高炉炼铁毕业设计.doc

第 i 页 生产 480 万吨生铁 其中炼钢生铁 85 铸造生铁 15 的高炉炼铁车间工艺设计 专 业 冶金工程专业 姓 名 张 琼 指导老师 王 苗 设计总说明 钢铁厂一般是指具有炼铁 炼钢及轧钢的完整生产周期的冶金工厂 高炉炼铁车间是 为炼钢提供原材料的车间组织 本次毕业设计的题目为设计一座年产 480 万吨生铁 其中炼钢生铁 85 铸造生铁 15 的高炉炼铁车间工艺设计 本设计的主要任务包括高炉配料计算 高炉本体设计 料运系 统方案设计 高炉炉顶设备设计 高炉鼓风机的选择 热风炉设计计算 渣铁处理系统及 煤气处理系统设计及其车间平面布置等几大部分 并对部分工艺流程进行了说明 本设计涉及到的计算部分为高炉配料计算 高炉内型计算 高炉砌砖计算以及鼓风机 和内燃式热风炉的相关计算 其中高炉设计部分和热风炉设计部分是本次设计的主要部分 本设计涉及到的设备选择包括高炉设备的选择 高炉供料系统的设备选择 鼓风机的 选择 渣铁处理系统及煤气处理系统设备选择 关键词 高炉 热风炉 工艺设计 设备 第 ii 页 DESIGNDESIGN A A BLASTBLAST FURNACEFURNACE IRONMAKINGIRONMAKING PROCESSPROCESS WORKSHOPWORKSHOP WITHWITH ANNUALANNUAL OUTPUTOUTPUT OFOF 3 23 2 MILLIONMILLION TONSTONS OFOF PIGPIG IRONIRON OF OF WHICHWHICH 85 85 ISIS STEEL MAKINGSTEEL MAKING PIGPIG IRON IRON ANDAND 15 15 ISIS CASTCAST IRONIRON Specialty MetallurgicalSpecialty Metallurgical EngineeringEngineering Name zhangName zhang qiongqiong Director wangDirector wang miaomiao DesignDesign GeneralGeneral InformationInformation Steel is generally refers to a iron steel rolling and complete production cycle of metallurgical plants Blast furnace steelmaking provide raw materials for workshop is the workshop The graduation design for the design of a topic of iron 4 8 million tons of iron and steel 15 iron casting 85 of the blast furnace process design the design workshop the main task of the blast furnace body design calculation ingredients system design blast furnace roof equipment design selection of air blower blast design calculation slag processing system and gas processing of iron and workshop layout design system and on the part of the process The part of the BF includes the BF internal size calculation the brick design cooling system and BF construction design etc The heat stove part inclube calculation of the thermic transfor of the heat stove the construction design calculation of blower machine These two parts are the main parts of the ironmaking design The other process includes the slag and hot meatal treating system air balst and blowing system off gas treating system and the layout for 第 iii 页 transportation in the plant area Key words blast furnace calorifier technological design equipment 目目 录录 前前 言言 1 1 高炉配料计算高炉配料计算 2 1 1 原始资料 2 1 1 1 矿石的选配 3 1 2 原始资料的整理 4 1 3 冶炼条件的确定 5 1 4 物料平衡 10 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 12 1 4 3 料平衡表的编制 14 1 5 热平衡 15 1 5 1 计算热量收入项 16 1 5 2 计算热量支出项 16 1 5 3 根据以上计算列出热量平衡表 20 1 5 4 高炉热工指标的分析 20 2 2 高炉本体设计高炉本体设计 21 2 1 高炉内型相关计算 21 2 2 高炉内衬设计 23 2 2 1 炉底 23 2 2 2 炉缸 24 2 2 3 炉腹 24 2 2 4 炉腰 24 2 2 5 炉身 25 2 3 高炉炉壳和高炉基础 29 2 3 1 高炉炉壳 29 2 3 1 1 高炉炉壳的作用 29 2 3 2 1 高炉炉壳厚度的选择 29 2 3 2 高炉基础 30 2 3 2 1 高炉基础的作用 30 2 3 2 2 高炉基础的选择 31 2 4 炉体设备 31 2 4 1 炉体冷却设备 31 2 4 2 风口水套 32 2 4 3 铁口套 32 第 iv 页 2 4 4 炉喉钢砖 32 2 4 5 炉顶保护板 33 3 3 料运系统计算及装料布料设备料运系统计算及装料布料设备 34 3 1 贮矿槽 34 3 1 1 平面布置 34 3 1 2 槽上运输方式 34 3 1 3 储矿槽工艺参数 34 3 1 4 槽下供料 34 3 2 料坑设备 34 3 3 碎焦运送设施 35 3 4 上料设备 35 4 4 高炉鼓风机的选择高炉鼓风机的选择 36 4 1 高炉鼓风量及鼓风压力的确定 37 4 1 1 高炉入炉风量 37 4 1 2 鼓风机出口风量 37 4 1 3 高炉鼓风压力 37 4 2 高炉鼓风机能力的确定 37 4 2 1 大气状况对高炉鼓风的影响 37 4 2 2 鼓风机工况的计算 38 4 3 高炉鼓风机的工艺过程 40 5 5 热风炉热风炉 41 5 1 计算的原始数据 41 5 2 燃烧计算 42 5 2 1 煤气成分换算 42 5 2 2 煤气发热值计算 42 5 2 3 燃烧 1 标米 煤气的空气需要量 42 5 2 4 燃烧 1 标米 煤气生成的烟气量白分组成 43 5 2 5 理论燃烧温度和实际燃烧温度计算 44 5 3 热平衡计算 45 5 3 1 计算鼓风从 80 提高到 1150 所增加的热含量 45 5 3 2 加热 1 标米 鼓风需要的煤气量 45 5 3 3 煤气消耗量及烟气量 46 5 4 蓄热室热工计算 47 5 4 1 热工计算的原始条件 48 5 4 2 蓄热室各部位的烟气及鼓风温度 49 5 4 3 蓄热室面积及各段砖格子高度的计算 50 5 4 4 蓄热室面积及蓄热室各段高度的调整 51 5 5 热风炉的蓄热面积指标 51 6 风口平台及风口平台及渣渣铁处理铁处理系系统统 53 第 v 页 6 1 风口平台和出铁场布置 53 6 1 1 铁口及出铁场数目的确定 53 6 1 2 渣 铁沟及其流嘴布 置 54 6 2 风口平台和出铁场设备 54 6 2 1 泥炮 54 6 2 2 开铁口机 55 6 2 3 堵渣口机 55 6 2 4 炉前吊车 55 6 2 5 铁水罐车 56 6 2 6 渣罐车 56 6 3 风口平台和出铁场结构 57 6 3 1 风口平台 57 6 3 2 出铁场 57 6 4 铁水处理 57 6 5 渣的处理 58 7 高炉煤气处理系统高炉煤气处理系统 59 7 1 工艺流程 59 7 2 煤气除尘设备 59 7 2 1 粗除尘设备 重力除尘器 59 7 2 2 精细除尘设备 布袋除尘器 60 7 2 3 脱水器 61 7 3 煤气除尘系统附属设备 61 7 3 1 粗煤气管道 61 7 3 2 调节阀组 61 7 3 3 煤气遮断阀 62 7 3 4 煤气放散阀 62 8 高炉喷吹煤粉系统高炉喷吹煤粉系统 63 8 1 喷煤系统 63 8 2 喷吹工艺 63 8 3 主要设备 64 8 3 1 混合器 64 8 3 2 分配器 64 8 3 3 喷煤枪 64 8 3 4 喷氧枪 64 9 部分车间布置与总图运输部分车间布置与总图运输 65 9 1 车间平面布置 65 9 2 厂区选择 65 65 9 3 总图运输 65 第 vi 页 10 参考文献参考文献 66 致致 谢谢 67 专题专题 高炉冶炼低硅生铁的主要工艺措施高炉冶炼低硅生铁的主要工艺措施 79 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 本设计说明书是编者赴陕西省汉中钢 铁集团有限公司实习后 经王苗老师悉心指导的年产 480 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 1807m3 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 第 页 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 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 57 127 256 37 11 4 6 3 102 460 0410 072 球 团 矿 62 1 11 3 8 9 842 742 742 740 040 0081 47 表 1 2 块矿的化学成份 TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 58 652 283 712 210 612 090 100 1771 54 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 焦炭灰份分析表 MgOSiO2Al2O3P2O5CaOFe2O3SO3FeO合计 焦炭0 9549 9934 090 373 020 881 249 46100 第 页 煤粉1 0348 3135 820 303 682 980 936 95100 表 1 5 焦炭挥发份成分 CO2COH2CH4N2合计 34 237 86418100 表 1 6 煤粉成分 CAd 灰份 SH2O合计 80 088 00 4 04 0 267 62100 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 72 38 9 1 0 900 931 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 第 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 75 的烧结矿和 15 的球团矿 10 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 75 15 10 1 1 2 原始资料的整理 配料计算所需的铁矿石 熔剂等的整理成分如下表 1 11 表 1 11 原料整理后的成分 TFePSFeOFe2O3SiO2CaO 烧结矿57 120 0720 046 7168 135 6110 22 球团矿62 10 0080 0411 3876 13810 143 14 块矿58 650 1770 102 2881 324 012 61 混合矿57 120 07290 0236 9770 656 138 40 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 页 溶剂 0 0140 012 1 6252 78 碎铁85 00 9 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 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0 05 2 预定生铁成分 见表 1 13 表 1 13 预定生铁成分 SiPCFeS合计 0 320 1454 0194 550 035100 00 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 H2生成 CH4 煤粉喷吹量为 150 kg 吨铁 碎铁使用量为 30 kg 吨铁 选择的炉渣碱度 CaO SiO2 1 1 冶炼强度 i 1 6 2 2 吨焦 立方米 昼夜 热风温度 t 1150 鼓风湿度 1 MgOAl2O3P2O5S 2MnO烧损合计 2 632 040 150 02 100 00 2 992 990 0180 021 473 094100 00 0 862 340 4050 051 544 585100 00 2 512 030 1560 0230 370 923100 00 1 321 320 030 0342 90 100 00 3 00 3 00100 00 第 页 炉尘吹出量为 20 kg 吨铁 直接还原度 d 0 45 炉顶煤气温度 tr 150 4 根据铁平衡求铁矿石的量 k Q tzachjme k FeFeFeFeFe Fe 546 0 55 71 0946 0 85 55 7 159 0088 0 7 111 0994 0 968 0 4804142 0 20 997 0 003 0 5 945 5 945 546 0 054 0 021 0 0404 0 150 668 1 式中 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 5 据氧化钙的平衡求石灰石的需要量 L Q 22222 2 kjmeSich ee SioSioSioSioSioR CaOR Sio 2 kjmech ee CaOCaOCaOCaO CaOR SiO 1668 0 0645 480 0 968 0 0994 0 4999 30 0 09 150 0 0404 0 4 831 3 2 60 28 15 0 0861 1 1 第 页 1668 0 0753 480 0 968 0 0994 0 0302 20 0 083 0 5278 1 1 0 0162 56 98 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 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 17 表 17 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 18 表 1 18 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 石 灰 石 焦 炭 碎 铁 1668 56 98 464 64 30 2 1 13 2 1702 04 57 56 485 01 30 总 计2219 622274 61 第 页 6 炉渣成分和数量的计算 进入炉渣的全部硫量 mchtmejLkza SSSSSSSS 1668 0 00034 56 98 0 00012 480 0 968 0 0087 480 0 968 0 0994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 80 0 35 20 0 004 1668 0 00034 56 98 0 00012 480 0 968 0 0087 480 0 968 0 0 994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 80 0 05 4 56 Kg 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 1668 0 0645 480 0 968 0 0994 0 4999 150 0 0404 0 4831 30 0 09 3 2 60 28 20 0 0861 126 08 进入炉渣的 CaO 量 ch CaOCaOCaOCaOCaO Lmejza 1668 0 0665 480 1 0 032 0 0994 0 302 0 150 0 0404 0 0368 0 5278 56 98 20 0 083 141 04kg 进入炉渣的 MgO 量 ch MgOMgOMgOMgOMgO Lmejza 1668 0 0665 480 0 968 0 0994 0 0095 30 0 150 0 0 404 0 0103 56 98 0 0132 20 0 0197 第 页 32 22 进入炉渣的 Al2O3量 ch OAlOAlOAlOAlOAl Lmejza 3 232323232 1668 0 0185 480 0 968 0 0994 0 3409 30 0 03 150 0 0404 0 3582 56 98 0 0132 20 0 0261 49 09 进入炉渣的 MnO 量 为 12 46 综上述计算 最终炉渣成分列于下表 1 19 表 1 19 炉渣成分与数量 化学组成SiO2Al2O3CaOMgOFeO 重量 kg 126 0849 09141 0432 223 66 成分 34 1613 3038 213 380 99 S 2MnO合计 2 CaO SiO 2 CaOMgO SiO 4 5612 46369 11 1 233 38100 00 1 1 1 37 7 铁成分的确定 生铁含磷量的计算 62 142 100 1000 kJch t PPP P 100 1000 0004 0 20 142 62 0037 0 0994 0 968 0 480000607 0 1668 0 0109 生铁含硫量的计算 0 035 生铁含硅按假定的 0 32 生铁含锰量 第 页 1000 100 71 55 zaMnOMnt 12 46 1000 100 71 55 0 96 生铁含铁量 94 55 生铁含碳量 Ct 100 Pt St Sit Mnt Fet 100 00 0 0109 0 035 0 32 0 96 94 55 4 026 故生铁的最终成分见表 1 20 表 1 20 生铁的最终成分表 SiMnSPCFe合计 0 320 960 0350 1094 02694 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 chmejLu CCCC 480 1 0 032 0 8746 150 0 7573 0 20 0 1764 516 44kg 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 炉尘带走的碳量 ch C 生成甲烷的碳量 516 44 0 012 6 20 溶于生铁的碳量 Ct Ct 1000 4 026 1000 40 26kg 碎铁带入的 C 量 Cm 30 0 03 0 9 第 页 还原锰消耗的碳量 CMn 0 96 12 55 2 09kg 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 30 0 85 0 45 88 71kg 56 12 还原磷消耗的碳量 CP 0 1091 05kg 60 62 则直接还原消耗的碳量 Cd 94 55Kg 风口前燃烧的量 Cf Clu Cd CCH4 Ct 516 44 94 55 6 20 40 26 0 9 376 33 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 24 351 122 4 22 33 376 122 4 22 mCf 其中煤粉供氧 3 2 311 6 0601 0 32 4 22 150mO me 则由鼓风供氧 351 24 6 311 344 929 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 15 1620 2129 0 429 344 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 第 页 由燃料碳素生产的甲烷 CH4 573 11 12 4 22 20 6 3 m 焦炭挥发分中的甲烷 CH4 304 0 16 4 22 04 0 0117 0 968 0 480 3 m 则进入煤气中的甲烷为 CH4 877 11304 0 573 11 3 m 2 氢量的计算 由鼓风中分解的氢 H2 f Vf 氢气 1620 15 0 01 16 2015 3 m 焦炭挥发分有机物中的氢 H2 j 480 0 968 0 0117 0 06 11 2 3 653 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 09 3140 0 968 58653 3 2015 16 3 m 生成甲烷的氢 H2 11 877 2 23 754 3 m 3 二氧化碳的计算 Fe2O3还原为 FeO 时 生成的 CO2为 3 OFekOFe2 m06 178 160 4 22 7625 0 1668 160 4 22 QCO 32 32 FeO 还原为 Fe 时生成的 CO2为 3 Mt h2 d 2 m45 172 56 4 22 FeFe 4 22 56 H r1CO MfFeO FeFe 灰石分解出的二氧化碳为 3 l2 44 2 1 44 4 22 429 0 98 56 44 4 22 QCO 2 m COk 混合矿分解的二氧化碳为 第 页 3 kk 2 47 4 44 4 22 00527 01668 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 0 968 0 480COm 则进入煤气的二氧化碳 3 2 367 36806 17847 4 44 12947 0 45 172COm 4 一氧化碳的计算 风口前燃烧的一氧化碳 3 48 702 12 4 22 33 376 12 4 22 mCCO ff 直接还原生成的一氧化碳 3 49 176 12 4 22 55 94 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 0 968 0 480mCOj 间接还原消耗一氧化碳 3 51 35045 17206 178 32 mCOCOCO FeOOFei 则进入煤气的一氧化碳 CO 702 48 176 49 1 64 350 51 530 10m3 5 氮的计算 鼓风带入的氮 3 2 12 126779 0 01 0 115 162079 0 1 mVN ff 焦炭带入的氮 3 2 78 0 28 4 22 18 0 0117 0 968 0 480mN j 煤粉带入的氮 3 72 0 28 4 22 006 0 150mNme 则进入煤气的氮 第 页 3 2 62 126872 0 78 0 12 1267mN 综上计算煤气的数量及成分见表 1 21 表 1 21 煤气的数量及成分 化 学 成 分体 积成 分 CO2368 36716 66 CO530 1023 98 N21268 6257 38 H222 891 04 CH411 8770 54 总 计2210 854100 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 0 01 18 0 21 1 0 01 32 0 79 1 0 01 28 22 4 1 283kg m3 则全部的鼓风重量 1620 15 1 283 2078 65 kg 2 煤气重量计算 1m3煤气重量 3 35 1 4 22 160054 0 20104 0 285738 0 282398 0 441666 0 mkg 则全部煤气重量 2210 854 1 35 2984 46kg 氢参加还原生成的水为 kg98 24 4 22 18 09 31 则本计算的物料平衡见下表 1 22 表 1 22 物料平衡表 收入项目数量 kg支出项目数量 kg 第 页 原燃料 鼓风 煤粉 2219 62 2078 65 150 00 生铁 煤气 炉渣 炉尘 水分 1000 2984 46 69 11 20 00 24 98 总计4448 27总计4398 55 绝对误差49 72相对误差1 10 1 51 5 热平衡热平衡 1 5 11 5 1 计算热量收入项计算热量收入项 1 碳素氧化放热 C q 碳素氧化为 CO2放热 2 CO q 碳素氧化产生 1m3CO2的热量 2 CO q2 412 4 22 7980 17955kJ 碳素氧化为 1m3CO 放热 CO q CO q2340 4 22 12 2 4 5265kJ 则碳氧化放出的总热量 17955947 0 47 4 2 441 367 36852654 61 10 530qC 氧化 9075748 95kJ 2 鼓风带入的热量 风 q 水汽风空气风风风 QVQVVq 2 41150 4576 0 2015 163751 0 2015 1615 1620 2943143 671kJ 3 氢氧化为水放热 OH2 q 31 09 2581 4 2 OH2 q 337021 818kJ 第 页 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 1668 0 00156 3 56 31 2 16 5 3 078 混合矿中呈 CaCO3形式存在的 CaO 为 1668 0 00923 56 44 19 59 则成渣热为 270 3 078 19 594 30 826 4 2 14445 27kJ 5 混合矿带入热 烧结矿带入热量 N Cat ta 1668 0 60 0 19 400 4 2 319455 36kJ 则冶炼 1t 生铁的总热量收入为 9075748 95 2943143 671 337021 818 14445 27 319455 36 12689815 07kJ 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 2078 00 701668M Fe 硅酸铁 22 58 68 9358 22 069701668M FeO 四氧化三铁 18 209 72 160 68 93 43 四氧化三铁OFe M 262 96909 182 7065 01668M O Fe 32 游离 分解 1 FeO 2FeO SiO2 需要 973 33kcal FeO 的分解热 22 58 973 33 4 2 92306 72 分解 1 Fe3O4需要 1146 38kcal Fe3O4的分解热 93 68 209 18 1146 38 4 2 第 页 1458209 12kJ 分解 1 Fe2O3需要 1230 69kcal Fe2O3的分解热 969 262 1230 69 4 2 5010016 41kJ 所以铁氧化物的总分解热为 92306 72 1458209 12 5010016 41 6560532 25kJ 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 19017 73kJ 磷酸盐的分解吸热 磷盐分 q 2 485401000 Pq 磷盐分 2 485401000 084 0 30129 12kJ 2 脱硫吸热 1505kcal kg4 19201315149511290 脱 S 消耗的热量 2 41505 chymejLk SSSSSS 5 258 0 06 1505 4 2 32856 558kJ 所以氧化分解和脱 S 消耗的总热量 6560532 25 69425 58 19017 73 30129 12 32856 558 6711961kJ 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 594kcal 由 MnCO3分解出 1 CO2需要 522kcal 第 页 混合矿以 MnCO3存在 CO2量 1668 0 05 0 0224 44 71 1 16 混合矿以 CaCO3存在 CO2量 1668 0 0025 1 16 3 01 溶剂中以 CaCO3存在 CO2量 24 41 0 5278 44 56 10 12 溶剂中以 MgCO3存在 CO2量 24 41 0 429 10 12 0 35 所以 碳酸盐的分解热 1 16 522 4 2 3 01 10 12 966 4 2 0 35 594 4 2 56687 4kJ 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 1620 15 1 2581 4 2 175627 50kJ 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 369 11 410 4 2 635607 42kJ 渣 q 9 炉顶煤气带走的热量 煤气 q 干煤气的热容量 煤气干 q 4412 00054 0 3088 00104 0 3156 0 5738 0 3172 0 2398 0 4456 0 1666 0 q 煤气干 0 337kCal m3 1 415kJ cm3 所以干煤气带走的热量为 第 页 2210 15 0 337 50 4 2 469386 413kJ 煤气中水汽带走的热 水 q 2 43680 0 100150 09 31 18 4 22 18 q 水 413 707kJ 假定炉尘的比热为 0 2kCal kg 则炉尘带走的热量 尘 q 2 41502 020q 尘 2520kJ 煤气带走的总热量 469386 413 4133 707 2520 476040 12kJ 10 外部热损失 损失 q 12689815 07 6711961 238 56687 4 175627 50 189000 支出收损失 qqq 41287 68 1134000 635607 42 476040 12 2538859 179kJ 1 5 3 根据以上计算列出热量平衡表 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 1 碳素氧化热9075748 9571 521 氧化物分解6711961 23852 19 2 鼓风带入热2943143 67123 192 碳酸盐分解热56687 40 44 3 氢氧化放热337021 8182 653 水分分解175627 501 37 4 成渣热 14445 270 114 喷吹物分解1890001 47 5 炉料带入热319455 362 525 游离水带走热41287 680 32 6 铁水带走热11340008 82 7 炉渣带走热635607 424 94 8 煤气带走热476040 123 70 9 外部热损失343903 71226 75 共计12689815 07100 00共计12859915 07100 00 第 页 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 100 07 12689815 12 476040712 343970307 12689815 69 14 2 碳素热能利用系数 Kc 的计算 100 7980 KC C C M Q 100 4 22 12 33 37644 516 79802 4 95 9075748 56 62 2 高炉本体设计 2 1 高炉内型相关计算 1 实际年产量 t 8 49015 1 15480 85480万 2 确定年工作日 365 98 6 360 天 第 页 日产量 P总 t6590 360 4908000 3 定容积 选定高炉座数为 2 座 利用系数 2 2 3 dmt v 高炉容积 3 1807 75 1 48 0 6590 m I kP Vu 4 炉缸尺寸 1 炉缸直径 则 取 d 9 7mm7 9180732 0 V32 0 d 45 0 45 0 u 校核 5 24 7 9 4 1807 A V 2 u 2 炉缸高度 渣口高度m dNC bP hZ57 1 7 93 758 0 6 1 2 1659027 1 27 1 22 铁 取mhZ6 1 风口高度 取 hf 3 0m 风口数目 取 n 20 个 个 4 2127 922d2n 风口尺寸 选取0 5am 则炉缸高度 1 3 50 54 0 f hham 4 死铁层厚度 取m9 0ho 5 炉腰直径 炉腰角和炉腰高度 选取 则 取48 107 908 1 d08 1 D m 5 10D 选取 52820 选取 取m20 3 5282tg 2 7 9 5 10 tg 2 dD h2 m2 3h2 校核 7 9 5 10 2 32 dD h2 tg 2 5282 6 炉喉直径和炉喉高度 第 页 选取 则 取65 0 D d1 m82 6 5 1065 0 D65 0 d1 m8 6d1 7 炉身角 炉身高度和炉腰高度 选取 5183 则 取m17 175183tg 2 8 6 5 10 tg 2 dD h 1 4 m 2 17h4 校核 8 6 5 10 2 172 dD h2 tg 1 4 5283 选取 7 2 D Hu 则 取m35 28 5 107 2D7 2Hu m 3 28Hu 选取 m4 2h5 求得 m1 24 2 2 172 34 3 3 28hhhhHh 5421u3 校核炉容 炉缸体积 32 1 2 1 25 2514 37 9 44 mhdV 腹积 22 22 12 dDdDhV 22 7 97 9 5 10 5 102 3 12 3 51 256m 炉腰体积 32 3 2 3 84 1811 2 5 10 44 mhDV 炉身体积 12 11 2 44 dDdDhV 22 8 68 6 5 10 5 10 2 17 12 3 18 1026m 炉喉体积 32 5 2 15 16 874 28 6 44 mhdV 16 8718 102684 18151 25625 251 54321 VVVVVVu 第 页 3 94 1802m 误差 1 23 0 100 94 1802 94 18021807 100 u uu V VV V 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Vu1807m3 炉缸直径d9 7m 炉腰直径D10 5m 炉喉直径d16 8m 高炉有效高度Hu28 3m 炉缸高度h13 4m 炉腹高度h23 2m 炉腰高度h32 1m 炉身高度h417 2m 炉喉高度h52 4m 死铁层高度h00 9m 渣口高度hz1 6m 风口高度hf3 0m 炉腰角 5282 炉身角 5283 风口个数20 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 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 高炉的碳砖炉底厚度为 3600 mm 炉底直径mmD14400 1 设计采用炭砖的型号为 mm1500400400 一块高铝砖的体积 mmV388125075150345 高铝 一块炭砖的体积 mmV 8 104 21500400400 炭 炉底需铺四层高铝砖 则炉底的高铝砖数 块高铝砖数 高铝 83922 3881250 1026 3 2000 2 11 2 1 V D 块碳砖砖数1086 1500400400 4004 2 13050 14 3 2 2 2 22 2 2 炉缸炉缸 分两段 部分 共层 由内向外共两圈19 75 16003000 120 1 G 97 3 G 87 130 4 2 G G 87 120 4 2 G G 97 105 3 1 G G 表 2 2 第 1 段砌砖型号及用量 部分 共层 由内向外共两圈 6 75 30003400 第 页 87 120 4 2 G G 表 2 3 第 2 段砌砖型号及用量 2 2 32 2 3 炉腹炉腹 共层mh2 3 2 43 75 3200 87 158 4 2 G G 表 2 4 第 3 段砌砖型号及用量 2 2 42 2 4 炉腰炉腰 共层 分三段 mh1 2 3 28 75 2100 段 1 层 由内向外共三圈 97 172 3 1 G G 87 172 4 2 G G 87 158 4 2 G G 表 2 5 第 4 段砌砖型号及用量 段 1 层 由内向外共一圈 97 148 3 1 G G 表 2 6 第 5 段砌砖型号及用量 段 26 层 由内向外共两圈 87 168 4 2 G G 97 143 3 1 G G 97 158 2 1 G G 87 158 4 2 G G 表 2 7 第 6 段砌砖型号及用量 第 页 2 2 52 2 5 炉身炉身 炉身高 17 2m 共需要 230 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 8863 5283 7527 10900 转层数 则可分为 3 段 39 层 39 层 40 层层118 75 3 8863 段 39 层 平均直径 D mm 7 10702 2 4 1040511000 内圈 239 150 2345 7 1070214 3 b D n 外圈 253 150 4345 7 1070214 3 b D n 87 166 4 2 G G 87 152 4 2 G G 表 2 8 第 7 段砌砖型号及用量 段 39 层 平均直径 D mm 2 10108 2 9 9810