年产630万吨生铁的高炉炼铁车间工艺设计毕业论文.doc

第i页 年产年产 630630 万吨生铁的高炉炼铁车间万吨生铁的高炉炼铁车间 工艺设计毕业论文工艺设计毕业论文 目目 录录 前前 言言 1 1 1 1 高炉配料计算高炉配料计算 2 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 2 煤气的成分和数量计算 12 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 17 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 21 2 2 高炉本体设计高炉本体设计 2222 2 1 高炉内型相关计算 22 2 2 高炉内衬设计 25 2 2 1 炉底 25 2 2 2 炉缸 26 2 2 3 炉腹 26 2 2 4 炉腰 27 2 2 5 炉身 27 2 3 高炉炉壳和高炉基础 32 2 3 1 高炉炉壳 32 2 3 2 高炉基础 33 2 4 炉体设备 34 2 4 1 炉体冷却设备 34 2 4 2 风口水套 35 2 4 3 铁口套 35 第ii页 2 4 4 炉喉钢砖 35 2 4 5 炉顶保护板 35 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 3636 3 1 贮矿槽 36 3 1 1 平面布置 36 3 1 2 槽上运输方式 36 3 1 3 储矿槽工艺参数 36 3 1 4 槽下供料 36 3 2 料坑设备 37 3 3 碎焦运送设施 38 3 4 上料设备 38 4 4 高炉鼓风机的选择高炉鼓风机的选择 3939 4 1 高炉鼓风量及鼓风压力的确定 39 4 1 1 高炉入炉风量 39 4 1 2 鼓风机出口风量 39 4 1 3 高炉鼓风压力 40 4 2 高炉鼓风机能力的确定 40 4 2 1 大气状况对高炉鼓风的影响 40 4 2 2 鼓风机工况的计算 40 4 2 3 鼓风机的选择 41 4 3 高炉鼓风机的工艺过程 42 5 5 热风炉热风炉 4343 5 1 计算的原始数据 43 5 2 燃烧计算 44 5 2 1 煤气成分换算 44 5 2 2 煤气发热值计算 44 5 2 3 燃烧 1 标米 3 煤气的空气需要量 45 5 2 4 燃烧 1 标米 3 煤气生成的烟气量灰分分组成 45 5 2 5 理论燃烧温度和实际燃烧温度计算 46 5 3 热平衡计算 48 5 3 1 计算鼓风从 80 提高到 1200 所增加的热含量 48 5 3 2 加热 1 标米 3 鼓风需要的煤气量 48 5 3 3 煤气消耗量及烟气量 48 5 4 蓄热室热工计算 49 5 4 1 热工计算的原始条件 51 5 4 2 蓄热室各部位的烟气及鼓风温度 52 第iii页 5 4 3 蓄热室面积及各段砖格子高度的计算 53 5 4 4 蓄热室面积及蓄热室各段高度的调整 55 5 5 热风炉的蓄热面积指标 55 6 6 风口平台及渣铁处理系统风口平台及渣铁处理系统 5757 6 1 风口平台和出铁场布置 57 6 1 1 铁口及出铁场数目的确定 57 6 1 2 渣 铁沟及其流嘴布置 58 6 2 风口平台和出铁场设备 58 6 2 1 泥炮 58 6 2 2 开铁口机 59 6 2 3 堵渣口机 59 6 2 4 炉前吊车 60 6 2 5 铁水罐车 60 6 2 6 渣罐车 61 6 3 风口平台和出铁场结构 62 6 3 1 风口平台 62 6 3 2 出铁场 62 6 4 铁水处理 62 6 5 渣的处理 62 7 7 高炉煤气处理系统高炉煤气处理系统 6464 7 1 工艺流程 64 7 2 煤气除尘设备 64 7 2 1 粗除尘设备 重力除尘器 64 7 2 2 精细除尘设备 布袋除尘器 65 7 2 3 脱水器 65 7 3 煤气除尘系统附属设备 66 7 3 1 粗煤气管道 66 7 3 2 调节阀组 66 7 3 3 煤气遮断阀 66 7 3 4 煤气放散阀 66 8 8 高炉喷吹煤粉系统高炉喷吹煤粉系统 6767 8 1 喷煤系统 67 8 2 喷吹工艺 67 8 3 主要设备 68 8 3 1 混合器 68 8 3 2 分配器 68 第iv页 8 3 3 喷煤枪 68 8 3 4 喷氧枪 68 9 9 部分车间布置与总图运输部分车间布置与总图运输 6969 9 1 车间平面布置 69 9 2 厂区的选择 69 9 3 总图运输 69 1010 参考文献参考文献 7070 致致 谢谢 7171 专题专题 添加微量纳米铜粉在冶金制件烧结时的作用添加微量纳米铜粉在冶金制件烧结时的作用 7272 第 1 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 本设计说明书是编者赴陕西省汉中钢 铁集团有限公司实习后 经杨双平老师悉心指导的年产 630 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 3172m3 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 外燃式热 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 2 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 TFeFeOSiO2CaOMgO Al2O 3 SPMnO 烧 结 矿 53 199 246 1913 392 891 670 040 021 11 球 团 矿 61 220 758 121 20 911 480 0280 0351 47 表 1 2 块矿的化学成份 TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SPMnO 59 551 744 391 360 042 130 0220 0230 88 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 3 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 4 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 30 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 60 30 10 1 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 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 TFePSFeOFe2O3SiO2CaO 烧结矿53 190 020 049 2465 786 1913 39 球团矿61 220 0350 0280 7586 708 120 8 块矿60 050 0280 0271 7485 355 231 76 混合矿56 330 0120 0345 9374 036 458 45 MgOAl2O3P2O5S 2MnO烧损合计 2 891 670 0460 021 110100 00 0 661 370 080 0141 470100 00 0 292 380 0640 0140 932 242100 00 1 961 660 060 021 20 22100 00 第 5 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 H2生成 CH4 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 第 6 页 故 X1 0 021 X2 0 054 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 563 0 69 3 45 0 17213 6 845 2 5 945 669 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 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 第 7 页 1669 0 06745 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 1669 0 0845 480 1 0 032 0 0994 0 0302 0 5278 1 0 0 0162 30 0 150 0 0404 0 0368 15 0 083 0 5278 1 0 0 0162 6 故石灰石的用量为 0 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 14 第 8 页 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 1669 480 1 0 032 465 20 6 2 1 0 1 0 3 2 0 0 1703 00 485 39 20 00 6 06 总 计21602214 45 6 炉渣成分和数量的计算 进入炉渣的全部硫量 mchtmejLkza SSSSSSSS 1669 0 0002 6 0 00012 480 1 0 032 0 0087 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 150 0 0026 150 0 0404 0 0093 32 80 0 0 35 15 0 0040 1669 0 0002 6 0 00012 480 1 0 032 0 0087 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 480 1 0 032 0 0087 480 1 0 032 0 0994 0 0124 32 80 0 05 4 60kg 进入炉渣的 FeO 量 Fe 945 5 3 66kg za Fe 72 56 0 003 0 997 72 56 第 9 页 进入炉渣的 SiO2量 chSimejkza SiOSiOSiOSiOSiOSi 22222 1669 0 0675 480 1 0 032 0 0994 0 4999 20 0 09 150 0 0404 0 4831 3 2 28 60 15 0 083 132 37 进入炉渣的 CaO 量 ch CaOCaOCaOCaOCaO Lmejza 1669 0 0845 480 1 0 032 0 0994 0 0302 20 0 150 0 0404 0 0368 0 15 0 083 144 57 进入炉渣的 MgO 量 chlmemjkza MgMgMgOMgOMgOMgOMgO 1669 0 025 480 1 0 032 0 0994 0 0095 20 0 150 0 0404 0 0103 0 15 0 0197 42 01 进入炉渣的 Al2O3量 ch OAlOAlOAlOAlOAl Lmejza 3 232323232 1669 0 0166 480 1 0 032 0 0994 0 3409 20 0 03 150 0 0404 0 3582 0 15 0 0261 45 90 进入炉渣的 MnO 量 MnoQzaMnO k 1669 0 012 0 3 0 7 71 55 第 10 页 11 08 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 132 3745 90144 5742 013 66 成分 34 5011 9137 6110 950 95 SMnO合计 2 CaO SiO 2 CaOMgO SiO 4 0711 08383 59 1 062 81100 00 1 1 1 40 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 0 150 142 62 0037 00994 0 032 0 1 4800006 01669 0 11 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 11 页 1000 100 71 55 zaMnOMnt 11 08 1000 100 71 55 0 86 生铁含铁量 94 55 生铁含碳量 Ct 100 Pt St Sit Mnt Fet 100 00 0 11 0 035 0 86 0 32 94 55 4 115 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 0 320 860 0350 114 11594 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 01 480 517 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 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 88 1000 48 8kg 第 12 页 还原锰消耗的碳量 CMn 9 4 12 55 2 05kg 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 0 540 52kg 60 62 则直接还原消耗的碳量 pfesimnd CCCCC 2 05 2 74 89 53 0 52 94 84 风口前燃烧的量 Cf Clu Cd CCH4 Ct m C 517 32 94 84 6 21 48 8 0 6 368 07 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 53 343 122 4 22 07 368 122 4 22 mCf 其中煤粉供氧 3 2 311 6 4 22 32 0601 0 150mO me 则由鼓风供氧 343 53 6 311 337 22 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 03 1663 2129 0 22 337 m NO O V f f 第 13 页 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 V573 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 00117 0 032 0 1 480 3 m 则进入煤气中的甲烷为 4 CH V877 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 1663 03 0 01 16 63 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 7 3140 0968 5865 363 16 3 m 生成甲烷的氢 H2 11 886 2 23 76 3 m 则进入煤气中的氢 H2 16 63 3 65 58 968 31 7 23 76 23 79 3 m 3 二氧化碳的计算 Fe2O3还原为 FeO 时 生成的 CO2为 3 OFekOFe2 m98 172 160 4 22 7403 0 1669 160 4 22 QCO 32 32 FeO 还原为 Fe 时生成的 CO2为 3 Mt h2 d 2 m05 166 56 4 22 FeFe 4 22 56 H r1CO MfFeO FeFe 第 14 页 石灰石分解出的二氧化碳为 6 0 429 22 4 44 1 31 3 m 混合矿分解的二氧化碳为 3 kk 2 9 1 44 4 22 0022 0 1669 44 4 22 QCO 2 m COk 焦炭挥发中的 CO2 3 j 2 946 0 44 4 22 342 0 0117 0 032 01 480COm 则进入煤气的二氧化碳 3 2 186 3439 131 1 946 0 05 16698 172COm 4 一氧化碳的计算 风口前燃烧的一氧化碳 3 45 700 12 4 22 24 375 12 4 22 mCCO ff 直接还原生成的一氧化碳 3 73 177 12 4 22 21 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 间接还原消耗一氧化碳 3 03 33905 16698 172 32 mCOCOCO FeOOFei 则进入煤气的一氧化碳 CO 700 45 177 73 1 64 339 03 540 79m3 5 氮的计算 鼓风带入的氮 3 2 66 130079 0 01 0 103 166379 0 1 mVN ff 焦炭带入的氮 3 2 78 0 28 4 22 18 0 0117 0 032 01 480mN j 煤粉带入的氮 第 15 页 3 2 72 0 28 4 22 0060 0 150mN me 则进入煤气的氮 3 2 16 130272 0 78 0 66 1300mN 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 CO2343 6815 44 CO540 7924 34 N21302 1658 61 H223 791 07 CH411 880 54 总 计2221 80100 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 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 1663 03 1 28 2133 67kg 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 第 16 页 则全部煤气重量 2221 80 1 35 2999 44kg 氢参加还原生成的水为 kg47 25 4 22 18 7 31 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 2214 45 2133 67 150 00 生铁 煤气 炉渣 炉尘 水分 1000 2999 44 383 59 15 00 25 47 总计4498 12总计4422 82 绝对误差75 30相对误差1 4 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 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 第 17 页 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 1795546 90 311 421 686 34252654 61 79 540qC 氧化 8925549 3kJ 2 鼓风带入的热量 风 q 水汽风空气风风风 QVQVVq 2 41100 4756 063 163751 0 63 1603 1663 2888285 4kJ 3 氢氧化为水放热 OH2 q 31 7 2581 4 2 OH2 q 343636 34kJ 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 1669 0 0006 3 56 31 2 16 5 1 185 混合矿中呈 CaCO3形式存在的 CaO 为 1669 0 0022 56 44 4 673 熔剂中的 CaO MgO 为 6 0 5278 0 0132 3 246 则成渣热为 270 1 185 4 673 3 246 4 2 10323 936kJ 5 混合矿带入热 烧结矿带入热量 N Cat ta 1669 0 6 0 19 400 4 2 第 18 页 319646 88kJ 则冶炼 1t 生铁的总热量收入为 8925549 3 2888285 4 343636 34 10323 936 319646 88 12487439 86kJ 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 87 22946 00994 0032 00 1480 20249 00 601669M Fe 硅酸铁 10 7687 22 935 001669M FeO 四氧化三铁 11 169 72 160 10 76 43 四氧化三铁OFe M 45 106611 169 034 701669M O Fe 32 游离 分解 1 FeO 2FeO SiO2 需要 973 33kcal FeO 的分解热 22 87 973 33 4 2 93492 240 分解 1 Fe3O4需要 1146 38kcal Fe3O4的分解热 76 10 169 11 1146 38 4 2 1180636 127kJ 分解 1 Fe2O3需要 1230 69kcal Fe2O3的分解热 1066 45 1230 69 4 2 5512371 272kJ 所以铁氧化物的总分解热为 93492 24 1180636 127 5512371 272 6786499 639kJ 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 63517 02kJ 第 19 页 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 1 1 39454 8kJ 2 脱硫吸热 32934 66kJ4 19201315149511290 脱 S 消耗的热量 2 41505 chymejLk SSSSSS 5 0185 0 06 150 4 2 31911 569kJ 所以氧化分解和脱 S 消耗的总热量 6786499 639 63517 02 99765 12 39454 8 31911 569 7021148 148kJ 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 混合矿以 MnCO3存在 CO2量 1669 0 1 0 0029 44 71 0 30 混合矿以 CaCO3存在 CO2量 1669 0 0022 0 30 3 372 熔剂中以 CaCO3存在 CO2量 6 0 5278 44 56 2 488 熔剂中以 MgCO3存在 CO2量 6 0 429 2 488 0 086 所以 碳酸盐的分解热 0 30 522 4 2 3 372 2 488 966 4 2 0 086 594 4 2 24647 46kJ 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 1663 03 1 2581 4 2 180275 778kJ 5 喷吹物分解热 3001502 4q 喷分 189000kJ 第 20 页 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 383 59 410 4 2 660541 98kJ 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 0 0054 0 3088 0 0107 0 3156 0 5861 0 3172 02434 0 4456 01571 0q 煤气干 0 3351kCal m3 1 408kJ cm3 干煤气带走的热量为 2221 806 0 3351 250 4 2 781753 55 kJ 煤气中水汽带走的热 水 q 2 43680 0 100250 7 31 18 4 22 18 q 水 12542 544kJ 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 781753 55 12542 544 3150 第 21 页 797446 094kJ 10 外部热损失 损失 q 12487439 86 7021148 148 24647 46 180275 718 189000 支出收损失 qqq 41287 68 1134000 660541 98 797446 094 2439092 78kJ 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8925549 371 481 氧化物分解7021148 14849 03 2 鼓风带入热2888285 423 132 碳酸盐分解热24647 460 20 3 氢氧化放热343634 342 753 水分分解180275 7181 44 4 成渣热 10323 9360 084 喷吹物分解18900017 66 5 炉料带入热319646 882 565 游离水带走热41287 680 33 6 铁水带走热11340009 08 7 炉渣带走热660541 985 29 8 煤气带走热797446 0946 48 9 外部热损失2439092 7810 49 共计12487439 86100 00共计12565683 8100 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 第 22 页 0 0 T 100K 全部 有效 Q Q 100 86 12487439 834 80912578 243909286 12487439 73 99 2 碳素热能利用系数 Kc 的计算 100 7980 KC C C M Q 100 4 22 12 956 33915 539 79802 4 3 8925549 56 55 第 23 页 2 高炉本体设计 2 1 高炉内型相关计算 1 实际年产量 t45 63915 1 10630 90630 2 确定年工作日 365 98 6 360 天 日产量 P总 t17763 360 6394500 3 定容积 选定高炉座数为 2 座 利用系数 6 2 3 dmt v 高炉容积 3 3172 6 22 17763 m P V v u 4 炉缸尺寸 1 炉缸直径 则 取 d 12mm04 12317232 0 V32 0 d 45 0 45 0 u 校核 1 28 12 4 3172 A V 2 u 2 炉缸高度 渣口高度m dNC bP hZ41 2 121 755 0 102 2 11776327 1 27 1 22 铁 取mhZ5 2 风口高度 取m k h h z f54 4 55 0 5 2 mhf6 4 风口数目 取 n 28 个 个2821222d2n 第 24 页 风口尺寸 选取0 5am 则炉缸高度 mahhf1 55 06 41 4 死铁层厚度 取 4m1ho 5 炉腰直径 炉腰角和炉腰高度 选取 则 取11 1 d D 32 13 0 1211 1d11 1 D m 0 13D 选取 80 选取 取m84 2 80tg 2 0 12 0 13 tg 2 dD h2 m8 2h2 校核 0 12 0 13 8 22 dD h2 tg 2 5779 6 炉喉直径和炉喉高度 选取 则 取66 0 D d1 m58 8 0 1366 0D66 0 d1 m6 8d1 7 炉身角 炉身高度和炉腰高度 选取 1084 则 取m54 211084tg 2 6 8 0 13 tg 2 dD h 1 4 m 5 21h4 校核 6 8 0 13 5 212 dD h2 tg 1 4 984 选取 65 2 D Hu 则 取m45 34 0 1365 2 D65 2 Hu m 5 34Hu 选取 m0 2h5 求得 m1 30 2 5 218 21 5 5 34hhhhHh 5421u3 校核炉容 第 25 页 炉缸体积 32 1 2 1 5 5761 512 44 mhdV 腹积 22 22 12 dDdDhV 22 1212 0 13 0 138 2 12 3 6 343 m 炉腰体积 32 3 2 3 3 4111 3 0 13 44 mhDV 炉身体积 12 11 2 44 dDdDhV 22 6 86 8 0 13 0 13 5 21 12 3 8 1995 m 炉喉体积 32 5 2 15 1 1160 26 8 44 mhdV 1 116 8 1995 3 411 6 343 5 576 54321 VVVVVVu 3 3 3193 m 误差 1 67 0 100 3172 3172 3 3193 100 u uu V VV V 高炉各部分尺寸见下表 2 1 第 26 页 表 2 1 高炉各部分尺寸 高炉有效容积Vu3172m3 炉缸直径d12m 炉腰直径D13 0m 炉喉直径d18 6m 高炉有效高度Hu34 5m 炉缸高度h15 1m 炉腹高度h22 8m 炉腰高度h33 1m 炉身高度h421 5m 炉喉高度h52 0m 死铁层高度h01 4m 渣口高度hz2 5m 风口高度hf4 6m 炉腰角 5779 炉身角 984 风口个数28 渣口个数0 铁口个数4 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 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 4600mm 炉底直径mmD1840044600 1 第 27 页 一块高铝砖的体积 mmV388125075150345 高铝 炉底需铺四层高铝砖 则炉底的高铝砖数 块高铝砖数 高铝 314987 3881250 4600920014 3 2 2 2 1 V h D 块碳砖砖数78747 90150400 4004 2 18400 14 3 2 2 2 2 炉缸 分两段 部分 共层 由内向外共两圈23 75 23004000 表 2 2 第 1 段砌砖型号及用量 196 1 G 97 3 G 87 220 4 2 G G 87 210 4 2 G G 97 196 3 1 G G 部分 共层 由内向外共两圈 6 75 40004400 表 2 3 第 2 段砌砖型号及用量 87 210 4 2 G G 2 2 3 炉腹 共层mh8 2 2 43 75 2800 第 28 页 表 2 4 第 3 段砌砖型号及用量 87 182 4 2 G G 2 2 4 炉腰 共层 分三段 mh1 3 3 41 75 3100 段 2 层 由内向外共三圈 表 2 5 第 4 段砌砖型号及用量 97 194 3 1 G G 87 210 4 2 G G 87 220 4 2 G G 段 2 层 由内向外共一圈 表 2 6 第 5 段砌砖型号及用量 97 194 3 1 G G 段 26 层 由内向外共两圈 表 2 7 第 6 段砌砖型号及用量 87 198 4 2 G G 97 198 3 1 G G 97 198 2 1 G G 87 198 4 2 G G 2 2 5 炉身 炉身高 21 5m 共需要 255 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mm10900127552000 第 29 页 其中炉身所占长度 mm Sin 2 8868 2085 7527 21500 转层数 则可分为 3 段 39 层 40 层 40 层层119 75 2 8868 段 39 层 平均直径 D mm 9 13140 2 7 1278113500 内圈 290 150 2345 9 1314014 3 b D n 外圈 304 150 4345 9 1314014 3 b D n 表 2 8 第 7 段砌砖型号及用量 87 204 4 2 G G 87 214 4 2 G G 段 39 层 平均直径 D mm12423 2 4 12063 7 12781 内圈 275 150 23451242314 3 b D n 外圈 289 150 43451242314 3 b D n 表 2 9 第 8 段砌砖型号及用量 段 40 层 均直径 D mm11695 2 6 11326 4 12063 内圈 260 150 23451169514 3 b D n 外圈 274 150 43451169514 3 b D n 87 186 4 2 G G 87 198 4 2 G G 第 30 页 表 2 10 第 9 段砌砖型号及用量 2 炉身中部长度约占炉身总长度的 则有层 可分两段 7 141 757 21500 段 1 层 厚度为 1150 345 2 230 2 内 圈 252 150 2345 6 1132614 3 b D n 第二圈 266 150 4345 6 1132614 3 b D n 第三圈 276 150 22304345 6 1132614 3 b D n 第四圈 285 150 42304345 6 1132614 3 b D n 表 2 11 第 10 段砌砖型号及用量 97 144 3 1 G G 97 169 3 1 G G 87 188 4 2 G G 87 198 4 2 G G 段 40 层 均直径 D mm 3 8934 2 1 9201 5 8667 第一层 内 圈 240 150 22301099514 3 b D n 第二圈 255 150 234522301099514 3 b D n 第三圈 269 150 434522301099514 3 b D n 第二层 内 圈 245 150 23451099514 3 b D n 第二圈 259 150 43451099514 3 b D n 第三圈 269 150 434522301099514 3 b D n 87 174 4 2 G G 87 188 4 2 G G 第 31 页 表 2 12 第 11 段砌砖型号及用量 87 153 4 2 G G 87 168 4 2 G G 97 172 3 1 G G 97 148 3 1 G G 87 178 4 2 G G 87 182 4 2 G G 炉身上部可分为三段 29 层 29 层 31 层 段 29 层 均直径 D mm10397 2 5 10129 6 10663 内圈 232 150 23451039714 3 b D n 外圈 247 150 43451039714 3 b D n 表 2 12 第 12 段砌砖型号及用量 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 227 150 2345 5 1012914 3 b D n 第二圈 241 150 4345 5 1012914 3 b D n 第三圈 256 150 223043451039714 3 b D n 表 2 13 第 13 段砌砖型号及用量 97 130 3 1 G G 87 154 4 2 G G 87 169 4 2 G G 第二部分 27 层 均直径 D mm9881 2 2 9632 5 10129 内圈 222 150 2345988114 3 b D n 87 145 4 2 G G 87 160 4 2 G G 第 32 页 外圈 231 150 4345 2 963214 3 b D n 表 2 14 第 13 段砌砖型号及用量 87 135 4 2 G G 87 144 4 2 G G 段 同 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 222 150 2345988114 3 b