冶炼条件变化需要作配料计算 1。 料计算的目的 配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的用量，以配制合适的炉渣成分和获得合格的生铁。 料计算 时需要确定的已知条件 始资料 的收集整理 生产 中 原始 资料 分析常常不完全 ， 或元素分析和化合物分析不 相 吻合，加之分析方法不同存在分析误差，以致各种化学组成之和不等于 100%。因 此，应该先确定元素在原料存在的形态，然后进行核算，使总和为 100%。 换算为 100%方法，可以均衡地扩大或缩小各成分的百分比，调整为 100%，或者按照分析误差允许的范围，人为的调整为 100%。调整幅度不大时，以调 整 宜。 在各种原料中化合物存在的形态和有关换算，按照下述方法处理。烧结矿分析 的 S， P， 别 以 态存在。它们 的换算为： S (S)3288% P (=(P)62142% (5571% 式中 的 S， P， 元素皆为分析值 （ 百分含量），当要计 算 ，需要从生铁 （ 扣 除 的 进行换算。 ( (12162(72568856)% 式中 的 分析所得烧结矿的全铁和氧化亚铁的百分含量 ， 换算所得的硫化亚铁量。 天然矿石中 的 S 以 态存在，换算式如下： 重庆科技学院专科生毕业设计 2 高炉配料计算 4 (S)64120%， 式 中 S 为分析所得的百分含量。 配矿石 在使用多种矿石冶炼时，应根据 矿石 供应量及炉渣成分适当配比选取。此时 ，需要注意以下几点： 矿石 含 P 量不应该超过生铁允许 含 P 量，因考 虑 P 全部进入生铁，故需要依据矿石含量事先预算，若某种矿石冶炼 含 P 超标，此种情况下，只能搭配 含P 更低的矿石冶炼。 冶炼铸造铁时，应该核算生铁含锰量是否满足要求。 ( m( /( 式中 ： 生铁含锰量， % ( 混合矿含锰量， % 锰的回收率，一般为 0.6 m( 矿石带入的生铁的铁量 ， kg/t 铁 ( 混合矿含铁量， 冶 炼锰铁时，为保证其含锰量，必须检查矿石含铁量是否大于允许范围。 (矿 =(100ni)/100( 式中 ： C,P表示锰铁中该元素含量 ， % ( 锰矿含锰量， % ( 锰矿允许含铁量， % 锰回收率，通常为 适当控制碱金属 2。 定需要的冶炼条件 根据原料条件，国家 标准 和 行业标准 等确定生铁成分 。 C， P 元素一般操作不能控制， 而 n,S 等元素可以改变操作条件加以控制。 各种元素在铁，渣和煤气中的分配比例。按照经验和实际生产数据选 取。 炉渣碱度 选择 碱 ， 主要是取决于炉渣脱硫的要求，此外若冶炼低硅生铁钒钛磁铁时，还应该考虑炉渣抑制硅钛还原和利于矾的回收能力，在正常炉钢温度下，要保证流动性和稳定性，因此除了考虑二元碱度外，还需要有适宜 的 炉料含碱金属还应该兼顾炉渣排碱要求。 燃料比 确定。 确定燃料比应该依据冶炼铁种，原料条件，风温水平和生产经验等全面衡定，在有喷吹条件下，力争多喷燃料。 原燃料成分分析 ， 入炉矿石成分见表 庆科技学院专科生毕业设计 2 高炉配料计算 5 表 炉矿石成分 （ %） 成分 原料 n P S 结矿 团矿 矿 合矿 上表 成分 原料 2损 合计 烧结矿 团矿 矿 0 合矿 炭成分分 析见表 炭成分 （ %） 固 灰分 发分 碳 2O 2 上表 有机物 全 S 游离 水 2 S 100 吹物成分见表 吹物成分 成分 C 2 2 S 灰分 粉 00 重庆科技学院专科生毕业设计 2 高炉配料计算 6 确定焦比与煤比 根据 目前国内 生产 经验 ，选择焦比为 360 Kg/t，煤比为 150 Kg/t。 元素分配率 见表 种元素分配率 铁种 元素 n P S V 生铁 炉渣 煤气 - - - - - 料计算的内容 矿石用量 及 配比计算 ； 生铁中铁量计算 ； 渣量及炉渣成分计算 ； 炉渣性能校核 ； 生铁成分校核 。 算 过程 算方法 为精确配料，现根据设计的生产要求，先假定生铁成分，然后用理论方法进行配料比计算，然后以配出的矿石为基础对矿石用量、生铁中铁量、渣量及炉渣进行计算，最后炉渣性能、生铁成分进行校核。 定生铁成分 根据设计的生产要求假定的生铁成分 ， 规 定 S=R=由公式 C=i+n,可 得 C=e= 算所配矿石比例 根据以上已知条件，先以 1t 生铁作为计算单位进行计算，确定矿石配比。 在计算时需要列出两个方程：碱度方程和铁平衡方程，根据生产要求列出方程如下： 铁平衡方程： 1321 铁水中铁的分配率铁水中的含铁量,燃料带入的铁量生矿中的铁品位,球团矿中的铁品位,烧结矿的铁品位,:分别为,( k g )T F e , F e,T F e,T F e 式中 1 2 高炉配料计算 7 碱度平衡方程： )M C a a a a a O)(2)(2)(2)3(2)2(2)1(2321煤焦煤焦 式中 ,，分别表示烧结矿、球团、生矿、焦炭、煤粉中 的 量 。 ), ), ) , ), ) ， )，分别表示烧结矿、球团、生矿、焦炭、煤粉中 的 量、还原到铁水中 的 ，其中 )= i10 以 1t 生铁作为计算单位进行计算 ， 据以上各表数据 可以求得 焦炭带入铁量=粉带入铁量 =定配烧结 矿 团矿 配 矿 =100此有： 铁平衡方程： 0 . 9 9 79 5 2 . 70 . 5 31 . 9 90 . 5 8 7 21000 . 6