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4m2
4m2竖炉球团工程初步设计
说明书
设计编号：
2008-88
1.总论
1.1设计原则
成品球团矿的质量能够满足400m3高炉的要求，尽量降低投资费用。
1.2设计范围
设计从原料进库至成品球团矿从竖炉底部排出，中间包括球团厂全部工艺设施及辅助生产设施的设计和非标准设备设计。
球团厂的设备维修和办公楼等公用设施的设计由甲方另行安排。
1.3设计规模
球团厂生产规模为年产12万吨酸性氧化球团矿。
1.4工艺形式及产品方案
新建球团厂采用竖炉工艺，生产酸性氧化球团矿，产品主要技术指标见表1-1。
球团矿主要技术指标表表1-1
序号
项目
单位
指标
1
TFe
%
64
2
FeO
%
≤1
3
粒度
mm
8-18
4
抗压强度
N/个球
≥2000
5
ISO转鼓强度（+6.3mm）
%
≥93
6
耐磨指数（-0.5mm）
%
≤5
7
R2
自然、酸性
1.5主要技术经济指标
球团厂主要技术经济指标，见表1-2。
球团厂主要技术经济指标表表1-2
序号
项目
单位
指标
1
球团厂生产规模
万吨/年
12
2
主要
设备
规格
干燥窑1台
m
Φ1.5×10
造球机2台
m
Φ4.2×0.4
竖炉1座
m2
4
3
主机作业率
%
95
4
利用系数
竖炉
t/m2·h
3.70
5
球
团
矿
质
量
TFe
%
64
FeO
%
≤1
R2
自然、酸性
抗压强度
N/个球
≥2000
粒度
mm
8-18
6
原
料
耗
量
铁精矿
单耗
kg/tp
1080
年耗量
1×104t
12.96
膨润土
单耗
kg/tp
25
年耗量
1×104t
0.3
7
年动力消耗
电
单耗
kWh/tp
年耗量
1×106kWh
水
单耗
m3/tp
年耗量
1×104m3
煤气
单耗
m3/tp
200
年耗量
1×104m3
2球团工艺
2.1工厂规模及工作制度
新建球团厂规模为一座4m2竖炉年生产氧化球团12万吨。
年集中中修10天，主机工作355天，即8520小时，期间作业率95%，年实际作业时间8094小时，采用连续工作制。
球团厂主机规格为：
干燥窑：
Φ1.5×10m，每台有效容积：
17.66m3；
造球机：
Φ4.2×0.4m；
竖炉：
4m2竖炉，有效焙烧面积：
4m2。
2.2原料、产品及物料平衡
2.2.1含铁原料
含铁原料为磁铁矿、赤铁矿（用量≤30%）、本厂旋风除尘灰，磁铁矿、赤铁矿的粒度（-200目含量）在70%以上，水分≤10.5%。
2.2.2燃料
干燥窑和竖炉的燃料均为发生炉煤气，煤气热值5016KJ/m3左右，干燥窑的煤气压力在9KPa，竖炉的煤气压力在16～18KPa。
2.2.3膨润土
为改善生球性能，提高生球强度，采用人工钠化膨润土作为粘结剂，膨润土在近地外购。
膨润土配比在2.5%左右，膨润土主要理化指标见表2-1：
膨润土主要理化指标表2-1
2h
吸水率
胶质价
ml/15g
膨胀容
ml/g
水分
%
粒度
%（-0.044mm）
≥500
≥600
≥55
<7
≥90
2.2.4原、燃料及膨润土消耗量
球团厂铁精矿、膨润土消耗量见表2-2，发生炉煤气消耗量见表2-3。
铁精矿、膨润土消耗量（干量）表2-2
物料名称
年耗量（万t/a）
日耗量（t/d）
铁精矿
12.96
365
膨润土
0.3
8.451
发生炉煤气消耗量表2-3
物料名称
小时耗量（m3）
干燥窑
竖炉
煤气
741.3
2223.9
注：
以每年生产355天，期间作业率95%，年实际作业时间8094小时计，按年产12万吨计时，小时产量为14.826吨，发生炉煤气热值按5016KJ/m3计，发生炉煤气小时消耗：
干燥窑741.3m3，竖炉2223.9m3，合计2965.2m3。
2.2.5成品
产品为酸性氧化球团矿，粒度8～18mm。
其主要性能指标见表2-4。
球团矿综合指标表2-4
抗压强度
（N）
转鼓强度
（>6.3mm）
耐磨指数
（-0.5mm）
化学成分%
TFe
FeO
≥2000
≥93%
≤5%
64
≤1.0
2.2.6物料平衡
物料平衡见表2-5。
12万t/a规模物料平衡表（干重）表2-5
输入
输出
物料名称
万t/a
比例%
物料名称
万t/a
比例%
磁铁精矿
12.96
95.36
酸性球团矿
12
88.3
膨润土
0.3
2.21
筛下物
0.96
7.06
增氧
0.33
2.43
烧损机损及脱硫
0.63
4.64
总计
13.59
100
总计
13.59
100
2.3工艺流程
竖炉球团工艺流程见竖炉工艺总平面图。
2.3.1精矿接受与贮存
球团厂原料库为30×30m，其中精矿和膨润土仓占用30×8m，精矿储量=27×24×2.5×2.2约为3500吨。
向精矿仓库进料采用汽车运到原料库，再用铲车打堆和向精矿配料仓上料。
2.3.2膨润土接受与贮存
袋装膨润土用汽车运输进库，拆袋卸至膨润土仓。
2.3.3配料系统
配料室配料矿槽采用单列配置，3个精矿配料仓，1个膨润土仓。
仓下设配料小皮带，通过调整闸板的高度来控制精矿和膨润土的用量。
2.3.4原料干燥系统
精矿进厂水分为10.5%左右，不能满足造球对精矿水分要求，因此设计中采用了干燥工艺，将精矿中水分部分脱除，以保证铁精矿水份满足造球工序的要求。
需干燥的湿精矿粉经配料胶带机运至干燥窑，物料干燥后经胶带机运至造球前料仓。
干燥选用Φ1.5×10m干燥机，采用顺流式，脱去2～3%的水分，干燥后料的水分控制在7.5～8.5%左右。
精矿干燥热风炉以发生炉煤气为燃料，配置助燃风机，窑进口烟气温度700～900℃，出口废气温度120℃，从干燥机排出的废气经烟囱排放。
按年12万吨计算，干燥窑需发生炉煤气741.3m3/h，压力9KPa，助燃风量2150m3/h，压力9～10Kpa，风机选8-09NO.7.1D,Y160M2-2,15KW。
2.3.5造球系统
造球室设置两台Ф4.2m×400圆盘造球机，造球机转速可调，倾角可调。
由中间料仓稳定向造球机供料，在造球过程中添加约0.5～1.0%的水，以使混合料水分控制在造球最佳值。
实践证明造球过程中加适量的水利于成球。
在机械力和毛细水的作用下，造球盘内形成清晰的母球区、生球长大区和成球区。
造好的生球直接上竖炉。
2.3.6竖炉工程
建设4m2竖炉一座，每座9×18×13m。
主体采用钢筋混凝土框架结构，屋顶采用彩钢板轻型屋面。
一层设置两台电振给料机（GZ6型）；
二层设置辊式卸料器和液压泵站；
三层为燃烧室平台，设置卧式燃烧室2个，每室配2只5#环缝烧嘴；
四层炉顶布料平台，布料采用往复式布料小车，布料小车的皮带宽度B=500mm、L=11m。
生球从炉顶开始，经历干燥、预热、焙烧、均热和冷却共五个阶段，最后，成品球从炉底排出。
4m2竖炉的烘干床水梁、导风墙水梁、大水梁、下部水套等部位采用循环水强化冷却，循环水来自泵房。
2.３.7其它辅助系统
2.３.7.1除尘系统
来自竖炉炉顶的烟气，正常风量为39923m3/h，负压3.5kPa，经过旋风或水膜除尘器除尘，最后由引风机及烟囱排出，烟囱高度20m，烟囱上口流速19.8m/s。
2.３.7.2竖炉鼓风系统
设D350风机1台，同时供竖炉冷却风和助燃风。
2.3.7.3煤气发生炉和煤气加压系统
设计煤气发生炉系统，产生煤气3000m3/h，压力1.5kPa。
发生炉煤气经过煤气加压机送竖炉和干燥窑使用，风机出口压力20KPa。
2.3.7.4供电系统
根据整个厂的用电负荷设计低配电室。
2.3.7.4供水系统
设计水泵站一座，安装水泵两台，循环水量80t/h,扬程16m，水泵型号为ISG（B）100-125A，N=7.5KW。
2.4竖炉风平衡及主要工艺风机参数的确定
风机及电除尘器选型依据（年产12万吨）表2-6
序号
名称
小时量
吨耗
压力Pa
备注
1.1
助燃风量
5115Nm3
345Nm3
19000
1.2
煤气量
2223.9Nm3
150Nm3
17000
煤气热值5000kJ/m3
1.3
冷却风量
14826Nm3
1000Nm3
24000
1.4
炉顶水汽量
1826Nm3
14826×1.1×9%×22.4/18
1.5
炉顶漏风量
2399.1Nm3
（1.1～1.4）的10%
2
引风机
26390Nm3
3583
140℃时工况风量为39923m3
根据表2-6，确定工艺风机能力如下：
共用助燃和冷却风机选D350；加压站煤气风机选D150；引风机选Y4-73-11型离心引风机，№11D,Q=47427m3/h。
2.6主要设备选择
2.6.1精矿干燥窑
（1）干燥强度：
一般设计采用的蒸发强度为50kg/m2.h，生产实践证明，当脱水率为4%时，蒸发强度可达40kg/m2.h以上。
根据上述指标，蒸发强度按35kg/m2.h计。
（2）精矿水分：
按原料含水10.5%，最终混合料水分控制在8.25%计算：
小时干料量=14.826×1.08=16.012吨
小时进窑湿料量=16.012/（1-0.105）=17.891吨
小时出窑湿料量=16.012/（1-0.0825）=17.452吨
小时驱除水量=17.891-17.452=0.439吨
干燥窑体积=439/35=12.543m3
故选用Φ1.5×10m圆筒干燥机两台，每台体积为17.66m3。
2.6.2圆盘造球机
根据球团产量，选用Φ4.2×0.4m圆盘造球机两台，一开一备。
2.6.3竖炉
设计4m2竖炉，年生产氧化球团12万吨。
3．竖炉炉顶废气除尘
来自竖炉炉顶的烟气，正常风量为39923m3/h，温度100~140℃，经过旋风或水膜除尘器除尘，最后由引风机及烟囱排出，烟尘排放浓度≤100mg/m3，烟囱为Φ900×20m，烟囱上口流速19.8m/s。
除尘主风机选用Y4-73-11型离心引风机，№11D
风量Q=47427m3/h
风压H=3986Pa
风机配用电机：
Y280S-4，N=75Kw，380V
4、电气
4.1供配电
本工程电气总装机容量为600kW。
4.2PLC系统功能
（1）各种设备的联锁控制，逆料流启动，顺料流停车；
（2）采集来自仪表的模拟量信号，包括温度、流量、压力等，并实现其闭环控制及检测报警；
4.3照明
厂房、转运站、皮带通廊的照明均采用高压钠灯照明，由操作室集中控制。
高、低压配电室、休息室、操作室、办公室等均采用荧光灯照明，重要的场所设置事故应急照明。
室外照明采用高压钠灯灯具，时控方式。
4.4防雷及接地
本工程建筑物属三级防雷建筑物，采取避雷带保护方式。
本工程电气接地保护与防雷设施共用接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。
高配室、变电所接地电阻不大于4欧姆。
5、自动化检测及控制
主要场所均安装煤气报警器，煤气阀门均按防爆要求配置。
5.1仪表设备的选型
（1）温度一次元件采用热电偶、热电阻（部分现场为插入式压力温度计）；
（2）压力、差压采用EJA或罗斯蒙特、霍尼韦尔等智能压力、差压变送器；
（3）介质流量采用标准孔板或威力巴流量计；
（4）执行机构采用ZYR-X系列和DKJ系列；
（5）调节器、隔离器采用美国优倍系列；
（6）阀门为调节蝶阀。
6给排水
本次设计生产所需各种管线如下：
生产、消防及设备冷却给水管；生活给水管（S2）。
6.1水压及水源
生产消防和设备冷却水水压S1:
P=4.0×105Pa
生活水水压S
:
P=3.0×105Pa
6.2用水量标准及用水量
6.2.1用水量
生产消防设备冷却水量：
Qcp=80m3/h,
Qmax=120m3/h（消防时）
生活用水量：
Qcp1=1m3/h
Qcpmax1=3m3/h
6.3给排水构筑物及设备
6.3.1循环水泵站一座，内设：
6.3.1.1生产、消防和设备冷却给水泵
离心泵两台，型号：
ISG（B）100-125A，一用一备。
性能如下：
Q=89m3/hH=16m
N=7.5kWn=1450r/min
6.3.2循环水池LBH=554m。
7土建
7.1概述
主要由原料库、干燥窑头房、干燥窑尾房、转运站、造球室、竖炉、低配室、几条胶带机通廊、除尘器及20米高烟囱等建构筑物组成，总建筑面积约6000㎡。
7.2结构设计
7.2.1结构选型
原料场及焙球堆场采用室外堆场；竖炉本体采用钢筋混凝土框架结构；通廊采用现浇砼支架，砼梁，轻钢屋面；其它建、构筑物均采用现浇钢筋混凝土框架结构；20m烟囱采用钢烟囱。
8.环境保护
8.1工程概述
生产工艺流程：
铁精矿、膨润土→配料→精矿干燥→造球→竖炉焙烧。
主要原料：
铁精矿（12.96万t/a）、膨润土（0.3万t/a）
8.2主要污染源和污染物
本工程产生的主要污染物有烟（粉）尘、二氧化硫、废水、固体废物和设备噪声。
8.3污染控制方案
8.3.1
来自竖炉炉顶的烟气，正常风量为39923m3/h，负压3.5kPa，经过旋风或水膜除尘器除尘，最后由引风机及烟囱排出，烟囱高度20m，烟囱上口流速19.8m/s。
8.3.2固体废物处置
本工程所产生的固体废物主要有除尘器截留的除尘灰，全部输送至工艺矿仓，重新参加工艺配料。
如果成品球团矿需要过筛，则筛下物送烧结厂。
9．技术经济
9.1职工定员及劳动生产率
9.1.1职工定员
根据球团连续生产及各生产岗位的需要，本着精简机构、尽量减少人员、提高劳动生产率的原则，本工程项目按岗位编制的职工总人数为55人，其中：
生产工人50人，管理服务人员5人。
见职工定员表表9-1。
职工定员表表9-1
序号
工作岗位
昼夜人数
在籍
人数
每班
合计
班长
一
主要生产车间
15
42
5
50
1
铲车工
2
6
2
23
2
配料干燥室
3
9
3
造球室
2
6
4
布料、看火、油泵
3
9
2
17
5
除尘、水泵
2
6
6
煤气发生炉
3
9
1
10
二
管理服务人员
5
全厂职工总计
55
9.1.2劳动生产率
本项目职工总人数55人，其中生产工人50人，由此计算的全员及生产工人劳动生产率见表9-2。
单位：
t/人.a劳动生产率指标表表9-2
项目
12万t
全员劳动生产率
2181.8
生产工人劳动生产率
2400
10、概算：
本工程概算总投资为：
508.82万元，详见4m2竖炉工程初步设计综合概算表
附：
1、4m2竖炉工程初步设计综合概算表
2、竖炉工艺总平面图（图号：
2008-88艺1）。
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