年产530万吨生铁(其中炼钢生铁85%,铸造生铁15%)的高炉炼铁车间工艺设计

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鼓风机的选择、渣铁处理系统及煤气处理系第i页第ii页 1 2 2 4 4 4 第iii页 第iv页 第vi页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！烧结矿球团矿2Al2O32S2SP硫硫游离水2Al2O33焦炭煤粉2644N2合计CC2SAdSP合计CMnAlAl2O32合计合计N2重力尘文氏尘烧损合计100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PS00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。产品产品MnPS0煤气000SSPCMn⑦热风温度t=1200℃,鼓风湿度φ=1%;2故故tmkktjkL)原、燃料原、燃料机械损失%实际消耗量实际消耗量Kg/t碎铁石灰石原、燃料理论消耗量Kg/t机械损失（%）水分（%）①进入炉渣的全部硫量:23j2k2化学组成2Al2O32生铁含磷量的计算:0生铁含硫量的计算:CSMnP计算结果与预定基本符合.j则直接还原消耗的碳量:风口前燃烧的量:鼓风中氧的浓度可按下式计算:32,f323焦炭挥发分中的甲烷：33—(||1-—(||1-r-3根d2FeOdtMtM)33323j283N2f.=Vf)332.j28332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N2H23⑶氢参加还原生成的水为：则本计算的物料平衡见下表1-19。收入项目收入项目支出项目煤气煤粉绝对误差相对误差Cq=V则碳氧化放出的总热量：风)HO2HO2(Fe)硅酸铁M㎏0硅氧化物分解吸热q：]汽渣煤气中水汽带走的热q：水q尘尘煤气带走的总热量2.碳酸盐分解热4.喷吹物分解5.游离水带走热%%共计共计TQK=有效1000C7980MC 2高炉本体设计P式中M——高炉座数，座，本设计为2；Pupp.K──unIunI3uVV-x10.824Zff=z=fo（5）炉腰直径、炉腰角和炉腰高度取h12（6）炉喉直径和炉喉高度1（7）炉身角、炉身高度和炉腰高度4141uu(8)校核炉容322)3hπ34V443-22)3误差u'u高炉有效容积炉缸直径炉腰直径炉喉直径高炉有效高度炉缸高度炉腹高度炉腰高度炉身高度炉喉高度死铁层高度渣口高度风口高度炉腰角炉身角风口个数渣口个数铁口个数dDd1h1h2h3h4h5h0hfCβ302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.1一块高铝砖的体积V2413132424224241342表2-6第5段砌砖型号及用量13表2-7第6段砌砖型号及用量241213242G2G4242bbG2G4242222444bbbb2bbbbbb1324241344222G2G424((24G2G4G1G222444bb=2b222444炉壳是高炉的外壳,里面有冷却设备和炉衬,顶部有装料设备和煤气上升管,下部坐落在高炉基础上,是不等截面的圆筒体.高炉炉壳的主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封的作用,有的还要承受炉顶载荷和起到冷却内衬作用（外部炉壳外形与炉衬和冷却设备配置要相适应.存在转折点,转折点减弱炉壳强度.由于固定冷却设备,炉壳需要开孔.炉壳开炉壳厚度应与工作条件相适应，各部位厚度可按下式计算:大端直径）,mm；K—系数mm/m,与弦带位置有关.炉身下弦带:炉腰、炉腹、炉缸、炉底:热风炉筒体下弦带:本次设计中高炉的炉壳厚度见下表：炉底炉壳厚度炉腹炉壳厚度炉身下部炉壳厚度28mm，风口区炉壳厚度20mm，炉腰炉壳厚度20mm，炉顶及炉喉炉壳厚度炉身其他部分炉壳厚度2.3.2高炉基础2.3.2.1高炉基础的作用高炉基础是高炉下部的承重结构,它的作用是将高炉全部载荷均匀地传递到地基.高炉基础由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分组,座给地基,不允许发生沉陷.高炉基础下沉会引起高炉钢结构变形,管路破裂.不均匀下沉将引起高炉倾斜,破坏炉顶正常不料,严重时不能正常生产.2)具有一定的耐作.基墩断面为圆形,直径与炉底相同,高度为2.5～3.0m,允K—小于1的安全系数,取值是基土质而定；S—地基土质允许的承压能允允处理,视土层厚度,处理方法有夯实垫层、打桩、炉体设备包括冷却设备、风口装置、渣口装置、铁口框、炉喉钢砖、炉顶部位部位尺寸，㎜高每圈块数材质钢号壁厚最小弯曲半径㎜㎜每块之间的垂直缝为20mm，上下层垂直缝要错开。上下段之间的水平缝为采用水冷炉底,其结构特性如下:水冷管，㎜水冷管，㎜给水管管径㎜给水方式风口装置设计包括热风围管以下的短管法兰盘、鹅颈管、直管、弯管、直铁口套用于加强和保护铁口处的炉壳。铁口套一般用铸钢制成，考虑不使应力集中，铁口套形状一般做成椭圆形或者四角大圆弧半径的方形。铁口套与炉壳一般采用铆接。动和脱落，故本设计采用条形钢砖。本设计采用内衬嵌砖铸铁保护板,每块间间隙为35mm,中间填以铁削填料;3料运系统计算及装料布料设备从原料进厂到高炉贮矿槽顶属于原料厂管辖范围，它完成原料的卸、堆、取、运作业，根据要求还需进行破碎、筛分和混匀作业，起到贮存、处理并供应原料的作用。从高炉贮矿槽顶到高炉炉顶装料设备属于炼铁厂管辖范围，它负责贮矿槽与高炉之间的距离。贮矿槽设计为双排。胶带机头部应设清扫器及粉矿3贮矿槽和贮焦槽下部一般为锥形。储矿槽壁倾角5°,储焦槽壁倾角取50°.焦碳称量漏斗技术性能如下:漏斗上口尺寸(长×宽)排料口尺寸(高×宽)漏斗斜壁角度漏斗安装形式秤的形式性能机械秤㎜㎜㎜㎏漏斗的结构形式和要求与焦碳称量漏斗相似.漏斗上口尺寸(长×宽)排料口尺寸(高×宽)漏斗斜壁角度漏斗安装形式秤的形式性能。㎜㎜㎜㎏碎焦由料坑运出的运输方式有两种:碎焦卷扬机和胶带运输机.本设计采用33。将炉料直接送到高炉炉顶的设备称为上料机。对上料机的要求是：要有足够的上料能力，不仅能满足正常生产的需要，还能在低料线的情况下很快赶上料线。为满足这一要求，在正常情况下上料机的作业率一般不应低于7作稳定可靠；最大程度的机械化和自动化。4高炉鼓风机的选择高炉入炉风量是指在高炉风口处进入高炉内标准状态下的鼓风量。高炉风式中V——高炉入炉风量，标米3/分：0V——高炉有效容积，米3；uv——每吨干焦的耗风量，标米3/吨铁。根据《高炉炼铁设计参考资料》的每吨干焦的耗风量近似计算：00高炉炉顶压力分为高压和常压。采用高压操作主要是降低焦比、提高冶炼强度、增加产量。高亚的程度取决于鼓风机能力、设备制造、安装水平及生产炉内料柱阻力损失取决于原燃料条件，装料制度和冶炼强度。送风系统的阻力损失主要取决于送风系统管道布置形式，气体流速及热风炉形式。参考设七月全年平均地区相对湿度气温，℃K值VK03/分风压公斤风压公斤/厘米2转速，转/分功率，千瓦传动方式风量，米3/分则鼓风机在33.2℃,727.8㎜汞柱条件下运转时出口风压为：流量计→节流阀→鼓风机入口管→加压→鼓风机排出高风温是强化高炉冶炼、降低焦比的重要措施。热风炉就是用来加热高炉是指蓄热室内砌筑耐火格子砖。蓄热式热风炉按燃烧室所处位置不同分为内燃本设计采用外燃式蓄热热风炉。fR,fL,fy2mk热风炉工作制度“二烧二送”，其中送风周期τ=1小时，燃frzfrN22H2。HO2则湿煤气成分的换算系数2=2H24HO2N2QHQHPL0则=2424220/标米3煤气022N22O2222HO2N2O22式中CO,CO,N等——煤气或助燃空气所含各成分的体积含量，%；C,C,C等——煤气或助燃空气中各成分在温度为t或t时的平均热容mkx当t=1200℃时烟气中各成分的热含量计算如下：x查《炼铁设计参考资料》有，23HO23N23O2x若考虑实际温度比理论温度低83.70℃,则实际燃烧温度为：相当于散失热量百分数wy0fR,fiL,fR,fL,ffffii2iy2y0f千卡/标米3鼓风R=V=m,f/周期z,ffz周期中的煤气总的消耗量按下式计算：/周期通过一座热风炉的平均小时鼓风量及煤气量：由于采用“二烧二送”的工作制度，通过一座热风炉的平均小时鼓风流量/小时ff按下式计算通过每座热风炉的平均小时煤气消耗量：fm,ffm,f/小时mτr按下式计算一座热风炉的平均小时烟气量：/小时0×01号00000ppy,ft——蓄热室内烟气的平均温度差，℃;t——蓄热室内鼓风的平均温度差，℃;y,ft——蓄热室内某处的烟气的平均温度差，℃;f,pt——蓄热室内某处的鼓风平均温度差，℃;f,pt——烟气入口温度，℃;t——烟气出口温度，℃;t——鼓风入口温度，℃;f1t——鼓风出口温度，℃;f2t——周期中砖格子表面的平均温度，℃;zyfYfzffkrr,kr,uRzsyfyfyffΔt——周期中废气温度的波动，℃。yf,nmyyySy=RRRyyyiyiy3fyryyfVτf375077x1.0ffffff1)y1f2y2f1计算蓄热室各段的平均温度差，有y2f1段别段别y,fⅢ段fff2f1fⅢ段(3)按下面公式计算蓄热室面积及砖格子高度p1y,fFf.AS米，式中A——蓄热室断面积，米2；Sx76.821当炉容为2518m3时，相当于1m3炉容分摊的蓄热面积为/米3每座热风炉的格子砖重量：热风炉座数热风炉全高蓄热室及燃烧室内径蓄热室有效断面积燃烧室有效断面积格子砖格孔尺寸格子砖格孔厚度格子砖活面积3格子砖的蓄热面积3高炉容积蓄热面积4座mt序号123456796风口平台及渣铁处理系统铁，渣处理是高炉生产的重要环节。铁，渣处理系统的设施主要包括：风口平台与出铁场，开铁口机，堵铁口机，堵渣口机，换风口机，渣罐车，铁水在高炉下部，沿高炉炉缸四周风口前设置的工作平台为风口平台。在这里的操作人员要通过风口观察炉况，更换风口，放渣，维护渣口、渣沟，检查冷却设备，操纵一些阀门，等等。为了操作方便，风口平台一般比风口中心线低ztt1置铁沟及下渣沟，安装炉前设备，进行放渣出铁操着的炉前工作平台。出铁场炉渣和铁水经渣铁沟及其流嘴流入渣罐和铁水罐。采用活动溜嘴可以减小在大中型高炉上广泛采用的堵铁口机械是用电动机驱动的堵口泥炮(通称压紧机构和转炮机构组成。打泥机构的主要作用是将炮筒中之炮泥按适宜的吐本设计采用丝杆式电动泥炮，其主要特性如下：特性泥炮推力t泥炮有效容积泥缸直径㎜泥缸活塞压力活塞行程㎜活塞行程时间S打泥电动机型号压炮电动机型号转炮电动机型号大中型高炉均采用开口机打开铁口。常用的有电钻式开口机它由吊挂开口机的走行梁，旋转机构和送进机构等三部分组成。开口机走行梁一端可以绕一钻头直径钻头转数钻孔深度性能单位㎜KW㎜性能塞头直径㎜塞杆行程㎜卷扬能力㎏卷扬速度kW减速机：型号速比设备总重㎏炉前吊车的吨位和跨距应以吊车的服务对象和范围来确定。炉前一般采用铁水罐车是用普通机车牵引的特殊的铁路车辆，它由车架和铁水罐组砖衬与罐克之间填以30mm厚的石棉板绝热。一座高炉采用140吨的铁水罐4个，其铁水罐车的技术性能如下：项目单位性能项目单位性能铁水罐车容量t轨道最小曲率半径m项目单位性能轨道最小曲率半径轨道最小曲率半径m75负载最大运行速度Km/h渣罐自重风口平台一般采用钢筋混凝土结构，本设计采用架空平台。工作面低于风采用预制的钢筋混凝土架空式出铁场。出铁场的面积和高度，是由渣铁罐出铁场应设用屋盖和排烟气楼。屋盖的宽度按出铁场吊车的跨距而定；当炉前吊车不跨铁水罐车停放线时，应在铁水罐为上方设置防雨屋盖和排烟罩。毫米的吊装孔，以便调运炉前辅助材料、垃圾及备品备件，吊装孔上缘高出平高炉生产的炉渣经过适当处理可做良好的建筑材料。它可以做矿渣水泥、渣砖、湿碾混凝土、泡沫渣和渣棉等。用得最多的是做水泥。为此，第一步是熔渣水淬粒化。当熔渣由炉内流出后，在炉前用水直接喷射，然后渣与水一起冲走，经过脱水后得到成品——水渣。上述工艺流程称炉前冲水渣。炉前冲水渣成熔融状态，经过适当处理可以作为水泥原料、隔热材料以及其他建筑材料等。高炉渣的处理由炉渣水淬、放干渣法及冲水渣棉。目前，国内高炉普遍采采用因巴法水淬渣，此工艺的原理是用转鼓过滤器进行渣水分离。因巴法的主要特点是：1)布置紧凑．它可以紧接出铁场布置，无需设置搅动槽或泥浆泵，一套装置可以处理两个渣口流出的炉渣。粒化过程中产生的蒸汽容易收集可不设沉淀他；3)维修工作量小，投资省，运行费用低．可全自动控制，不要人下操作。其工艺过程是，高炉熔渣经熔渣沟进入水渣冲制箱，是熔渣水淬冷水渣均匀分配到转鼓过滤器。转鼓过滤器将渣浆过滤，得到的成品水渣用排出水渣可进一步脱水。成品水渣由汽车运往水渣堆场。转鼓滤出的水汇集于集水槽，然后溢流进入闭路水循环系统，进行冷却，循环使用。干渣坑作为炉渣处理的备用手段，有处理开炉初期炉渣、炉况失常是渣中7高炉煤气处理系统如果直接使用，不仅运送时会都塞管道，并且会引起热风炉和燃烧器等耐火砖高炉煤气系统高炉煤气除尘系统由几个基本装置连接组成，高压炉顶和常压炉顶除尘系统装置有所不同，各国各厂高炉煤气除尘系统装常见的煤气除尘系统装置，系统由重力除尘器和滤袋除尘器组成，属于干式除问题，滤袋质量尚未过关，故该除尘过程效果尚不够理想。热器散热调温至合适布袋除尘器工作的温度范围，再送入布袋得到的干热净煤气经过透平机组或减压阀组后以合适的温度直接进入净煤气主重力除尘器是高炉煤气除尘系统中应用最广泛的一种，是荒煤气进行除尘的第一步除尘装置，其除尘原理是煤气流通过重力除尘是流速突然降低和气流转向180。，使煤气中的灰粒在重力和惯性的底部，煤气经中心导入管后，气流突然转向，流速的突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重力作用下沉降到除尘器底部。欲达到除尘的目的，煤气在除尘器内的流速必须小于灰尘的沉降速度，而灰尘的沉降速度与灰尘的粒度有关。荒煤气中灰尘的粒度与原料状况及炉顶压力有关，因炉别和时间不同都有差异。通过清灰阀和螺旋清灰器定期排出。通常，重力除尘器可以出去粒度大精细除尘的主要装置有文式管除尘、滤袋除尘和电除尘等。精细除尘后标被阻留在纤维体上，而煤气流与灰尘分离通过纤维孔继续运动。煤气中灰颗粒也能捕集下来。布袋除尘器是过滤除尘，含尘煤气流通过布袋时，灰尘被截留在纤维体上，而气体通过布袋继续运动，属于干法除尘，可以省去脱水设清洗除尘后的煤气含有大量的细颗粒水滴，而且水滴吸附有尘泥，这些水粉尘的水滴从煤气中分离出来。本设计采用填料式脱水器，其脱水原理是靠煤气流中的水滴与填料相撞失在设计煤气导出管、上升管和下降管的布置时，应尽量使其各通路系统中的气流阻力损失相等或接近。煤气导出口处的总截面积大于炉喉截面积调节阀组是高压高炉煤气清洗系统中的减压装置，既控制该路炉顶他里又确保净煤气总管压力为设定值。煤气调节阀组设置在高炉煤气除尘系统精除尘器的后面的净煤气管道上，用以调节高炉炉顶煤气压力。对煤气调节阀组的基4×Φ750电动蝶式调节阀调节阀煤气遮断阀，设置在除尘器上部圆筒形管道内，是一盘式阀，高炉正常生产时处于常通状态，高炉休风时用来切断高炉炉顶与除尘器之间的管路联系。为了具有良好的密封性，设计上采用丁两段锥形密封结合面。煤气放散阀属于安全装置，设置在煤气上升管顶端，除尘器上圆锥体处及大气。大型高炉常采用揭盖式盘式阀；小高炉常采用构造简单的盘式阀。煤气放散为常关阀。当高炉休风时打开放散阀并通入水蒸气，操作时应注意不同位8高炉喷吹煤粉系统高炉喷粉对现代高炉炼铁技术来说是具有革命性的重大措施。它是高炉炼系统。其中，下罐亦称为喷吹罐，它总是处于向高炉喷煤的高压工作状态。而上罐也称为加料罐，它仅当向下罐装粉时才处于与下罐相连通的高压状态，而罐的均排压装置来实现。根据实际需要，串罐可以采用单系列，也可以采用多系列，以满足大型高炉多风口喷煤的需要。串罐式喷吹装置占地小，喷吹距离短，喷吹稳定性好，但称量复杂，投资亦较并列式的大。这种喷吹装置是目前混合器的工作原理是利用从喷嘴喷射出的告诉气流所产生的相对负压将煤粉吸目前多采用沸腾式混合器，其特点是壳体底部社有气室，气室上面为沸腾板。通过沸腾板的压缩空气能提高气粉混合的效果，增加煤粉的启动动能。采用直插式喷枪。直插式喷枪从窥视孔插入，喷枪中心与直吹管的中心线平行，喷吹的煤粉流不易冲发风口，但是影响高炉操作者观察风口，并且喷枪受热段较长，喷枪容易变形。采用退后式喷氧枪，此枪当枪头前端受阻时，该喷枪可防止氧气回灌到煤9部分车间布置与总图运输热风炉，两座高炉的热风炉分别有各自的烟囱。本设计采用岛式布置。高炉和它的热风炉、出铁厂、铁水罐车停放线等组成一个独立的体系。这种布置采用皮带机上料、圆形出铁场，高炉两侧各有两条铁水罐车停放线，配用大型混铁该厂选在靠近铁路和公路处，而且附近要有河流。选在该地区的依据是靠近铁路有利于运输原料和产品，而高炉冶炼需要大量的水，所以需要水源，固该厂靠近河边。如果附近有原料和广阔的产品市场就更好，所以该厂选在靠近铁路或公路，以及河边，而且距离城市比较近，有丰富原料的区域。居民区应位于厂区的上风侧面，饮水水源应位于厂排污水口的上游，厂址应高出当地最厂内的运输现有公路、铁路和胶带机。铁路网和公路网设置要合理，铁路网主要承担大负载的运输如原矿的入矿，铁水，生铁块及渣的运输等等。公路[2]钢铁冶金专业毕业设计参考资料.西安建筑科技大学[6]王西鑫编.