高炉炼铁设备技术研究毕业论文.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书高炉炼铁设备技术研究毕业论文第一章 文献综述1.1 炼铁行业概述钢铁工业在过去的100多年里进行了快速发展，无论是在设备还是技术上都取得了重大的进步，但也存在这很大的缺陷，比如污染严重，矿石利用率低，严重耗能等等的问题。在近些年里钢铁行业的重要性有了不小的下降，更为严重的是钢铁行业现在已经处于一个微利甚至是负利的产业，所以现在急需要我们的生产工作者更加努力，提高钢铁行业的技术进而扭转这一不利的局面。我国钢铁工业现状如下1：行业集中度低, 生产专业化程度低, 尚不能达到规模经济, 在一定的程度上限制了我国钢业的竞争力，结构不合理,企业平均技术装备水平低,产业升级和任务技术改造非常艰巨。我国钢铁企业不注重新技术新产品的开发利用，和国外一些企业形成了鲜明的对比。钢铁产品质量有待进一步提高。我国钢铁产品的实物质量水平比国外先进水平相比还有一段距离; 我国钢材产品销售服务水平较低。钢材产品销售服务和产品的质量是提高产品竞争力的重要方面; 我国钢铁行业的信息迟缓，企业与企业间相互恶意压价竞争，而且没有一个统一的部门进行指导和规范，导致了现在我们钢铁行业的严重被动局面,加工服务中心基本上处于空白，而且我国的钢铁企业目光仅仅局限于国内，在国际上的竞争力不足，所以现在我国钢铁行业处于一个极为不利的局面，急需要一些措施来改变。目前我国钢铁业产能过剩，严重超出了需求量，在2008年我国生铁产量已经到达4.6944亿t比去年度增长15. 19%,其增加幅度低于钢产量同期增加幅度,占剧全世界钢铁总产量的49.74%。2007年全国重点钢铁企业产铁3. 69亿t，同去年的产量比增长了13.74%,其他非重点钢铁企业产量1.20亿t，增长19.60%。2008年上半年我国产铁量2.4642亿t，与去年相比增加了 7.89%,但发展势头降低了。预计, 2008年我国钢产量达到5.2亿t,生铁产量将达到4.9亿t。2009年产铁5.43亿吨，占世界总产量的60.53%，2010年前十个月我国铁产4.96亿吨，比上年同期增长8.27%。高炉生产技术取得了很大的的进步，但随之而来的问题也是不少的，如钢铁产能过剩，钢铁质量不达标，钢铁价格过低，钢铁企业间不正当竞争。1980年中国重点企业高炉平均利用系数为1.56吨/(米日)，焦比为539公斤/吨生铁。 1.2 高炉炼铁1.2.1 高炉炼铁的发展高炉发源于中国，高炉何时在我国发明，各路专家尚无统一意见.有人推断是公元前8世纪，现在己有出土的铸铁实物，证实了这一推断，是世界上最早掌握冶铁技术少数文明古国之一欧洲出现高炉约在170年以后。20世纪是我国炼铁大发展的一个黄金时期，并成为世界上的炼铁大国。20世纪是中国钢铁工业发展的一个世纪。钢铁业从最开始的小规模生产到现在的衡量一个国家实力象征，走过了100多年的时间，相信在以后的时间里钢铁业也是一个国家不容忽视的实力，而且也会取得更大的进步。高炉属于圆筒形竖炉，高炉炉型一般分为 5 段2：炉腰、炉身、炉喉、炉腹和炉缸。炉缸部分设有铁口、渣口和风口。高炉外面用钢板制成炉壳；里面用耐火砖砌筑内衬为了延长高炉寿命在炉壳与内衬之间设有冷却设备。在钢铁生产时，铁矿石，焦炭，石灰石，生石灰从炉顶装入，热风从高炉下的风口鼓入，在高温下进行一系列的化学反应，生产出铁，此阶段叫做还原反应。铁矿石在高炉中经过还原反应炼成铁,由铁口放出铁水；加入高炉内的熔剂与铁矿石中的杂质相互作用形成炉渣,从渣口排出；从炉顶导出炉内的煤气,经过除尘后,供烧结机、热风炉等作燃料。1.2.2 高炉炼铁的技术进步高炉炼铁的技术进步在于铁的精炼技术，如：品味强度的提高、粒度的变小、成分的相对稳定。精料技术的核心是要提高入炉矿品位。高炉炼铁,随着铁矿石的品味提高、焦比的下降，进而提高了产量，提高了钢铁企业的利润率。我国矿品位的提高主要是使用高品位进口矿比例增加的结果。一般进口矿的品位在64 %以上。我国铁矿石的进口量逐年的增加，一般来说是从澳大利亚等一些铁矿石打过进口,这些进口的铁矿石量占我国铁矿石总量的32 %以上。进口的铁矿石提高了我国的铁产质量，有一些好处，但随之而来的问题是严重依赖国外的矿石对我国钢铁业十分不利。 高炉炼铁的技术进步主要在3：降低燃料比、提高喷煤比、提高风温、加强能量回收等方面。高炉炼铁在铁生产里面占据了重要的位置，对铁生产有很大的影响。高炉炼铁需按照目前存在的问题, 继续搞好技术改造工作和结构调整; 为进一步取得高炉的低消耗高效率, 搞好二次能源回收和节能利用工作, 高炉精料工作以及高炉的长寿化以及高效化。我国的钢铁从业人员应当更加努力，提高我国钢铁业的竞争力。 1.3高炉喷煤系统 1.3.1高炉喷煤的过去与发展高炉喷煤在高炉炼铁过程中占据着很大的比例，高炉喷煤的技术进步能进一步的提高铁矿石和焦炭的利用率，高炉喷煤的技术进步趋势是提高喷煤、降低焦比。高炉喷煤是炼铁过程的一个重要环节，它的好坏与否关系着整个炼铁生产的好坏。这其中就包括对繁琐的阀门调节控制由手动模式改为PlD自动控制，对喷吹量的数值累计采用流量监测与重量模糊控制相结合的方式等等。 高炉喷煤技术始于1840年S.M. Banks4关于喷吹焦炭和无烟煤的设想,世界最早的工业技术应用即是根据这一设想在法国博洛涅附近的马恩省炼铁厂于18401845年间实现的4。但在以后的时间里，高炉喷煤的发展极为的缓慢，甚至停顿，直到60年代才又开始进行一系列的喷煤实验，再后来高炉喷煤才开始了一些发展，取得了许多的技术进步，而且这些进步都应用在了实际的炼铁过程中，提高了炼铁的利用率，为高炉炼铁的快速发展做出了很大的贡献。世界范围的高喷煤比指标大部分在20世纪90年代中后期产生。英国的钢铁企业的一套喷煤设备率先的取得了较高的喷煤比，但是世界范围内的喷煤比记录是由日本的一家钢铁企业创造的。1.3.2 我国高炉喷煤技术的发展我国高炉喷煤大致经历了4个阶段5： （1）无氧喷吹煤粉 我国早期喷煤大多是无氧喷吹无烟煤，与无烟煤相比，烟煤具有可磨性好、资源广泛、燃烧性能好、价格低廉等优点。（2）富氧喷吹技术 富氧鼓风可以提高理论燃烧温度，提高煤粉燃烧率，改善高炉透气性。（3）氧煤喷吹技术 氧煤喷枪技术的出现使喷吹进一步提高了煤粉的燃烧率，大幅度提高煤粉利用率。在我国几乎停滞的十几年中，国外的高炉喷煤技术有了巨大的进步， 氧煤喷枪喷煤技术已经非常成熟且进行了推广和普及。（4）引进国外喷煤技术 在我国经济允许的条件下，适当引进些国外的高新技术为我们的经济建设发挥作用，能起到事半功倍的效果。1.3.3高炉喷煤技术展望 在高炉炼铁，高炉喷煤技术不断取得技术进步的状况下，高炉喷煤的发展方向主要是在煤粉预热、风口前煤粉燃烧状况研究，在这种情况下，高炉喷煤是增大喷煤比，降低焦比扩大制粉能力来提高喷煤的效率及利用率，进而改善喷煤环境、炉缸透气性保证均匀且安全的喷煤是高炉喷煤的下一个重点研究方向。1.4 高炉喷煤系统设备高炉喷煤工艺系统主要由煤粉输送、原煤贮运、煤粉制备、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成。1.4.1 煤粉的制备煤粉制备包括原煤装卸、贮运、磨煤、干燥和煤粉收集等。煤粉制备工艺流程见图1-1。原煤由厂外运来后卸入原煤槽，经皮带运输机、除铁器、锤式破碎机进行初级破碎运到煤粉车间的原煤仓。再用圆盘给料机加入到球磨机中，并用引风机引200左右的烟气（或热风）吹入球磨机，热风一方面作为干燥剂，将煤粉干燥；细粉管上安有锁气器(图1-2) ，其功能是密封卸煤，当有煤粉下落时，靠飞粉的重力压开阀板，没有煤粉时自行关闭，防止漏气。煤粉，经排煤机加压，进入布袋收尘器。布袋收尘器下部有圆筒形阀，细粉通过它落入细粉仓。从布袋收尘器排出的风由排气管放散到大气中。 图1-1 煤粉制备工艺流程 图1-2 磨矿分级流程改造煤粉制备的主要设备是磨煤机，选择它的依据是煤的可磨性系数。该系数可用下式表示：煤的可磨性系数=标准煤磨到一定细度的耗电量试验煤磨到相同细度的耗电量比球磨机具有更多的优势，尤其是用于喷吹烟煤的高炉。一般新磨好的煤粉水分约为1%，温度6080C，煤粉粒度小于180网目（0.088mm）占80%以上。1.4.2 煤粉的输送从媒粉仓列高炉附近的喷吹罐从喷煤罐到风口煤粉都用气动运输。有两种方式，一是用带有压力的喷吹罐提供压差使煤粉运动，给煤量是粉煤料柱上下压力差的函数，煤粉进入混合器后用压缩空气向外输送，这种方法不设转动机械设备，常用于向高炉喷吹。 图1-3 输粉系统工艺流程图混合器是仓式泵的出口，可以采用焊接件或铸件。生产中经常用以下办法调节喷煤量：（1）调节喷吹罐上方的旋塞阀开启角度。（2）适当提高喷吹罐压力。但不宜过高，否则耗气量增加并且不安全。（3）适当减小混合器喷嘴压力（即喷吹压力）。喷吹压力愈高，风量逾大，喷吹量及浓度愈小，而且消耗的空气量大，操作不稳定；喷吹压力过小，则不能满足气动输送的要求，容易堵塞管道。混合器的喷射能力主要与其入口直径有关。 Q=KD/4式中 Q混合器喷射能力，m/h； D混合器入口直径，cm; K系数，即每平方厘米混合器入口面积每小时通过的煤粉量，m/(h*cm);螺旋输送泵（图1-5）是常压喷吹系统中广泛采用的设备。当煤粉制备车间与喷吹装置距离较远时，它是用管道输送煤粉的主要设备。其工作原理是煤粉在重力作用下，由煤粉仓（或喷吹罐）底部阀门进入料箱，由电动机带动螺旋杆旋转，将煤粉压入混合室，借助于通入混合室的压缩空气将煤粉送出，可以用转速来调节给煤量，也可以防止压缩空气倒流进入煤粉仓。 图1-5 螺旋泵构造示意 螺旋泵分进料箱、螺旋轴、混合室三大部分。煤粉在螺旋泵中，由于螺距逐渐变小而被压紧，压缩比即最大螺距与最小螺距之比1.41.6比较合适，过小容易出现倒风现象，过大电动机过载。喷嘴的安装位置要合适，以保证混合室内不积灰、不堵塞。螺杆尾部安装有效的双面机械密封单向阀压盖依靠重锤作用随给料量而摆动，当螺旋没有煤粉供给时，压盖依靠重锤作用而自行关闭。与仓式泵相比，螺旋泵的特点是：体积小，设备较简单，不用压力贮煤罐，故较安全。但由于需要机械传动，维护量大、耗电大，且输送压力不高，不适于高压操作的高炉使用。而仓式泵由于无机械传动，故工作时噪声小，输送量和输送能力大，能耗较小。但体积较螺旋泵大，多适用于高压操作的高炉。1.4.3 煤粉的喷吹喷吹装置包括集煤管、贮煤罐、喷吹罐、输送系统及喷枪。按喷吹罐工作压力可分为常压喷吹装置和高压喷吹装置两种：（1）常压喷吹装置。喷吹用的煤粉管处于常压状态下。由煤粉罐未充压，所以输煤泵出口压力不允许过高，否则容易向煤粉罐倒风。通常，操作压力为0.130.15MPa，煤粉浓度为815kg/kg。常压喷吹装置设备简单，安全性较好，故常用于中小型高炉。（2）高压喷吹装置。喷吹罐一直在高压状态下工作(0.30.4MPa)按仓式泵的原理向高炉喷吹煤粉，常用于大中型高压操作的高炉上。我国的高压喷吹设备大致有双罐重叠双系列和三罐重叠单系列两种形式： 图1-6两罐重叠双系列系统 图1-7 三罐重叠单系列系统 1）双罐重叠双系列。其贮煤罐和喷吹罐上下相连6，贮煤和喷吹作业交替进行，贮煤时下钟阀关闭上钟阀打开，贮煤罐和煤粉回收系统连通，处于常压状态，以便接受煤粉。罐内煤粉装满后，停止输煤，上钟阀关闭。向高炉喷吹煤粉时，先向贮煤罐充压，使下钟阀上下均压，再打开下钟阀向高炉输煤。罐内煤粉喷吹完后，进行泄压，装煤。为了保证下煤畅通，在贮煤罐的下部安装有纺锤形的导料器，料满和料空的信号由安装在罐体外上部和下部的Co60放射源和计数器发出，有的用电子秤压头连续发出料重信号。如图1-6。2）三罐重叠单系列。是在贮煤罐上又加上一个收集罐，收集罐、贮煤罐和喷吹罐上下重叠起来，收集罐处于常压状态。如图1-7。喷吹罐有效容积一般按向高炉持续半小时的喷吹量来设计，即换罐周期为半小时，必须大于贮煤罐装一次煤的时间和泄气等辅助时间之和。其有效容积是指在规定的最高与最低料面之间的容积，在最低料面之下需保留23t煤粉，最高料面离顶部球面转折处为8001000mm。 贮煤罐有效容积一般为喷吹罐有效容积的1.11.2倍，贮煤罐的最低料面应在钟阀以上。贮煤罐有效容积过大，对调剂缓冲有利，但容易产生带粉关闭现象，对关下钟阀不利。收集罐的有效容积应保证（在上钟阀关闭时，即由贮煤罐向喷吹罐加煤粉时）贮存送来的煤粉。分配器是煤粉喷吹装置中的重要设备，其分配是否均匀，对稳定高炉炉况，提高煤粉喷吹量，改善高炉技术经济指标起着重要作用。目前常用的分配器是瓶式分配器，煤粉混合物由下部垂直进入瓶式分配器中，再从侧面水平分流，因垂直进入可以免受重力影响而产生偏析，煤粉在横断面上的分布只受气流速度的影响，由于横断面上的等速线是同心圆，在相同扇形面积内的煤粉量理应相等，实践证明也是比较均匀。也有的高炉采用空心锥形分配器。把煤粉从直吹管（或风口）吹入炉内的设备为喷枪。煤粉从喷吹罐下的混合器经分配器进入喷煤支管，再用一段胶皮管与喷枪相连，这样既容易插枪，又可在热风倒流时只烧断胶皮管，不会倒流进入煤粉罐。喷枪本身一般为内径1215mm的普通冷拔无缝钢管或耐热钢管。喷枪一般斜插在直吹管上，交角为1314（图1-8）。图1-8 喷枪及其插入装置 第二章 炼铁工艺计算及主要参数选择2.1 原始数据整理计算2.1.1 原料成分见表2.1表2.1 矿石成分成分TFeMnPSFeOCaOSiO2烧结矿53.360.6600.060.0230.00011.666.600球团矿61.470.0800.000.0041.2900.0609.220锰矿4.83036.080.030.0000.0000.00022.86石灰石0.2740.0780.0000.0000.00055.300.365硅石1.0820.0000.0000.0000.0000.18095.30附表1MgOAl2O3Ti1.9203.1900.1401.3300.6200.0000.0002.3200.0000.1000.1000.0002.8202.8200.0002.1.2 燃料成分见表表2.2 焦碳成分（）固定碳（%） 灰分(12.34%)84.9SiO2Al2O3CaOMgOFeOFeSP2O35.804.82 0.720.100.760.050.01附表： 挥发份（12.34%） 有机物（1.4005）合计全硫游离水CO2COCH4H2N2H N S0.170.560.170.620.090.540.540.621000.647.00（S全=S有机+FeS32/88=0.62+0.27432/88=0.983） 表2.3 煤粉成分CHONSH2O 灰分（8.200%）合计SiO2CaOAl2O3MgOH2OFeO78.033.505.921.090.330.404.850.494.580.200.400.61100补充计算的原料成分 /% 成分 TFe Mn P S FeO CaO SiO2混合矿48.80.5360.0480.01880.1299.3346.202MgO Al2O3 Ti1.6692.6140.1122.2 配料计算2.1.1 冶炼条件确定(1)冶炼制钢铁，规定生铁成分Si=0.7% ；S=0.03%。(2)假设炼铁焦比K=400 kg ；煤比 M=120 kg 7。(3)选取铁的直接还原度rd=0.45 ；氢的利用率=35%。(4)规定炉渣的碱度R=CaO/SiO2=1.02。(5)热风温度为1250(6)高炉使用冷烧结矿，炉顶温度为200(5)元素在生铁、炉渣与煤气中的分配率见下表：表2.4 常见元素分配率（%）原料FeMnPSV生铁0.9980.4001.0000.800炉渣0.0020.6000.200煤气0.05表2.5 生铁成分（）成分SiMnSPCFe%0.70.030.030.0903.8695.29100.002.2.2 吨铁矿石用量计算 燃料带入铁量Fef： Fef=400(0.007656/720.000556/88)1200.006156/72=2.48+0.569=3.057kg矿石用量A焦炭带入的Fe=450(0.00765656/72+0.000556/88)=2.49 Kg煤粉带入的Fe=1200.006156/72=0.57 Kg进入渣中的Fe=952.90.002/0.998=1.91 Kg需混合矿供应的Fe=952.9-2.49-0.57+1.91=951.75 Kg矿石量A=951.75/0.488=1950.3 Kg 2.2.3生铁成分计算 = (1950.348.8%+3.06)0.997/10=95.19(%) =(1950.30.04%+4000.00162/142)/10=0.1(%) =(1950.30.472%+3200.022%55/71) 0.5/10=0.46(%)=100-（95.19+0.1+0.46+0.700+0.030）=3.52(%)表2.5 生铁成分（）成分SiMnSPCFe%0.70.460.030.13.5295.19100.002.2.4 石灰石用量计算混合矿带入CaO=1950.30.09334=182.04 Kg焦炭带入CaO=4500.0072=3.24 Kg煤粉带入CaO=1200.0049=0.59 Kg共带入CaO=182.04+3.24+0.59=185.87 Kg混合矿带入SiO2=1950.30.06202=120.96Kg焦炭带入SiO2=4500.058=26.1 Kg煤粉带入SiO2=1200.0485=5.82 Kg共带入SiO2=120.96+26.1+5.82=152.88 Kg还原Si消耗SiO2=560/28=10.7 Kg石灰石用量=（SiO2料-10.7）1000-CaO/ CaO有效 =(152.88-10.7) 1.03-185.87/(0.553-0.003651.03) =-71.8由以上可知需配加硅矿作溶剂, 则硅石用量硅矿有效溶剂性 SiO2有效=95.30-0.18/1.03=95.13(%)硅矿的用量=(185.87-152.88 1.03)/95.13%=29.86 Kg2.2.5 渣量及炉渣成分分析 燃料带入的各种炉渣组分的数量为CaO185.87+29.860.0018=186.41kgSiO2152.88-10.7+29.860.953=181.34kgMgO=1950.30.01669+4500.001+120 0.002+29.860.0008=33.49kgAl2O3=1950.30.02614+4500.0482+1200.0458+29.860.001 =78.20kg渣中MnO量1950.30.005360.571/55=6.75 kg渣中FeO量1.9172/56=2.46kg1t生铁炉料带入的硫量：(硫负荷)S1950.30.000188+4500.0062+1200.0033=3.55 kg进入生铁的硫量100.030.3kg进入煤气的硫量3.550.050.18kg进入渣中的硫量3.55-0.3-0.183.07 表2.7 炉渣组成表项目CaOMgOSiO2Al2O3MnOFeOS/2数量Kg186.4133.49181.3478.2033.492.461.54516.93成分%36.066.48 35.0815.13 6.48 0.480.30100.00注：渣中S以CaS形式存在，计算中的Ca全部按CaO形式处理，氧相对原子质量为16，S相对原子质量为32，相当已计入S/2，故表中再计入S/2。炉渣性能校核炉渣实际碱度186.41/181.34=1.03炉渣脱硫之硫的分配系数:Ls20.350.03=23.3查阅炉渣相可知，该炉渣熔化温度为1300黏度：1500时2.5 泊； 1400时4泊由炉渣成分性能校核可以看出，这种炉渣是能够符合高炉冶炼要求2.3 物料平衡计算对于炼铁设计的工艺计算，直接还原度Rd及氢的利用率等指标是已知的，它们在前面已给出，这里还假定入炉碳量的1与氢反应生成CH4。鼓风湿度=0.015。2.3.1 鼓风量计算 每吨生铁的各项耗碳量是：燃料带入的可燃碳量CfCf =4500.849+1200.7803 =475.7kg生铁渗碳 Cc103.52=35.20kg还原Mn消耗的碳量=4.612/55=1.00 Kg还原Si消耗的碳量=724/28=6.00 Kg还原P消耗的碳量=160/62=0.97 Kg还原铁的消耗碳CdfeCdfe951.90.4512/56=91.79kg直接还原共消耗碳=1.00+6.00+0.97+91.79=99.76 Kg风口前燃烧碳量：Cb475.7-35.2-99.76=340.74 kg风口碳量所占比例为Cb/Cf=340.74/475.7=71.6鼓风含氧量 （鼓风富氧率为w=1%,氧气浓度=99%）O2b21%（1-0.015）+0.50.015=21.44%风口前燃烧碳素所需的氧量=(340.74/24) 22.4=318.02 Kg煤粉可供给氧量=120（0.0592/32+0.004/36）22.4=5.27 m3每吨生铁的鼓风质量V风=（318.02-5.27）/0.2144=1458.72 m32.3.2 煤气组成及煤气量计算 (1) H2鼓风湿分分解的氢=1458.720.015=21.88 m3焦炭挥发分及有机H2量=450（0.0062+0.0054）22.4/2=58.46 m3煤粉分解出H2=120(0.035+0.0042/18) 22.4/2=47.64 m3入炉总H2量=21.88+58.46+47.64=127.98 m3在喷吹条件下有40% H2参加还原，因此参加还原的H2量为127.980.4=51.19 m3 进入煤气的H2量=127.98-51.19=76.79 m3（2）CO2 由Fe2O3还原成FeO所生产的CO2=1950.30.76222.4/160=208.05 m3由MnO2还原成MnO所生产的CO2=1950.30.0122.4/87=5.02 m3由FeO还原成Fe生成的CO2=951.90.5522.4/56=209.42 m3另外，H2参加还原反应，相当于同体积的CO所参加的反应，所以CO2生成量中应减去51.19 m3间接还原生成CO2量=208.05+5.02+209.42-51.19=371.3 m3焦炭挥发分CO2量=4500.001722.4/44=0.39 m3混合矿分解出CO2量=1950.30.002322.4/44=2.28 m3煤气中的CO2总量VCO2371.3+0.39+2.28=374.57 m3（3）CO风口前燃烧碳生成的 CO340.7422.4/12=636.05m3各元素直接还原生成的CO99.7622.4/12=186.22m3焦炭挥发生成的CO4500.005622.4/28=2.02m3 间接还原消耗CO=371.3 m3扣除间接还原消耗的CO后，进入煤气中的总量为Vco636.05+186.22+2.02-371.3=452.99 m3（4N2鼓风带入的N21458.72(1-0.015) 0.79=1135.10 m3焦碳带入的N24500.006322.4/28=2.27 m3煤粉带入的N21200.010922.4/28=1.05 m3煤气中N2总量 VN21135.10+2.27+1.05=1138.42 m3将上列 计算结果列表，求出煤气(干)总量及煤气成分项目CO2COH2N2体积/m3374.57452.9976.791138.422042.8含量/%18.34 22.17 3.76 55.73 100.00表2.8 煤气成分表煤气量与鼓风量的体积比为 Vg/Vb2042.7/1458.72=1.401 m3鼓风量=1.12g/ m3 1 m3煤粉量=1.337 Kg/ m3全部鼓风量=1458.721.2=1750.46Kg 全部煤气量=2042.81.337=2731.22Kg（6）煤气中水量计算还原生成的水51.1918/22.4=41.13 Kg炉料带入的水分=4500.07=31.5 Kg进入煤气的水总量41.13+31.5=72.63 Kg2.3.3 考虑炉料的机械损失后实际入炉量矿石量1950.31.03=2008.8 Kg焦碳量4501.068=480.6 Kg硅石量29.861.01=30.16 kg因此，机械损失（含炉尘）量为2519.56-2430.16-31.5=57.9 Kg2.3.4 物料平衡表 表2.9 物料平衡表（%）序号收入项 Kg 序号 支出项 Kg123 原料 鼓风 煤粉 2519.56 1750.46 12012345生铁炉渣煤气水分炉尘 1000.0 519.03 2731.22 72.63 57.9 共计 绝对误差 4390.06 9.28 共计 相对误差 4380.78 0.21%2.4 热平衡计算2.4.1 热收入1) 碳素氧化放热。 由C氧化成1 m3的CO2放出的热量=17887 KJ/ m3 由C氧化成1 m3的CO放出的热量=5245 KJ/ m3碳素氧化热=371.317887+（452.99-2.02）5245=9006781 KJ2) 鼓风带入的热量查表可知1100时8，干空气热焓375.1kcal/m3，水蒸气热焓457.6kcal/m3，每吨生铁的风量为1458.72m3，喷吹煤粉用的压缩空气数量很少大约1530kg/kg(空气)这里就不予考虑了，因而鼓风带入的物理热为：QS24.181458.72375.1(1-0.015)+457.60.015 =2294699 KJ3) 成渣热(由硅矿及生矿带入的CaO、MgO计算)炉料中以碳酸盐形态冲在的CaO和MgO，在高炉内生成钙铝硅酸盐时，每千克放热=2704.184=1130 KJ混合矿中CaO量=1950.30.01556/44=37.23 Kg熔剂中（CaO+MgO）=29.86（0.553+0.0008）=16.54 Kg成渣热=（37.23+16.54）1130=60760 KJ4)混合矿带入的物理热（用冷矿时无此项）。5) H2氧化放热=25814.18451.19=552400 KJ以上各项收入总计为：QSQS1+QS2+QS3+QS4=9006781+2294699+60760+552400 =11914640 KJ2.4.2 热支出（1）氧化物分解耗热烧结矿中硅酸铁形态存在的FeO量为FeO(硅)4500.0076+1200.0061=4.152 Kg 2.46 Kg入渣剩余FeO(硅)4.152-2.46=1.69 Kg以Fe3O4形态存在的Feo量则为 FeO(四氧化三铁)1950.30.00129=2.52 kg以Fe3O4形态存在的Fe2O3量为Fe2O3磁)2.25（160/72）=5 kg因此，Fe2O3自由)1950.30.6942-5=1348.90 KgFeO（硅酸铁）分解热=1.694072=6881.68 KJFe3O4分解热=7.524796=35765 KJFe2O3分解热=1378.95149=7099956 KJ因此，铁氧化物分解耗热Qd1.17099956+6882+35765=7142603 KJ 其他氧化物分解耗热Qd1.26621+1950.30.00011395+530267+0.935731=190386 KJ则还原总耗热Qd1= Qd1.1+Qd1.2=7332989 KJ(2)脱硫耗热 Qd2=21.526056=18410 KJ(3)水分解耗热：Qd3=31.3510799=230557 KJ(4)游离水蒸发耗热：Qd4=4500.072594=81711 KJ(5)喷吹煤粉分解耗热：Qd5=1201255=150600 KJ(6)铁水带走热量：Qd6=10001130=1130000 KJ(7)炉渣带走热量：Qd7=516.931715=886535 KJ（8）煤气带走热当炉顶温度为200时，查表可知各项气体组分的比热容 KJ/( m3)表2.10气体热焓（200）CO2COH2N2H2O1.7961.3101.3021.3021.516干煤气带走的热量：Qd8.1=2017.72001.3999=564915 KJ煤气中水蒸气带走热量：Qd8.2=50.7222.4/181.516100=9568 KJ（9）炉尘带走的热量Qd8.3=63.312000.837=10598 KJ因此，煤气带走热量为：Qd8=564915+9568+10598=585081 KJ10热损失上列9支出总和为d=7332989+18410+230557+81711+150600+1130000+886535+585081=10415883高炉热损失(失)sd11914640-10415883=14987572.4.3 编制热平衡表表2.10 热平衡表热收入热支出项目KJ%项目KJ%碳素氧化热900678175.59氧化物分解733298961.55鼓风带入热量229469919.26脱硫耗热184100.16H2氧化放热5524004.63水分解耗热2305571.94成渣热607600.51游离水蒸发817110.69喷吹煤粉分解1506001.26铁水带走热量11300009.48炉渣带走热量 8865357.44炉尘带走热105980.09煤气带走热5850814.91热损失149875712.58总计11914640100.00总计11914640100.00第三章 炉型计算及参数选择3.1日产铁量计算选取高炉利用系数=2.0t/(m3d)，=1800m3，则P=v=2.01800=3600 t/d3.2炉缸尺寸计算 选取冶炼强度I=1.0t/(m3d)，燃烧强度JA=25 t/(m2d) 9炉缸直径为 校核 结果合理3.3炉缸高度计算 3.3.1渣口高度计算选取e=1.20，C=0.58，,=7.1t/m3, 则渣口高度取=1.5 m3.3.2 风口计算取风口、渣口中心线的高度差为a=1.3m，安装风口的结构尺寸b=0.5m则炉缸导读为 1.5+1.3+0.5=3.3m风口数目 2（9.59+2）=23.18 取n=24个3.4 死铁皮层厚度 0.093718009.59-2=1.8取 =1.8 m3.5 炉腰直径、炉腹、炉腹高度计算选取 D/d=1.10 则 1.109.59=10.55m选取=81 则 =tan81=2.88 取h2=2.9m校核 tan=6.04 =818炉喉直径、炉喉高度选取 则 =0.6810.55=7.17m 取=7.2m选取 =2.0m3.6 炉身角、炉身高度、炉喉高度选取 =8230则 30=15.5m 取=16m校核 tan =8.19 =8351选取 =2.55则 =2.5510.55=26.9m 取=27m求得=27-3.3-2.9-16-2.0=2.8m3.7 校核炉容炉缸体积 V1=/4D2h1=0.7859.5923.3=238.2 m3 炉腹体积 =231炉腰体积 =244.64炉身体积 =1000炉喉体积 =81.39高炉容积 =238.2+231+244.64+1000+81.39 =1795.23误差 =0.26%1%炉型设计符合要求。炉型尺寸参数见表：表3.1高炉炉型尺寸参数项目尺寸有效容积，Vu/ m3炉缸直径，d/炉腰直径，D/mm炉喉直径，d1/mm有效高度，Hu/mm渣口高度，hz/mm风口高度，hf/mm死铁层厚度，h0/mm炉缸高度，h1/mm炉腹高度，h2/mm炉腰高度，h3/mm炉身高度，h4/mm炉喉高度，h5/mmHu/DD/dd1/D炉腹角炉身角1800959010550720027000150050018003300290028001600020002.551.100.688188351第四章 高炉喷煤系统设计参数的选择和计算4.1高炉喷煤工艺高炉喷煤系统包括煤粉的制备、喷吹、输送三部分组成。高炉喷煤可分为间接和直接喷吹两种模式。直接将煤粉通过管道和喷枪喷人高炉。这种工艺设备简单，投资省，适用于单座高炉喷吹。间接喷吹工艺是指将制粉系统和喷吹系统共建在一个厂房内不设煤粉转运站。本设计采用直接喷吹工艺。4.2 高炉喷煤规模和设备能力的确定4.2.1高炉喷煤量的确定结合生产实践经验进行计算。在确定高炉喷煤装置的能力时，一般采用下式计算10：Qh=VuQ/24 =18002.7150/24 =30375kg/h式中 Qh小时喷煤量，kg/h； Vu高炉有效容积 ，m3； 高炉有效容积利用系数，t/(dm3)； Q吨铁喷煤量，kg/t；4.2.2 原煤需求量的确定原煤需求量一般采用下列公式计算: 式中 Qy原煤的小时需求量，kg/h; Qh高炉小时喷煤量,kg/h; Ky工艺流程中的煤损失系数，一般取1.02; Wy原煤中水分的含量，一般取8%12%,本设计取10%； Wf煤粉成品中的水分含量，一般取1%1.5%，本设计取1%；第五章 高炉煤粉制备系统设计煤粉制备工艺是指通过磨煤机将原煤加工成粒度及水分含量均符合高炉喷煤要求的煤粉工艺过程。制粉系统主要由干燥气系统、磨煤系统及煤粉收集等三大部分组成。设计喷吹煤质为高挥发强爆破性烟煤：灰分（A）12，原煤中水分含量（Wy）10，可磨性系数（HGI）=80，煤粉加工质量要求粒度200目（0.074mm）8011。5.1 工艺流程一般喷吹用的煤粉要求粒度较细，主要是便于煤粉在风口前能迅速而完全燃烧，因此，需要将原煤磨制成粉状。制粉系统包括原煤装卸、贮运、磨煤、干燥和煤粉收集等设施。煤粉制备是把原煤加工成粒度200目占80%，并把煤粉输送到煤粉仓。制粉系统的工艺流程见图5-1。图5-1 制粉系统的工艺流程 5.2 制粉设备近年来钢铁厂多采用的中速磨制粉主要生产两种中速磨煤机，一种是MPS辊盘式磨煤机；另一种是RP碗式磨煤机。依据磨制煤粉的煤质和制粉能力核算。决定选用MPS 1713型中速磨 。但此中速磨是为火力发电厂正压磨制煤粉而设计。为了满足高炉制粉系统负压运行的要求,设计制造了MPS 1713型中速磨煤机(F表示负压操作)。 磨煤机出力按下式计算：式中 Qy原煤的小时最大需煤量，t/h; Tm磨煤机台数，一般选用2台以上，当一台设备出现突然事故不能运 行时，还有一台继续运行，这样可以防止突然停止供煤，但磨煤机台数不宜过多，一般从互为备用和操作维护考虑，本设计取2台； Tn磨煤机备用台数，按磨煤机正常检修维护时间选择备用台数，一般可按0.51.0台选取。Tm值小时，Tn取高值；Tm值大时，Tn取低值。本设计取1台。影响磨煤机出力的三个参数：原煤的煤粉细度、可磨性系数和原煤水分，可磨性系数影响最大。ZGM、MPS磨煤机的实际出力计算如下：式中 Q磨煤机实际出力； Qa磨煤机的标准出力； fW哈氏可磨度修正系数，取1.000； fF煤粉细度修正系数，取1.070； fW原煤水分修正系数，取0.945；由式可知在磨机选型时了解到中速磨对煤质比较敏感，为保证设计的可靠性，委托沈重进行了磨煤试验。经试磨,给出了试验煤种的碾磨易损件的金属耗率，制粉出（2022t/h）、煤粉细度等主要数据。与球磨机相比,采用中速磨制粉,具有如下显著优点 。（1）占地面积小。中速磨为立式布置，又自带雷蒙分离器。（2）噪音小。由于其为静力支承系统，运行较为平稳，故噪音小。（3）电耗低。中速磨由于其结构设计上的优越性 ,制粉比球磨机制粉平均 电耗约低1015KWh/t。（4）漏风少。其设计精密，封闭性较好，故漏风少。（5）寿命长。由于其采用特殊的硬质合金，故磨损均匀，提高了其使用的寿命。因此本设计选用MPS 1713型中速磨。（如图5-2）5.3 收粉设备传统的高炉喷煤制粉系统收粉多采用多级收粉工艺 。一般布袋除尘器的入口浓度仅允许30g/m3,而从磨机出来的煤粉风一般含粉量均大于 400g/m3.经研究制粉间选用一台朝阳重型机器厂引进美国富乐(Ful