年产630万吨生铁的高炉炼铁车间工艺设计毕业设计说明书

1、年产 630 万吨生铁 （其中炼钢生铁 90%，铸造生铁 10%） 的高炉炼铁车间工艺设计 专 业：冶金工程专业 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 630 万吨生铁（其中炼钢生铁 90%， 铸造生铁 10%）的高炉炼铁车间工艺设计，本设计采用一系列先进工艺，如全 冷却壁，碳砖、炉底高铝砖综合炉底，高炉长寿技术，富氧喷煤等。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

2、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 以及鼓风机和外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。 我希望，所采用的先进技术能是高炉实现高产、优质、低耗、长寿、环保 的生产目标。 关键词：高炉,热风炉,工艺设计,设备 annualannual outputoutput ofof 6.36.3 millionmillion tonstons ofof pigpig

3、ironiron blastblast furnacefurnace ironmakingironmaking workshopworkshop processprocess designdesign (of(of whichwhich 90%90% isis steel-makingsteel-making pigpig iron,iron, andand 10%10% isis castcast ironiron ) ) specialty:metallurgicalspecialty:metallurgical engineeringengineering director:yangdi

4、rector:yang shuangpingshuangping designdesign descriptiondescription generally refers to a steel plant iron, steel making and rolling of the complete production cycle of metallurgical plants. blast furnace steel plant with raw materials for the workshop organization the subject of this graduation pr

5、oject for the design of an annual output of 6.3million tons of pig iron (including steel-making pig iron 90%, cast iron 10%) of the blast furnace plant process design. this design uses a series of advanced technology, such as whole cooling wall, carbon bricks, high alumina bricks integrated bottom b

6、ottom, blast furnace technology, enriched pci, etc.the main task of this design include the blast furnace burden calculation, blast furnace body design, material transport system design, equipment design, blast furnace, blast furnace blower selection, design and calculation of hot stove, iron slag p

7、rocessing systems and gas handling system design and plant layout and so few parts, and part of the process are described. the design part involves the calculation of blast furnace burden calculation, computing blast furnace, blast furnace blowers and brick computing, and the related calculation of

8、internal combustion stove. part and the hot blast stove blast furnace design in which the design part is the main part of this design. the design options related to the equipment, including blast furnace equipment selection, blast furnace feed system, equipment selection, the choice of blower, iron

9、slag processing systems and gas handling system equipment selection. i hope that advanced technology can be used in a blast furnace to achieve high yield, high quality low; longevity, environmental protection, the production target. key words: : blast furnace, stove, process design, equipment 目目 录录

10、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

11、.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 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

12、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

13、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 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 .5

14、5 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.

15、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 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

16、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 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

17、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

18、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！ 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、

19、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

20、 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 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（%）

21、 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.

22、9012.9714.6100 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

23、 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 2.891.670.046

24、0.021.110100.00 0.661.370.080.0141.470100.00 0.292.380.0640.0140.932.242100.00 1.961.660.060.021.20.22100.00 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

25、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： fe2o32fe feofe 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

26、（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 fe2o32fe feofe 159.70 111.70 71.55 55.85 0.0298 x1 0.0695 x2 故 x1=0.021 x2=0.054 所以煤粉带入的铁量m（fe） me=1500.0404（0.021+0.054）=0.455（） （生铁）=100094.55%=945.5 t fe （炉渣）=945.50.003/0.997=2.845 za fe （炉尘）=150.4142=6.213 ch fe fem（碎铁）=200

27、.85=17 故 k q tzachjme k fefefefefe fe 563 . 0 69 . 3 45 . 0 17213 . 6 845. 2 5 . 945 6691 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。

28、r l q 22222 2 ()()()()() ()() kjmesich ee siosiosiosiosior caor sio 2 ()()()() ()() kjmech ee caocaocaocao caor sio =(16690.06745）+480(1-0.032)0.09940.4999+（200.09） +（1500.04040.4831）1.0/(0.5278-1.00.0162)- 3.260/28+150.08611.0/(0.5278-1.00.0162)- 16690.0845+480(1-0.032)0.09940.0302/(0.5278-1.00.016

29、2)- 300+1500.04040.0368-150.083/(0.5278-1.00.0162) =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/

30、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： 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

31、 碎铁 石灰石 1669 480(1- 0.032)=465 20 6 2 1 0 1 0 32 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 =16690.0002+60.00012+480(1-0.032)0.0087+480(1- 0.032)0.09940.012432/80+(1500.0026+1500.04040.0093 32/80)+0-0.35-150.0040-16690.0002+60.00012+(480(1- 0.032)0.008

32、7+480(1-0.032)0.09940.012432/80)+(480(1- 0.032)0.0087+480(1-0.032)0.09940.012432/80)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 进入炉渣的 sio2量: chsimejkza siosiosiosiosiosi)()()()()()( 22222 =16690.0675+480(1- 0.032)0.09940.4999+200.09+1500.04040.4831-3.2- 28 60 150.083 =13

33、2.37 进入炉渣的 cao 量: ch caocaocaocaocao lmejza )()()()()( =16690.0845+480(1-0.032)0.09940.0302+200+1500.0404 0.0368+0-150.083 =144.57 进入炉渣的 mgo 量: chlmemjkza mgmgmgomgomgomgomgo)()()()()()()( =16690.025+480(1- 0.032)0.09940.0095+200+1500.04040.0103+0- 150.0197 =42.01 进入炉渣的 al2o3量: ch oaloaloaloaloal lm

34、ejza )3()()()()( 232323232 =16690.0166+480(1- 0.032)0.09940.3409+200.03+1500.04040.3582+0- 150.0261 =45.90 进入炉渣的 mno 量： mnoqzamno k )( =16690.0120.3/0.771/55 =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 /c

35、ao 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 . 0 0994 . 0 )032 . 0 1 (4800006. 01669 =0.11% 生铁含硫量的计算: % 1000 100 ts)(ts =0.350.1% =0.035% 生铁含硅按假定的 0.32% 生铁含锰量 % 1000 100 71 55 zamnom

36、nt =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

37、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 炉尘带走的碳量。 ch c 生成甲烷的碳量:517.320.012=6.21 溶于生铁的碳量:ct=ct 1000=4.88%1000=48.8kg 还原锰消耗的碳量: cmn=9.412/55=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=（945.5-200.85）0.45=89.53kg 55 12 还原磷消耗的碳量:cp=0.540.52kg 60 62

38、 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)+0.50.01=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

39、. 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 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 . 0 0117 . 0 )032 . 0 1 (480 3 m 则进入煤气中的甲烷为： 4 c

40、h 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=1663.030.01=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. 01 (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=11.8862=23.76 3 m 则进入煤

41、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 石灰石分解出的二氧化碳为：60.42922.4/44=1.31 3 m 混合矿分解的二氧化碳为： 3 .kk . 2 9 . 1 44

42、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. 00117 . 0 )032 . 0 1 (480com 则进入煤气的二氧化碳： 3 2 186.3439 . 131 . 1 946. 005.16698.172com (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

43、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. 00117 . 0 )032 . 0 1 (480mn j 煤粉带入

44、的氮： 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. 01 (7

45、9. 032)01 . 0 1 (21. 01801 . 0 则全部的鼓风重量=1663.031.28=2133.67kg (2) 煤气重量计算 1m3煤气重量： 3 /35 . 1 4 .22 160055. 020108. 0285768 . 0 282446 . 0 441623. 0 mkg 则全部煤气重量： 2221.801.35=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 2133.67 150.0

46、0 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 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： 179554

47、6.90-.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 . 411004756. 063.163751 . 0 )63.1603.1663( =2888285.4kj （3）氢氧化为水放热 oh2 q =31.725814.2 oh2 q =343636.34kj （4）成渣热 炉料的碳酸盐或磷酸盐中存在 1cao 及 mgo 在高炉内生成为 270kcal，混 合矿中呈 ca3(po4)2存在的 cao 为： 16690.0006356/（312+165）=1.

48、185 混合矿中呈 caco3形式存在的 cao 为： 16690.002256/44=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：ncatta =16690.60.194004.2 =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

49、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（2feosio2 形式存在，其余以 fe3o4形态存在，焦炭中 feo 全部以 2feosio2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 1feo（2feosio2）需要 973.33kcal f

50、eo 的分解热=22.87973.334.2=93492.240 分解 1fe3o4需要 1146.38kcal fe3o4的分解热=（76.10+169.11）1146.384.2 =1180636.127kj 分解 1fe2o3需要 1230.69kcal fe2o3的分解热=1066.451230.694.2 =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 . 45 .1758100094 . 0 0 0 =

51、63517.02kj 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）1504.2 =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+

52、31911.569 =7021148.148kj （3）碳酸盐的分解热： 由 caco3分解出 1co2需要 966kcal，由 mgco3分解出 1co2需要 594kcal，由 mnco3分解出 1co2需要 522kcal 混合矿以 mnco3存在 co2量=16690.10.002944/71=0.30 混合矿以 caco3存在 co2量=16690.0022-0.30=3.372 熔剂中以 caco3存在 co2量=60.527844/56=2.488 熔剂中以 mgco3存在 co2量=60.429-2.488=0.086 所以，碳酸盐的分解热 =0.305224.2+（3.372

53、+2.488）9664.2+0.0865944.2 =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=1663.031%25814.2=180275.778kj （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 =4803.2%6404.2=41287.68kj 汽 q （7）铁水带走的热： 铁水 q =27010004.2=1134000kj 铁水 q （8）

54、炉渣带走的热量： 渣 q =383.594104.2=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 1

55、8(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 =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

56、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

57、.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 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% 2 高炉本体设计 2.1 高炉内型相关

58、计算 （1）实际年产量 t45.63915. 1%10630%90630 （2）确定年工作日 36598.6=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

59、 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 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 . 1 d11 . 1 dm 0 . 13d 选取 80 选取 取m84 . 2 80tg 2 0 . 12 0 . 13 tg 2 dd h2 m8 . 2h2 校

60、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 . 0 d66 . 0 d1m6 . 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 hum 5 . 34hu 选取 m0 . 2h5