年产530万吨生铁的高炉炼铁车间工艺设计毕业论文.doc

第 页 年年产产 5 53 30 0 万万吨吨生生铁铁的的高高炉炉炼炼铁铁车车间间工工艺艺 设设计计毕毕业业论论文文 目目 录录 前 言 1 1 高炉配料计算 2 1 1 原始资料 2 1 1 1 矿石的选配 4 1 2 原始资料的整理 4 1 3 冶炼条件的确定 4 1 4 物料平衡 11 1 4 1 根据碳平衡计算风量 11 1 4 2 煤气的成分和数量计算 13 1 4 3 物料平衡表的编制 15 1 5 热平衡 16 1 5 1 计算热量收入项 16 1 5 2 计算热量支出项 18 1 5 3 列出热量平衡表 21 1 5 4 高炉热工指标的分析 22 2 高炉本体设计 23 2 1 高炉内型相关计算 23 2 2 高炉内衬设计 26 2 2 1 炉底 26 2 2 2 炉缸 27 2 2 3 炉腹 27 2 2 4 炉腰 28 2 2 5 炉身 28 2 3 高炉炉壳和高炉基础 32 2 4 炉体设备 35 2 4 1 炉体冷却设备 35 2 4 2 风口水套 36 第 i 页 2 4 3 铁口套 36 2 4 4 炉喉钢砖 36 2 4 5 炉顶保护板 36 3 料运系统计算及装料布料设备 37 3 1 贮矿槽 37 3 1 1 平面布置 37 3 1 2 槽上运输方式 37 3 1 3 储矿槽工艺参数 37 3 1 4 槽下供料 37 3 2 料坑设备 38 3 3 碎焦运送设施 39 3 4 上料设备 39 4 高炉鼓风机的选择 40 4 1 高炉鼓风量及鼓风压力的确定 40 4 1 1 高炉入炉风量 40 4 1 2 鼓风机出口风量 40 4 1 3 高炉鼓风压力 41 4 2 高炉鼓风机能力的确定 41 4 2 1 大气状况对高炉鼓风的影响 41 4 2 2 鼓风机工况的计算 42 4 3 高炉鼓风机的工艺过程 43 5 热风炉 44 5 1 计算的原始数据 44 5 2 燃烧计算 45 5 2 1 煤气成分换算 45 5 2 2 煤气发热值计算 45 5 2 3 燃烧 1 标米 3煤气的空气需要量 46 5 2 4 燃烧 1 标米 3煤气生成的烟气量百分组成 46 5 2 5 理论燃烧温度和实际燃烧温度计算 47 5 3 热平衡计算 50 5 3 1 计算鼓风从 80 提高到 1200 所增加的热含量 50 5 3 2 加热 1 标米 3鼓风需要的煤气量 50 第 ii 页 5 3 3 煤气消耗量及烟气量 51 5 4 蓄热室热工计算 51 5 4 1 热工计算的原始条件 54 5 4 2 蓄热室各部位的烟气及鼓风温度 55 5 4 3 蓄热室面积及各段砖格子高度的计算 56 5 4 4 蓄热室面积及蓄热室各段高度的调整 57 5 5 热风炉的蓄热面积指标 58 6 风口平台及渣铁处理系统 60 6 1 风口平台和出铁场布置 60 6 1 1 铁口及出铁场数目的确定 60 6 1 2 渣 铁沟及其流嘴布置 61 6 2 风口平台和出铁场设备 61 6 2 1 泥炮 61 6 2 2 开铁口机 62 6 2 3 堵渣口机 62 6 2 4 炉前吊车 63 6 2 5 铁水罐车 63 6 2 6 渣罐车 64 6 3 风口平台和出铁场结构 65 6 3 1 风口平台 65 6 3 2 出铁场 65 6 4 铁水处理 65 6 5 渣的处理 65 7 高炉煤气处理系统 67 7 1 工艺流程 67 7 2 煤气除尘设备 67 7 2 1 粗除尘设备 重力除尘器 67 7 2 2 精细除尘设备 布袋除尘器 68 7 2 3 脱水器 68 7 3 煤气除尘系统附属设备 69 7 3 1 粗煤气管道 69 7 3 2 调节阀组 69 第 iii 页 7 3 3 煤气遮断阀 69 7 3 4 煤气放散阀 69 8 高炉喷吹煤粉系统 71 8 1 喷煤系统 71 8 2 喷吹工艺 71 8 3 主要设备 72 8 3 1 混合器 72 8 3 2 分配器 72 8 3 3 喷煤枪 72 8 3 4 喷氧枪 72 9 部分车间布置与总图运输 73 9 1 车间平面布置 73 9 2 厂区的选择 73 9 3 总图运输 73 10 参考文献 74 致 谢 75 专题 浅析高炉煤气的综合利用 76 第 0 页 前 言 毕业设计是大学学习过程中的最后一个环节 对每个大学生的学习能力和 以后的工作实践能力都会有很大的帮助与提高 毕业设计是为了更好地将理论 和实践结合起来 达到学以致用的目的 本设计说明书是作者赴陕西省汉中钢 铁集团有限公司实习后 经杨双平老师悉心指导的年产 530 万吨生铁的高炉的 工艺设计说明书 本设计参照了近年来国内外炼铁工艺方面的资料 本设计说明书着重以工艺角度论述生铁冶炼工艺所涉及的基本流程和主要 设备的基本结构 工作原理设计原则及设计方法 本设计说明书的设计原则是 拟建两座高炉其中每座高炉有效容积 2518m3 尽可能采用通用的工艺和技术 关键工艺装备水平达到国家同类型高炉水平 本设计说明书主要包括高炉配料 计算 高炉本体设计 料运系统方案设计 高炉炉顶 高炉鼓风机 内燃式热 风炉 渣铁处理系统及煤气处理系统设计等几大部分 同时对炼铁的其他工艺 流程式进行了设计说明 其中高炉配料计算 先从原料入手 对各种原料的化学分析结果进行成分 处理 接着进行高炉配料计算 包括产品方案的确定 对物料平衡的计算 生 铁炉渣性能指标的计算及校核等 高炉部分包括高炉的选型及高炉内型的计算 配砖的计算 冷却设备及本体结构设计等 热风炉部分包括热工计算 结构设 计 这两部分作为炼铁设计的主体部分 其它工艺流程包括出铁场的设计 渣铁处理系统 高炉鼓风机 煤气处理系统 的工艺设计及主要设备的选型 车间平面布置及总图运输方案 以联合企业为 背景 尽量使车间布置趋向合理 本设计说明书附有高炉砖量图 热风炉剖面图 车间平面布置图各一张 由于编者缺乏实作和经验 如有疏忽和错误 还望见谅和批评指正 第 1 页 1 高炉配料计算 1 1 原始资料 配料计算所需的铁矿石 炉尘 及喷吹物的整理成分见表 1 1 表 1 2 表 1 3 表 1 4 表 1 5 表 1 1 球团矿和烧结矿的化学成分 类 型TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 烧结矿58 857 625 109 703 402 850 0350 0611 2 球团矿61 220 758 121 20 911 480 0280 0351 3 表 1 2 块矿的化学成份 TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 61 51 046 620 550 481 470 060 0490 09 表 1 3 焦炭工业分析表 固定炭灰份挥发份硫合计游离水 87 469 941 170 871003 2 表 1 4 燃料灰份分析表 MgOSiO2Al2O3P2O5CaOFe2O3SO3FeO合计 焦炭0 9549 9934 090 373 020 881 249 46100 煤粉1 0348 3135 820 303 682 980 936 95100 第 2 页 表 1 5 焦炭挥发份成分 CO2COH2CH4N2合计 34 237 86418100 表 1 6 煤粉成分 CAd灰分SH2O合计 75 738 004 040 261 85100 表 1 7 生铁成分表 SiMnPCFeS合计 0 320 940 1454 0194 550 035100 表 1 8 炉渣成分表 MgOSiO2Al2O3BaOCaOFeOS 2MnO合计 8 1436 139 933 7238 910 900 931 34100 表 1 9 炉顶煤气成分表 CO2COH2CH4N2合计 17 125 31 30 655 7100 表 1 10 炉尘分析表 TFePSFe2O3FeOCaOSiO2Al2O3MnOMgOBaO 固 C烧损 合 计 重力 尘 41 420 040 4051 457 018 308 612 611 121 970 8417 6415 78100 文氏 尘 44 670 040 4056 627 038 248 632 111 032 030 9012 9714 6100 第 3 页 1 1 1 矿石的选配 高炉使用多种矿石冶炼时 应根据矿石的供应量及炉渣成分和渣量的要求 选 择适当的比例 本设计选用 60 的烧结矿和 35 的球团矿 5 的块矿 为计算方便 求出混合矿的成分 计算时看作单一矿石 在选配矿石时 应注意检查矿石 含磷量不得超过生铁含磷量 冶炼铸铁时还应检查矿石含锰量是否满足生 铁的要求 否则应加锰矿 注 烧结矿 球团矿 生矿 60 35 5 1 2 原始资料的整理 配料计算所需的铁矿石 熔剂 炉尘及喷吹物等的整理成分如下表 1 11 表 1 12 表 1 13 表 1 14 表 1 11 原料整理后的成分 TFePSFeOFe2O3SiO2CaO 烧结矿55 680 0580 0337 2171 604 829 18 球团矿61 220 0350 0280 7586 468 120 89 块矿61 50 0490 061 0486 776 920 95 混合矿57 910 0490 0334 4677 566 085 87 MgOAl2O3P2O5S 2烧损合计 3 222 6960 1320 01660100 00 1 161 730 080 0140100 00 0 731 720 1120 031 628100 00 2 372 310 1130 0170 081100 00 1 3 冶炼条件的确定 根据冶炼铁种和原燃料成分 除确定矿石的配比外 尚需要定炉渣碱度 焦比 喷物数量 尘 铁成分与各种元素在渣铁中的分配比 1 各种元素在炉渣 煤气 和生铁中的分配比如下表 1 12 第 4 页 表 1 12 各种元素在炉渣 煤气 和生铁中的分配比 产品FeMnPS 生铁0 9970 701 000 02 炉渣0 0030 3000 98 煤气0000 05 2 预定生铁成分 见表 1 13 表 1 13 预定生铁成分 SiPCFeSMn合计 0 320 1454 0194 550 0350 94100 3 燃料使用量的假定 湿焦比为 480kg 吨铁 焦炭与喷吹燃料中总碳量的 1 2 与 H 生成 CH 24 煤粉喷吹量为 150 kg 吨铁 碎铁使用量为 20 kg 吨铁 选择的炉渣碱度 CaO SiO2 1 0 冶炼强度 i 2 0 吨焦 立方米 昼夜 热风温度 t 1200 鼓风湿度 1 炉尘吹出量为 15 kg 吨铁 直接还原度 d 0 45 炉顶煤气温度 tr 200 4 根据铁平衡求铁矿石的量 焦炭带入的铁量 Fe2O3 2Fe FeO Fe 159 70 111 70 71 55 55 85 0 0088 X1 0 0946 X2 故 X1 0 00616 X2 0 0738 所以焦炭带入的铁量 m Fe j 480 1 0 032 0 0994 0 00616 0 0738 3 68 矿石的需求量 其中煤粉带入的铁量 1t 生铁 m Fe me Fe2O3 2Fe FeO Fe 159 70 111 70 71 55 55 85 0 0298 X1 0 0695 X2 故 X1 0 021 X2 0 054 第 5 页 所以煤粉带入的铁量m Fe me 150 0 0404 0 021 0 054 0 455 生铁 1000 94 55 945 5 t Fe 炉渣 945 5 0 003 0 997 2 845 za Fe 炉尘 15 0 4142 6 213 ch Fe Fem 碎铁 20 0 85 17 故 k Q tzachjme k FeFeFeFeFe Fe 945 5 2 845 6 213 17 0 45 3 68 0 5791 612 1 式中 矿石的需要量 kg t 铁 k Q 进入生铁的铁量 kg t 铁 t Fe 进入炉渣的铁量 kg t 铁 za Fe 进入炉尘的铁量 kg t 铁 ch Fe 焦炭带入的铁量 kg t 铁 j Fe 煤粉带入的铁量 g t 铁 me Fe 矿石的含铁量 kg t 铁 k Fe 第 6 页 Fem 碎铁带入的铁量 kg t 铁 5 据氧化钙的平衡求石灰石的需要量 炉渣碱度 1 0 R L Q 22222 2 kjmeSich ee SioSioSioSioSioR CaOR Sio 2 kjmech ee CaOCaOCaOCaO CaOR SiO 1612 0 0608 480 1 0 032 0 0994 0 4999 20 0 09 150 0 0404 0 4831 1 0 0 5278 1 0 0 0162 3 2 60 28 15 0 0861 1 0 0 5278 1 0 0 0162 1612 0 0587 480 1 0 032 0 0994 0 0302 0 5278 1 0 0 0162 20 0 150 0 0404 0 0368 15 0 083 0 5278 1 0 0 0162 76 25 故石灰石的用量为 76 25 式中 熔剂的需要量 kg t 铁 L Q 矿石所带入的 SiO2量 kg t 铁 2 kSio 矿石所带入的 CaO 量 kg t 铁 kCaO 焦炭所带入的 SiO2量 kg t 铁 2 jSio 焦炭所带入的 CaO 量 kg t 铁 jCaO 煤粉所带入的 SiO2量 kg t 铁 2 meSio 煤粉所带入的 CaO 量 kg t 铁 meCaO 还原硅所消耗的 CaO 量 kg t 铁 2 SiSio 炉尘所带走的 SiO2量 kg t 铁 2 chSio 第 7 页 炉尘所带走的 CaO 量 kg t 铁 chCaO 熔剂中 SiO2含量 eCaO 熔剂中 CaO 含量 2 eSiO 炉渣碱度 R 在计算时要考虑机械损失 一般原料机械损失列于下表 1 14 表 1 14 原燃料的机械损失 原 燃料机械损失 矿 石 熔 剂 焦 炭 2 1 1 每吨生铁原燃料的实际消耗量见下表 1 15 表 1 15 生铁原燃料的实际消耗量 原 燃料理论消耗量 Kg t 机械损失 水分 实际消耗量 Kg t 混 合 矿 焦 炭 碎铁 石灰石 1612 480 1 0 032 465 20 76 25 2 1 0 1 0 3 2 0 0 1645 469 70 20 00 77 02 总 计2173 252211 72 6 炉渣成分和数量的计算 进入炉渣的全部硫量 mchtmejLkza SSSSSSSS 1612 0 00033 76 25 0 00012 480 1 0 032 0 008 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 第 8 页 80 0 0 35 15 0 0040 1612 0 00033 76 25 0 00012 480 1 0 032 0 008 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 480 1 0 032 0 008 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 0 05 4 23kg 进入炉渣的 FeO 量 Fe 945 5 3 66kg za Fe 72 56 0 003 0 997 72 56 进入炉渣的 SiO2量 chSimejkza SiOSiOSiOSiOSiOSi 22222 1612 0 0608 480 1 0 032 0 0994 0 4999 20 0 09 150 0 0404 0 4831 3 2 28 60 15 0 0861 117 68 进入炉渣的 CaO 量 ch CaOCaOCaOCaOCaO Lmejza 1612 0 0587 480 1 0 032 0 0994 0 0302 20 0 150 0 0404 0 0368 0 5278 76 25 15 0 083 136 03 进入炉渣的 MgO 量 chlmemjkza MgMgMgOMgOMgOMgOMgO 1612 0 0237 480 1 0 032 0 0994 0 0095 20 0 150 0 0404 0 0103 0 0132 76 25 15 0 0197 39 42 进入炉渣的 Al2O3量 ch OAlOAlOAlOAlOAl Lmejza 3 232323232 1612 0 0231 480 1 0 032 0 0994 0 3409 20 0 03 150 0 0404 0 3582 76 25 第 9 页 0 0132 15 0 0261 56 37 进入炉渣的 MnO 量 MnoQzaMnO k 1612 0 0141 0 3 0 7 71 55 12 57 综上述计算 最终炉渣成分列于下表 1 16 表 1 16 炉渣成分与数量 化学组成SiO2Al2O3CaOMgOFeO 重量 kg 117 6856 37136 0339 423 66 成分 31 8115 2436 7710 660 10 SMnO合计 2 CaO SiO 2 CaOMgO SiO 4 2312 57369 96 1 143 40100 00 1 15 1 49 7 铁成分的确定 生铁含磷量的计算 0 0 100 1000 142 62 chljk PPPP tP 100 1000 0004 0 1500014 0 25 76 142 62 0037 0 0994 0 032 0 1 48000049 0 1612 0 087 生铁含硫量的计算 1000 100 tS tS 0 35 0 1 0 035 生铁含硅按假定的 0 32 生铁含锰量 第 10 页 1000 100 71 55 zaMnOMnt 12 57 1000 100 71 55 0 974 生铁含铁量 94 55 生铁含碳量 Ct 100 Pt St Sit Mnt Fet 100 00 0 087 0 035 0 32 0 974 94 55 4 034 故生铁的最终成分见表 1 17 表 1 17 生铁的最终成分表 成分SiMnSPCFe合计 含量 0 320 9740 0350 0874 03494 55100 00 计算结果与预定基本符合 1 4 物料平衡 1 4 1 根据碳平衡计算风量 1 风口前燃烧的总碳量 炉料带入的碳量可按下式计算 chymejLu CCCCC 1764 0 1507573 0 1508746 0 032 0 1 480 517 32kg 式中 炉料带入的碳量 Lu C 焦炭带入的碳量 j C 煤粉带入的碳量 me C 第 11 页 炉尘带走的碳量 ch C 生成甲烷的碳量 517 32 0 012 6 21 溶于生铁的碳量 Ct Ct 1000 4 03 1000 40 3kg 还原锰消耗的碳量 CMn 9 74 12 55 2 13kg 还原硅消耗的碳量 CSi 3 22 74kg 24 28 还原铁消耗的碳量 CFe 945 5 20 0 85 0 45 89 53kg 55 12 还原磷消耗的碳量 CP 0 870 84kg 60 62 则直接还原消耗的碳量 pfesimnd CCCCC 2 13 2 74 89 53 0 84 95 24 风口前燃烧的量 Cf Clu Cd CCH4 Ct m C 517 32 95 24 6 21 40 3 0 6 376 14 2 风量的计算 鼓风中氧的浓度可按下式计算 N氧气 0 21 1 0 5 0 21 1 0 01 0 5 0 01 0 2129 式中 N氧气 鼓风中的氧的浓度 鼓风中水分 风口前谈燃烧时的需氧量 c O 2 3 07 351 122 4 22 14 376 122 4 22 mCf 其中煤粉供氧 3 2 311 6 4 22 32 0601 0 150mO me 第 12 页 则由鼓风供氧 351 07 6 311 344 76 2 2 2 fcme OOO 3 m 则每吨生铁需要风量 包括喷煤粉所用的压缩空气量 3 2 2 59 1618 213 0 76 344 m NO O V f f 1 4 2 煤气的成分和数量计算 1 甲烷的计算 由燃料碳素生产的甲烷 4 CH V592 11 12 4 22 21 6 3 m 焦炭挥发分中的甲烷 4 CH V304 0 16 4 22 04 0 0117 0 032 0 1 480 3 m 则进入煤气中的甲烷为 4 CH V896 11304 0 592 11 3 m 2 氢量的计算 由鼓风中分解的氢 H2 f Vf 氢气 1618 59 0 01 16 19 3 m 焦炭挥发分有机物中的氢 H2 j 65 3 2 4 22 06 0 0117 0 032 0 1 480 3 m 煤粉分解出的氢 H2 me 968 58 2 4 22 351 0 150 3 m 在喷吹得条件下 一般有 40 的氢参加还原 故氢气参加还原的总量为 H2 h 53 3140 0968 5865 319 16 3 m 生成甲烷的氢 H2 11 896 2 23 792 3 m 第 13 页 则进入煤气中的氢 H2 16 19 3 65 58 968 31 53 23 792 23 486 3 m 3 二氧化碳的计算 Fe2O3还原为 FeO 时 生成的 CO2为 3 OFekOFe2 m04 175 160 4 22 7756 01612 160 4 22 QCO 32 32 FeO 还原为 Fe 时生成的 CO2为 3 Mt h2 d 2 m92 172 56 4 22 FeFe 4 22 56 H r1CO MfFeO FeFe 石灰石分解出的二氧化碳为 76 25 0 429 22 4 44 16 653 3 m 混合矿分解的二氧化碳为 3 kk 2 66 0 44 4 22 0008 0 1612 44 4 22 QCO 2 m COk 焦炭挥发中的 CO2 3 j 2 947 0 44 4 22 342 0 0117 0 032 0 1 480COm 则进入煤气的二氧化碳 3 2 22 366653 1666 0947 092 17204 175COm 4 一氧化碳的计算 风口前燃烧的一氧化碳 3 128 702 12 4 22 14 376 12 4 22 mCCO ff 直接还原生成的一氧化碳 3 78 177 12 4 22 24 95 12 4 22 mCCO dd 焦炭挥发分中的一氧化碳 3 64 1 28 4 22 378 0 0117 0 032 0 1 480mCOj 第 14 页 间接还原消耗一氧化碳 3 96 34792 17204 175 32 mCOCOCO FeOOFei 则进入煤气的一氧化碳 CO 702 128 177 78 1 64 347 96 533 59m3 5 氮的计算 鼓风带入的氮 3 2 90 126579 0 01 0 159 161879 0 1 mVN ff 焦炭带入的氮 3 2 783 0 28 4 22 18 0 0117 0 032 0 1 480mN j 煤粉带入的氮 3 2 72 0 28 4 22 0060 0 150mN me 则进入煤气的氮 3 2 40 126772 0 783 090 1265mN 综上计算煤气的数量及成分见表 1 18 表 1 18 煤气的数量及成分 化 学 成 分体 积 m3 体积分数 CO2 366 2216 63 CO533 5924 22 N2 1267 4057 54 H2 23 4811 07 CH4 11 8960 54 总 计2202 592100 00 1 4 3 物料平衡表的编制 1 鼓风重量的计算 1m3鼓风的重量为 第 15 页 m3283 1 4 22 28 01 0 1 79 0 32 01 01 21 0 1801 0 则全部的鼓风重量 1618 59 1 28 2076 10kg 2 煤气重量计算 1m3煤气重量 3 35 1 4 22 160055 0 20108 0 285768 0282446 0441623 0 mkg 则全部煤气重量 kg34 25 4 22 18 53 31 2202 592 1 35 2973 50kg 氢参加还原生成的水为 则本计算的物料平衡见下表 1 19 表 1 19 物料平衡表 收入项目数量 kg支出项目数量 kg 原燃料 鼓风 煤粉 2211 72 2076 10 150 00 生铁 煤气 炉渣 炉尘 水分 1000 2973 50 369 96 15 00 25 34 总计4437 82总计4383 80 绝对误差44 94相对误差1 0 1 5 热平衡 1 5 1 计算热量收入项 1 碳素氧化放热 C q 碳素氧化为 1m3CO2放热 2 CO q 第 16 页 7980 4 22 12 2 4 7980 4 22 12 q 22 CO 氧化 CO V 17955kJ 碳素氧化为 1m3CO 放热 CO q 2340 4 22 12 Vq COCO 氧化 2340 4 22 12 2 4 5265kJ 则碳氧化放出的总热量 1795547 90 660 0 653 16 22 36652654 61 59 533qC 氧化 9048248 78kJ 2 鼓风带入的热量 风 q 水汽风空气风风风 QVQVVq 2 41100 4756 019 163751 0 19 1659 1618 2811125 78kJ 3 氢氧化为水放热 OH2 q 31 53 2581 4 2 OH2 q 341791 51kJ 4 成渣热 炉料的碳酸盐或磷酸盐中存在 1 CaO 及 MgO 在高炉内生成为 270kcal 混合矿中呈 Ca3 PO4 2存在的 CaO 为 1612 0 00113 3 56 31 2 16 5 2 155 混合矿中呈 CaCO3形式存在的 CaO 为 1612 0 00081 56 44 1 662 熔剂中的 CaO MgO 为 第 17 页 76 25 0 5278 0 0132 41 25 则成渣热为 270 2 155 1 662 41 25 4 2 51105 98kJ 5 混合矿带入热 烧结矿带入热量 N Cat ta 1612 0 6 0 19 400 4 2 308730 24kJ 则冶炼 1t 生铁的总热量收入为 9048248 78 2811125 78 341791 51 51105 98 308730 24 125610002 28kJ 1 5 2 计算热量支出项 1 氧化物分解吸热 氧化物分解 q 铁氧化物分解热 铁氧分 q 由于原料是熔剂结矿 可以考虑其中有 20 FeO 以硅酸铁 2FeO SiO2 形式存在 其余以 Fe3O4形态存在 焦炭中 FeO 全部以 2FeO SiO2存在 946 00994 0032 00 1480 20721 00 601612M Fe 硅酸铁 18 31 49 5631 18 464 001612M FeO 四氧化三铁 25 531 72 160 49 56 43 四氧化三铁OFe M 73 112425 531 756 701612M O Fe 32 游离 分解 1 FeO 2FeO SiO2 需要 973 33kcal FeO 的分解热 18 13 973 33 4 2 74851 02 分解 1 Fe3O4需要 1146 38kcal Fe3O4的分解热 56 49 125 53 1146 38 4 2 876389 17kJ 第 18 页 分解 1 Fe2O3需要 1230 69kcal Fe2O3的分解热 1124 73 1230 69 4 2 5813614 648kJ 所以铁氧化物的总分解热为 74851 02 876389 17 5813614 648 6764854 84kJ 锰氧化物分解吸热 锰氧分 q 02 73661000 Mnq 锰氧分 2 4 5 1758100094 0 0 0 69425 58kJ 硅氧化物分解吸热 硅氧分 q 2 474231000 Siq 硅氧化 99765 12kJ 磷酸盐的分解吸热 磷盐分 q 2 485401000 Pq 磷盐分 2 485401000 086 0 30846 48kJ 2 脱硫吸热 1505kcal kg4 1920131514951290 脱 S 消耗的热量 2 41505 chymejLk SSSSSS 4 9 0 06 1505 4 2 30593 64kJ 所以氧化分解和脱 S 消耗的总热量 6764854 84 69425 58 99765 12 30846 48 30593 64 6995485 66kJ 3 碳酸盐的分解热 由 CaCO3分解出 1 CO2需要 966kcal 由 MgCO3分解出 1 CO2需要 第 19 页 594kcal 由 MnCO3分解出 1 CO2需要 522kcal 混合矿以 MnCO3存在 CO2量 1612 0 05 0 0009 44 71 0 045 混合矿以 CaCO3存在 CO2量 1612 0 0081 0 045 1 261 熔剂中以 CaCO3存在 CO2量 75 25 0 5278 44 56 31 21 熔剂中以 MgCO3存在 CO2量 24 41 0 429 31 21 1 072 所以 碳酸盐的分解热 0 045 522 4 2 1 261 31 21 966 4 2 1 072 594 4 2 134514 42kJ 4 水分分解热 分解 1m3水蒸气需要 2581kcal 热量 鼓风中水蒸气的分解热 1618 59 1 2581 4 2 175458 39kJ 5 喷吹物分解热 3001502 4q 喷分 189000kJ 6 炉料游离水的蒸发吸热 汽 q 1 水由 0 升至 100 吸热 100kcal 再变为 100 水蒸气吸热 540kcal 共计 640kcal 480 3 2 640 4 2 41287 68kJ 汽 q 7 铁水带走的热 铁水 q 270 1000 4 2 1134000kJ 铁水 q 8 炉渣带走的热量 渣 q 396 96 410 4 2 637071 12kJ 渣 q 9 炉顶煤气带走的热量 煤气 q 第 20 页 干煤气的热容量 煤气干 q 4412 0 0054 0 3088 0 0170 0 3156 0 5755 0 3172 0 2422 0 4456 0 1662 0q 煤气干 0 3360kCal m3 1 41kJ cm3 煤气中水汽带走的热 水 q 2 43680 0 100250 53 31 18 4 22 18 q 水 12503 13kJ 假定炉尘的比热为 0 2kCal kg 则炉尘带走的热量 尘 q 2 42502 015q 尘 3150kJ 煤气带走的总热量 777074 46 12503 13 3150 792727 59kJ 10 外部热损失 损失 q 12561002 28 6995485 66 134514 42 175458 39 189000 支出收损失 qqq 41287 68 1134000 637071 12 748101 21 2461457 42kJ 1 5 3 列出热量平衡表 通过以上计算热量平衡见表 1 20 表 1 20 热量平衡表 热 收 入热 支 出 项 目kJ 项 目kJ 第 21 页 1 碳素氧化热9048248 77572 031 氧化物分解6995485 65855 69 2 鼓风带入热2811125 78222 382 碳酸盐分解热134514 421 07 3 氢氧化放热341791 5062 723 水分分解175458 391 40 4 成渣热 51105 9780 4074 喷吹物分解1890001 5 5 炉料带入热308730 242 465 游离水带走热41287 680 33 6 铁水带走热11340009 03 7 炉渣带走热637071 125 07 8 煤气带走热792727 596 31 9 外部热损失2461457 42219 60 共计12561002 28100 00共计12561002 28100 00 1 5 4 高炉热工指标的分析 1 热量有效利用系数的计算 T K 0 0 T 100K 全部 有效 Q Q 12561002 28 2461457 422 792727 59 12561002 28 100 74 29 2 碳素热能利用系数 Kc 的计算 100 7980 KC C C M Q 100 4 22 12 96 34795 531 79802 4 775 9048248 57 27 第 22 页 2 高炉本体设计 2 1 高炉内型相关计算 1 实际年产量 万 t a 93 54115 1 15530 85530 2 计算高炉日产量 p 1 365 M P p 式中 M 高炉座数 座 本设计为 2 高炉休风率 本设计取 2 则 高炉的日产量 1 365 M P p 98 0 2365 93 541 万 t 7275 t 7275 0 3 定容积uV I Kp n p Vu 式中 K 每吨生铁的焦比 t t 本设计取 0 45 I 冶炼强度 t m3 d 本设计取 1 3 则 高炉的有效容积 2518 3 1 45 0 7275 3m I Kp n p Vu 4 炉缸尺寸 1 炉缸直径 则 取 d 10 8mm85 10251832 0 V32 0 d 45 045 0 u 第 23 页 校核 49 27 8 10 4 2518 A V 2 u 2 炉缸高度 渣口高度m dNC bP hZ604 1 8 103 758 0 14 2 1727527 1 27 1 22 取mhZ6 1 风口高度 2 3 5 0 6 1 k h h z f 风口数目 取 n 24 个 个 6 2329 922d2n 风口尺寸 选取风口结构尺寸 37 0 mf 则炉缸高度 取 57 3 37 0 2 31mfhhf 6 31mh 4 死铁层厚度 取m7 0ho 5 炉腰直径 炉腰角和炉腰高度 选取 则 取10 1 d D 88 118 1010 1 d10 1D m 9 11D 选取52481 炉腹高度 取m50 3 52481tg 2 8 10 9 11 tg 2 dD h2 m5 3h2 校核 36 6 8 109 11 5 32 dD h2 tg 2 15381 6 炉喉直径和炉喉高度 选取 则 取69 0 D d1 m211 89 1169 0 D69 0d1 m2 8d1 炉喉高度 取 6 25mh 7 炉身角 炉身高度和炉腰高度 第 24 页 选取45784 则 取m999 1745784tg 2 2 8 9 11 tg 2 dD h 1 4 m0 18h4 校核 729 9 2 89 11 0 182 dD h2 tg 1 4 55784 选取 52 2 D Hu 则 取m988 29 9 1152 2 D52 2 Hu m30Hu 求得 m3 26 2 0 185 36 330hhhhHh 5421u3 校核炉容 炉缸体积 32 1 2 1 79 3296 38 10 44 mhdV 炉腹体积 22 22 12 dDdDhV 22 2 82 8 9 11 9 115 3 12 3 396 354m 炉腰体积 32 3 2 3 806 2553 2 9 11 44 mhDV 炉身体积 12 11 2 44 dDdDhV 22 2 82 89 119 11 1 18 12 3 1444m 炉喉体积 32 5 2 15 3 1376 22 8 44 mhdV 3 1371444806 255396 35479 329 54321 VVVVVVu 3 292 2521m 误差 5 13 0 100 292 2521 292 25212518 100 u uu V VV V 符合设计标准 第 25 页 高炉各部分尺寸见下表 2 1 表 2 1 高炉各部分尺寸 高炉有效容积Vu2518m3 炉缸直径d10 8m 炉腰直径D11 9m 炉喉直径d18 2m 高炉有效高度Hu30 0m 炉缸高度h13 6m 炉腹高度h23 5m 炉腰高度h32 3m 炉身高度h418 0m 炉喉高度h52 6m 死铁层高度h00 7m 渣口高度hz1 6m 风口高度hf3 2m 炉腰角 52481 炉身角 45784 风口个数24 渣口个数0 铁口个数2 2 2 高炉内衬设计 2 2 1 炉底 高炉炉底采用综合炉底结构 死铁层下面采用高铝砖砌筑 上面部分外围 第 26 页 采用碳砖砌筑 内圈采用高铝砖砌筑 由 炼铁设计参考资料 可查 高炉的碳砖炉底高度为 3000mm 炉底直径mmD1200043000 1 一块高铝砖的体积 mmV388125075150345 高铝 炉底需四层高铝砖 则炉底的高铝砖数 块高铝砖数 高铝 87343 3881250 1039 32 11 2 1 V h D 块碳砖砖数33494 90150400 4004 2 12000 14 3 2 2 2 2 炉缸 分两段 部分 共层 由内向外共两圈22 75 16003200 表 2 2 第 1 段砌砖型号及用量 135 1 G 97 3 G 87 145 4 2 G G 87 135 4 2 G G 97 120 3 1 G G 部分 共层 由内向外共两圈 6 75 32003600 表 2 3 第 2 段砌砖型号及用量 第 27 页 87 145 4 2 G G 2 2 3 炉腹 共层mh5 3 2 47 75 3500 表 2 4 第 3 段砌砖型号及用量 87 158 4 2 G G 2 2 4 炉腰 共层 分三段 mh3 2 3 31 75 2300 段 1 层 由内向外共三圈 表 2 5 第 4 段砌砖型号及用量 97 172 3 1 G G 87 172 4 2 G G 87 158 4 2 G G 段 1 层 由内向外共一圈 表 2 6 第 5 段砌砖型号及用量 97 148 3 1 G G 段 29 层 由内向外共两圈 表 2 7 第 6 段砌砖型号及用量 87 168 4 2 G G 97 143 3 1 G G 97 158 2 1 G G 87 158 4 2 G G 第 28 页 2 2 5 炉身 炉身高 18 0m 共需要 240 层砖 由下向上共分为 8 部分 1 炉身下部镶砖冷却壁 5 块 每块 2 0m 间隙 150mm 则有冷却壁的 长度为 其中炉身所占长度 mm10900127552000 mm Sin 3 8864 45784 7527 10900 转层数 则可分为 3 段 39 层 40 层 40 层层119 75 3 8864 段 39 层 平均直径 D mm 5 11599 2 1129911900 内圈 258 150 2345 5 1159914 3 b D n 外圈 272 150 4345 5 1159914 3 b D n 表 2 8 第 7 段砌砖型号及用量 87 171 4 2 G G 87 185 4 2 G G 段 40 层 平均直径 D mm 5 10990 2 1068211299 内圈 245 150 2345 5 1099014 3 b D n 外圈 259 150 43455 1099014 3 b D n 表 2 9 第 8 段砌砖型号及用量 87 158 4 2 G G 87 172 4 2 G G 段 40 层 均直径 D mm5 10373 2 1006510682 第 29 页 内圈 232 150 2345 5 1037314 3 b D n 外圈 246 150 43455 1037314 3 b D n 表 2 10 第 9 段砌砖型号及用量 87 145 4 2 G G 87 159 4 2 G G 2 炉身中部长度约占炉身总长度的 则有层 可分两段 7 135 757 18000 段 1 层 厚度为 1150 345 2 230 2 内 圈 225 150 23455 1004914 3 b D n 第二圈 239 150 4345 5 1004914 3 b D n 第三圈 249 150 22304345 5 1004914 3 b D n 第四圈 259 150 42304345 5 1004914 3 b D n 表 2 11 第 10 段砌砖型号及用量 97 128 3 1 G G 97 142 3 1 G G 87 152 4 2 G G 87 162 4 2 G G 段 34 层 均直径 D mm 4 9787 2 3 9525 5 10049 第一层 内 圈 215 150 22304 978714 3 b D n 第二圈 229 150 23452230 4 978714 3 b D n 第三圈 243 150 43452230 4 978714 3 b D n 第 30 页 第二层 内 圈 220 150 2345 4 978714 3 b D n 第二圈 234 150 4345 4 978714 3 b D n 第三圈 244 150 43452230 4 978714 3 b D n 表 2 12 第 11 段砌砖型号及用量 87 128 4 2 G G 87 142 4 2 G G 97 146 3 1 G G 97 123 3 1 G G 87 147 4 2 G G 87 157 4 2 G G 炉身上部可分为三段 28 层 28 层 30 层 段 28 层 均直径 D mm 5 9309 2 6 9093 3 9525 内圈 210 150 2345 5 930914 3 b D n 外圈 224 150 4345 5 930914 3 b D n 表 2 13 第 12 段砌砖型号及用量 87 123 4 2 G G 87 137 4 2 G G 段 分两部分 一部分砌两圈砖 一部分砌三圈 第一部分 2 层 内 圈 205 150 2345 5 909314 3 b D n 第 31 页 第二圈 219 150 4345 5 909314 3 b D n 第三圈 234 150 22304345 5 930914 3 b D n 表 2 14 第 13 段砌砖型号及用量 97 108 3 1 G G 87 132 4 2 G G 87 147 4 2 G G 第二部分 26 层 均直径 D mm 3 8893 2 8693 5 9093 内圈 201 150 23453 889314 3 b D n 外圈 224 150 4345 5 930914 3 b D n 表 2 15 第 13 段砌砖型号及用量 87 114 4 2 G G 87 137 4 2 G G 段 同 段