完整版烧结厂毕业课程设计说明书.docx
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完整版烧结厂毕业课程设计说明书
摘要
本次设计任务是根据先进钢铁企业的生产经验和我们所学的知识，为武钢设计年产460万吨的烧结厂。
要求碱度为2.07±0.02，全铁品位为（56.4±0.2）%，成品粒度为50-5mm。
烧结矿是高炉炼铁生产的主要原料之一，烧结矿的产量高低和质量好坏直接影响着高炉冶炼。
因此，设计合理的烧结工艺是非常重要的。
设计工作从五个方面开展：
原料、熔剂和燃料；烧结厂生产规模，工作制度及产品方案；烧结厂设备配置及建筑物布置；工艺流程及物料平衡计算；环境保护及综合利用。
本设计参考了马钢，武钢及国内一些厂家的设计经验与技术,对所设计烧结厂的工艺方面进行了简要的介绍。
根据设计的要求进行了物料平衡及工艺流程的计算，主要设备的选择计算，得出含铁原料、熔剂、燃料等的需要量，并选择与之相配套的设备。
在本设计中，采用了大量先进的工艺设备，同时对原有的一些工艺和设备进行了调整和更新，充分考虑了今后设备自动化及环境保护等方面的发展趋势要求。
在计算的基础上还附加了图纸。
关键词：
烧结；工艺流程；设计；自动化控制；环境保护
Abstract
Accordingtotheexperienceofadvancedsteelenterpriseandtheknowledgethatweistodesignanannualoutputof4.6milliontonsofsinterplantforWISCO.Thebasicityofthesintershouldbelimitedtotherangeof2.05to2.09,theironcontentofthesintershouldbelimitedtotherangeof56.2%to56.6%,andtheparticlesizeoftheproductionis50-5mm.
Thesinteroreisoneoftheprimarymaterialforblastfurnaceironmaking,theproductivityandqualityofsinteroreblastfurnaceproduction.Soit’sveryimportanttodesignanfeasiblesinteringcraft.Designworkislaunchedfromfiveaspects:
materialofironores,fluxes,fuel;size,workingrulesandproductionprogramofthesinterplant;equipmentsandbuildingofsinteringplantlayout;flowsheetofcraftsandmassbalancecalculation;environmentprotectionandcomprehensiveutilization.
Thedesign,wecalculatedthemassbalanceandflowofcrafts,selectedthemainfacilitiesaftercalculation,andobtaintheconsumptionofironores,fluxes,fuelandsoon,andthenchosetheequipmentswhichwerematchedwithit.
Inthedesign,lotsofadvancedcraftsandfacilitiesareapplied,someofthepreviouscraftsandfacilitiesimproved,andthetrendoftheandenvironmentprotectionisfullyconsidered.Theblueprintsofthedesignareaddedaccordingtothecalculation.
Keywords:
Sintering;Flowofcrafts;Design;Automatedcontrol;
Environmentalprotection
前言1
1绪论2
1.1烧结机工艺设计的目的2
1.2烧结机工艺设计的依据及概况2
1.3烧结机工艺设计的要求3
1.4烧结厂厂区概况及厂址特点3
1.4.1厂区概况3
1.4.2厂址特点3
1.5烧结机工艺设计特点3
2原料、熔剂和燃料5
2.1含铁原料5
2.1.1含铁原料使用条件5
2.2熔剂性质和入厂条件5
2.3燃料粒度和成分要求6
2.4配比的确定8
3生产规模，工作制度及产品方案11
3.1主要技术经济指标的确定11
3.1.1作业率的确定11
3.1.2利用系数的确定11
3.1.3其它经济技术参数11
3.2生产能力的确定12
3.3工作制度12
3.4产品方案12
4烧结厂设备配置及建筑物布置14
4.1烧结厂设备配置原则14
4.2工艺建筑配置原则14
4.3原料车间的配置15
4.3.1原料仓库的配置15
4.3.2熔剂、燃料破碎设备的配置15
4.3.3烧结室配置15
4.4抽风除尘系统的配置16
4.4.1机头除尘配置16
4.4.2抽风机的布置16
4.5烧结矿处理设备配置16
4.5.1烧结饼破碎筛分16
4.5.2烧结矿冷却设备配置17
4.5.3烧结矿整粒设备的配置17
5烧结工艺流程及物料平衡18
5.1工艺流程确定原则及特点18
5.1.1工艺流程18
5.1.2工艺流程的原则18
5.1.3工艺流程概述18
5.2配料计算24
5.2.1烧结矿产量24
5.2.2各种原料所需的干料重、湿料重、含水量24
5.2.3混合料量25
5.2.4外加水量25
5.2.5返矿量25
5.2.6烧结矿年产量25
5.3烧结矿成分计算26
5.3.1烧结物料收支平衡表29
5.4物料平衡计算29
5.4.1各种物料每小时配料量29
5.4.2熔剂破碎筛分工艺流程及物料平衡30
5.4.3配料工段物料平衡31
5.4.4混合工艺物料平衡31
5.4.5烧结工艺物料平衡31
5.4.6冷却工艺物料平衡32
5.4.7整粒工艺物料平衡32
5.5主要设备的选择与计算34
5.5.1工艺设备选择计算的依据34
5.5.2熔剂破碎与筛分设备的选择与计算34
5.5.3燃料破碎设备的选择与计算35
5.5.4配料设备的选择与计算36
5.5.5混合设备的选择与计算38
5.5.6烧结机及附属设备的选择与计算40
5.5.7冷却设备的选择与计算43
5.5.8整粒设备的选择与计算46
5.5.9抽风除尘设备的选择计算48
6环境保护与综合利用50
6.1环境保护的内容50
6.1.1烟气脱硫50
6.1.2氨硫铵法及其主要设备50
6.1.3环境除尘50
6.1.4噪音防治51
6.1.5污水处理51
6.2综合利用51
7结束语52
参考文献53
致谢54
附录55
前言
大学四年中，我们系统的学习了烧结、球团等相关理论，对于烧结专业已经有了充分了解，进行毕业设计，其主要目的是把所学各类知识联系起来，学会灵活运用，从而起到对自己知识的巩固、充实和提高，而且可进一步培养自己认识问题，发现问题和分析解决问题的能力。
同时，能够初步掌握编制设计说明书和绘制图纸的基本方法，学会查阅有关参考书、文献、手册、图表等设计资料，以及培养识图、绘图和运用图纸表达工程技术问题的能力，为以后走上工作岗位打下良好基础。
因此，我们在毕业前安排了本次毕业设计。
设计是建设中的重要环节，是整个工程的灵魂。
设计是把科学技术转化为生产力的纽带，没有现代化的设计，就没有现代化的建设。
设计工作是实现国家经济建设的桥梁。
工业生产的一切先进经验及国内外的先进技术，最新成果都要通过设计来进行推广和应用。
烧结机工艺设计的目的在于，根据矿石特性和试验研究成果，设计合理的工艺流程，选择合适的工艺设备，进行合理的工艺配置，确保生产正常进行。
铁矿粉烧结是冶金工业的一个重要组成部分，它为高炉提供了优质原料，从而提高了冶金产品的质量。
随着国际上冶金技术的迅速发展，我国烧结厂设计消化和吸收了国外的先进技术，积累了丰富的经验，为我国冶金工业的发展作出了巨大的贡献。
本次设计内容是依据设计任务书下达的任务而确定的，内容为设计年产460万吨烧结矿的工艺，主要包括基本运算、绘制图纸、编写设计说明书、外文翻译四大部分。
在设计过程中，得到周文波老师和钱功明老师的大力帮助和精心指导，两位老师在设计过程为我们提供了大量的资料，并在百忙之中抽出时间耐心地指导我们计算，绘图和编写说明书，在此向他们表示忠心的感谢。
由于时间仓促，本人水平有限，加之对现场的了解不是十分透彻，经验不足，在设计中难免有错误和遗漏之处，恳请各位老师批评、指正。
1绪论
1.1烧结机工艺设计的目的
随着我国工业突飞猛进的发展，钢铁企业的生产能力及商品产量面临挑战。
国内外生产实践证明，高炉能否达到先进的技术经济指标，与原料的准备有很大的关系，所以，如何改善原料的质量，达到精料的要求，确保高炉稳定生产，实现优化，低耗，高产；提高高炉原料质量是烧结厂的首要任务。
设计一个新的烧结机工艺，其基本内容是：
根据原料，熔剂，燃料的条件进行烧结试验，设计合理的工艺流程，选择合理的工艺设备，进行合理的设备配置，根据厂地条件，力求厂房布局合理，确保生产的正常进行，配备必要的劳动定员，以满足正常生产的需要，并创新应用新的设施。
要做到技术上可靠，经济上合理，技术经济指标先进。
因此，烧结机工艺设计的目的就是要设计出为钢铁厂加工各种含铁原料，生产出优质高炉炉料，做到技术先进，经济合理，安全适用的烧结厂。
鉴于我国的现状：
贫矿多，富矿少，大部分要经过选矿处理，而所选精矿粒度小，烧结矿透气性差，且我国矿产资源分散，所以烧结厂不可能去专用某一种原料，这样就造成原料种类多，成分复杂，这是设计烧结机工艺时需要考虑的一个重要问题。
1.2烧结机工艺设计的依据及概况
本次设计根据可行性研究报告和教研室下达的初步设计的任务书，为武钢设计年产460万吨烧结厂。
本设计根据原料特性及烧结试验结果进行，又考虑到烧结机工艺设计原则。
本次设计的烧结机工艺服务年限为45年，投产后，根据实际情况，通过局部流程改造和设备更新，可以延长其使用年限。
本设计参考国内外各厂家的先进经验，选用国内较为先进的、适应性强的流程及设备，自动化程度较高。
采用了先进的自动控制技术，配备了电子计算机来进行配料，布料，烧结等环节，并配置了闭路电视监控，尽量减轻工人的劳动强度，改善了工人的劳动条件，使本烧结厂无论从技术上还是经济上，产品质量上和劳动环境上较以前烧结厂有很大的提高。
本烧结机生产工艺流程包括含铁原料、熔剂、燃料的接受、贮存；熔剂、燃料的准备；配料混匀，布料工艺，铺底料工艺，厚料层烧结，鼓风环冷机冷却，破碎筛分整粒工艺，除尘，余热利用，成品矿贮存等工艺环节，同时还涉及到环境保护的相关内容。
1.3烧结机工艺设计的要求
（1）设计原则和设计方案的确定应根据冶金建设行业的标准及符合国家现行标准和行业标准；
（2）对矿产资源应做到合理利用，尽量提高对资源的利用率；
（3）保证工艺与设备的完善可靠、低能耗、低污染；
（4）新建烧结厂均采用冷矿工艺和烧结矿整粒工艺，同时考虑余能利用；
（5）考虑建厂地区的施工力量和条件，以保证烧结厂的建设顺利进行；
（6）设备配置力求紧凑合理，应选用先进的、高效的、可靠而又易于维修的设备，配备必要的维修设施；
（7）烧结厂应具有较高的机械化和一定程度的自动化水平；
（8）有关供水、供电、运输、材料供应、修配业务以及公共住宅等服务性的建筑物，应尽可能地与当地其他企业进行协作，共同投资解决；
（9）厂区内外要便于岗位日常清扫，保证厂房的环境净化，应采取消声或隔音等预防措施。
1.4烧结厂厂区概况及厂址特点
1.4.1厂区概况
本厂位于市郊，交通便利，并建有专门铁路线、原料的运入，成矿品的输出都很方便。
厂区最高温38℃，最低温度-3℃，年平均温度18℃，主要导风为东北风，厂区面积充足。
1.4.2厂址特点
烧结厂厂址多位于钢铁企业内部，并尽可能与高炉、混合料厂相邻。
燃料破碎系统、熔剂破碎筛分系统设在烧结厂内，另配有除尘设备、余热回收系统、废气回收系统。
本厂厂址选择远离居民区，位于主导风向的下方，不会污染生活区。
厂址好、水况好，设在工业区，避开了断流区、泥沙区，位于洪水水位上方，尽量节约用地，不占良田，少占农田。
烧结厂配有自己的原料混合厂，用水为钢铁公司内循环水，电为钢铁公司电力系统，水电供应充足。
一般可根据1：
2000或1：
4000地形图进行厂址选择。
1.5烧结机工艺设计特点
本次设计是按照现代化标准设计的，具有明显的特点：
大型化、连续化、自动化。
采用国外80～90年代的大部分新工艺、新技术，控制操作集散系统和计算机信息管理水平达到国外90年代水平。
在此基础上，设计合理的工艺流程，选择合理的工艺设备，进行合理的设备配置，设计合适的厂房结构，配备必要的劳动定员，确保生产的正常进行。
做到技术上可靠，经济上合理，技术经济指标先进，争取最优的经济效益。
2原料、熔剂和燃料
2.1含铁原料
本设计中烧结厂使用的含铁原料共四种：
混合精矿、印度粉矿、澳粉；这些含铁原料进厂后部分粉矿在混匀料场进行混匀，混合精矿由铁路运至综合原料场；进口粉矿由船舶运至工业港，再由铁路运至综合原料场，然后由胶带机运至配料槽。
2.1.1含铁原料使用条件
精矿粒度不宜太细，一般-200目（-0.074mm）的量应小于80%，否则会影响物料的透气性；精矿水分应保持在8%-11%之间，大于12%时，便会影响配料的准确性，混合不易均匀。
粉矿粒度控制在8mm以下，以便于改善烧结矿质量。
含铁原料的物理化学成分参见表2.1。
含铁原料的物理性质参见表2.4。
成分（%）
原料
TFe
FeO
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Ig
S
P
H2O
混合精矿
65.45
26.64
2.82
1.121
0.51
1.80
2.93
0.287
0.023
10
印度粉矿
59.65
23.89
6.93
1.28
1.26
1.98
2.69
0.364
0.030
8
澳粉
62.85
1.52
3.88
1.84
____
____
0.95
0.031
0.048
6
生石灰
0.95
0.48
1.36
0.81
88.71
1.83
2.00
____
0.21
____
白云石
1.23
0.50
1.4
0.36
33.84
14.36
40.82
____
0.003
2.8
石灰石
1.29
0.30
3.15
0.40
51.99
3.03
39.63
____
0.021
3
无烟煤
2.165
1.56
7.80
2.70
2.11
0.69
82.84
0.70
0.061
6
2.2熔剂性质和入厂条件
熔剂主要指石灰石、消石灰、生石灰、白云石等。
熔剂是高炉冶炼过程中的造渣物质，加入熔剂是为了使烧结矿熔剂化，有利于冶炼，同时也能起到强化烧结过程和改善烧结矿质量的作用。
石灰石在烧结过程中发生分解反应，吸收热量，可以抑制燃烧带变宽，减少抽风阻力，又因为它松散，可以改善料层透气性。
随着石灰石的增加，垂直烧结速度不断提高，但生产率仅在一定范围内升高。
粒度不宜过大，一般要求在三毫米以下。
烧结细铁精矿时，往往使用部分消石灰代替石灰石，因为消石灰粒度较细，可以提高小球强度。
具有较大的比表面积，可使混合料的最大湿容量增加。
但是过多的消石灰使烧结料变得松散，脆性太大，机械强度下降，返矿率升高产量反而下降。
不少厂用生石灰代替石灰石，可使烧结机生产率大大提高，烧结矿产量得到改善。
使用生石灰，消化放热，提高料温，是强化烧结过程，提高产品质量的有效措施。
⑴生石灰粒度为小于等于3mm,CaO含量大于等于60％；
⑵石灰石粒度为40—0mm，CaO含量应不低于52%,SiO2含量不大于2.2%，水分含量低于3％；
⑶白云石粒度为40—0mm,水分含量小于2%，MgO含量大于等于19%，SiO2含量小于等于3%；
⑷烧结使用的熔剂有石灰石、白云石、生石灰其物理性质见表2.2。
石灰石、白云石、生石灰均来自总厂所属矿山，用火车运至原料厂堆存。
石灰石和白云石用胶带机运至粗熔剂矿槽贮存，石灰石入厂粒度50～0mm,破碎后与3～0mm白云石按1：
1比例混合送入熔剂配料槽，生石灰由密封罐车送至配料槽一侧，经管道用压缩空气压入矿槽内。
熔剂的物理化学成分参见表2.1。
熔剂的物理性质参见表2.4。
表2.2熔剂的物理性质
原料种类
石灰石、白云石
生石灰
堆比重（tm3）
中块1.2—1.6
小块1.2—1.6
0.55
动安息角（°）
30—35
30—35
30—35
2.3燃料粒度和成分要求
（1）烧结所用固体燃料为山西大同无烟煤，粒度为50—0mm。
其主要物理性能见表2.3。
对无烟煤要求如下：
水分小于7%，灰分小于15%，挥发分小于18%，硫小于1%，固定碳大于75%；
（2）烧结点火用燃料，一般采用焦炉煤气、混合煤气，煤气压力不应小于5300Pa，煤气热值应大于等于7536kJm3，热值波动5%，煤气含尘量小于20mgm3，煤气中焦油、萘、氨含量小于50mgm3。
无烟煤的工业分析结果见表2.3。
无烟煤的物理性质参见表2.4。
气体燃料的物化性能参见表2.5。
表2.3无烟煤工业分析
成分
灰分
挥发分
固定碳
含量（％）
20.16
6.80
73.04
无烟煤进入原料场后，用胶带输送机送至烧结厂粗燃料槽贮存。
由于本烧结厂具有以下特点:
（1）料种类多，数量大，仓库无法容纳；
（2）料分散，成分复杂，贮备一定数量后才能集中使用；
（3）料基地远，运输条件不能保证及时供料。
因此，设置了一个原料场。
设置原料场可以简化烧结厂的贮矿设施和给料系统，也取消了单品种料场；使场地和设备的利用得到了改善。
实践证明，只有加强原料管理，才能控制粒度以及减少化学成分的波动，稳定烧结操作，提高烧结矿质量，以满足高炉冶炼对精料的要求。
因此，国内外都很重视烧结前原料的贮存、预处理和混匀，并且一致认为设置原料场是一个节省劳动力，便于自动化控制和实现高产优质的有效措施。
表2.4原料﹑熔剂﹑燃料的物理性质
原料种类
混合精矿
印度粉矿
澳粉
石灰石
生石灰
无烟煤
堆比重（tm3）
2.4
2.4
2.4
1.4
0.7
0.75
动安息角（°）
34
34
33
32
30
水分（%）
10
10
11
3
0
6
表2.5气体燃料的物化性能
成分
高炉煤气
焦炉煤气
CO
21—25
6—9
H2
2—4
56—60
CH4
22—26
CmHn
2.2—2.6
O2
0.4—0.6
CO2
17—21
2—3
N2
53—57
2—4
低发热值KJNm3
3223—3517
17166—18003
KcalNm3
770—840
4100—4300
压力（Pa）（mmH2O）
7345（800）
6173（630）
含尘量
<10
------
温度
0—40
24—27
2.4配比的确定
（1）根据设计说明书的要求，控制无烟煤配比为6%，烧结矿铁品位为（56.4±0.2）%，烧结矿碱度为2.07±0.02，自行编制了个C语言程序计算粗略的配比范围，源程序代码如下：
运行结果（即满足条件的各种配比方案）如下：
再使用Excel进行多次调试计算，拟定本次设计所采用的配比：
混合精矿32%印度粉矿18%·澳粉28%生石灰2.5%
石灰石5.5%白云石8%无烟煤6%
此种配比方案下，根据二元碱度算法：
R=∑QiCaOi∑QiSiO2i
=（32×0.51＋18×1.26＋2.5×88.71＋8×33.84＋5.5×51.99＋6×2.11）（32×2.82＋18×6.93＋28×3.88＋2.5×1.36＋8×1.4＋5.5×3.15＋6×7.8）
=2.06
根据四元碱度算法：
R=（∑QiCaOi+∑QiMgOi）（∑QiSiO2i+∑QiAl2O3i）
=[（32×0.51＋18×1.26＋2.5×88.71＋8×33.84＋5.5×51.99＋6×2.11）+（32×1.80＋18×1.98＋2.5×1.83＋8×14.36＋5.5×3.03＋6×0.69）][（32×2.82＋18×6.93＋28×3.88＋2.5×1.36＋8×1.4＋5.5×3.15＋6×7.8）+（32×1.121＋18×1.28＋28×1.84+2.5×0.81＋8×0.36＋5.5×0.40＋6×2.70）]
=1.98
可以看到，利用二元碱度和四元碱度计算得出的烧结矿碱度相差不大，考虑到现实生产中一般只采用二元碱度算法计算碱度，故此次设计也采用了二元碱度算法。
（2）烧结矿产量：
暂不考虑烧结过程中氧化亚铁的变化而引起的氧的增减。
公式：
Q烧=∑Qi（1—Ig—0.9S）（2.1）
式中：
Q烧——烧结矿产量（以100kg原料为基础）
Qi——各种含铁原料，熔剂，燃料用量
Ig——相应各种含铁原料，熔剂，燃料烧损率
S——相应各种含铁原料，熔剂燃料的含硫量
0.9——烧结过程中的脱硫率
则Q烧=∑Qi（1—Ig—0.9S）=32×（1－2.93%－0.9×0.287%）＋18×（1－2.69%－0.9×0.364%）＋28×（1－0.95%－0.9×0.031%）＋2.5×（1－2%）＋8×（1－40.82%）＋5.5×（1－39.63%）＋6×（1－82.84%－0.9×0.7%）=87.659kg
∑QiTFei=32×65.45%＋18×59.65%＋28×62.85%＋2.5×0.95%＋8×1.23%＋5.5×1.29%＋6×2.165%=49.602kg
（3）全铁含量：
TFe=∑QiTFeiQ烧×100%=（49.60287.659）×100%=56.58%（2.2）
（4）烧结矿碱度（R
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