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高炉车间系统设计毕业论文

高炉车间系统设计毕业论文

第一部分：

高炉车间设计

第一章：

概述

1.1高炉炼铁生产工艺剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态流程。

高炉炼铁是用还原生铁的过程。

高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。

要完成高炉炼铁生产，除高炉本体外，还必须有其它附属系统的配合，它们是：

（1）供料系统：

包括贮矿槽、贮焦槽、称量与筛分等一系列设备，主要任务是及时、准确、稳定的将合格原料送入高炉。

（2）送风系统：

包括鼓风机、热风炉及一系列管道和阀门等，主要任务是连续可靠地供给高炉冶炼所需热风。

（3）煤气除尘系统：

包括煤气管道、重力除尘器、洗涤塔、文氏管等，主要任务是回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量地要求。

（4）渣铁处理系统：

包括出铁场、开铁口机、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车及水冲渣设备等，主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常进行。

（5）喷吹燃料系统：

包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定的向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。

1.2主要技术经济指标

（1）高炉有效容积利用系数（ηv）：

高炉有效容积利用系数是指每昼夜生铁的产量P与高炉有效容积V有之比，即每昼夜，每1m³高炉有效容积的生铁产量。

ηv是高炉冶炼的一个重要指标，ηv俞大，高炉生产率俞大。

目前，一般大型高炉超过2.0t/m3·d，一些先进高炉可达2.2～2.3t/m3·d。

小型高炉的ηv更高，100～300m3高炉的利用系数为2.8～3.2t/m3·d。

本设计ηv=2.15t/m3·d。

（2）焦比（K）：

焦比即每昼夜焦碳消耗量QK与每昼夜生铁产量P之比，即冶炼每吨生铁消耗的焦碳量。

K＝QK　/P

焦炭消耗量约占生铁成本的30%～40%，欲降低生铁成本必须降低焦比。

焦比大小与冶炼条件密切相关，本设计的焦比为360kg/t。

（3）煤比（Y）：

冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。

当每昼夜煤粉的消耗量为QY时，则Y＝QY/P

本设计煤比为120kg/t。

（4）冶炼强度（I）和燃烧强度（i）：

高炉冶炼强度是每昼夜每1m³有效容积燃烧的焦碳量，即高炉一昼夜焦炭的消耗量与有效容积V有的比值。

I＝QK　/V有　本设计I=1.03t/m3·d

燃烧强度即每小时每平方米炉缸截面所燃烧的焦碳数量。

本设计i=1.05t/m2·h。

（5）休风率：

休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。

休风率反映高炉设备维护的水平，先进高炉休风率小于1%，实践证明，休风率降低1%，产量可提高2%。

（6）生铁合格率：

化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁。

合格生铁总产生铁量的百分数为生铁合格率。

它是衡量产品质量的指标。

本设计为100%。

（7）高炉一代寿命：

高炉一代寿命是指从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。

大型高炉一代寿命为10～15年。

1.3高炉炼铁厂的厂址选择

确定厂址要作多方案比较，选择最佳者。

（1）要考虑工业布局，有利于经济协作。

（2）合理利用地形设计工艺流程，简化工艺，减少运输量，节省投资。

（3）尽可能接近原料产地及消费地点，以减少原料及产品的运输费用。

（4）地质条件要好，地层下不能有有开采价值的矿物，也不是已开采区。

（5）水电资源要丰富，供电要双电源。

（6）尽量少占农田。

（7）厂址要位于居民区主导风向的下风或侧风向。

第二章工艺计算

2.1配料计算

2.1.1物料成分表（%）

物料

TFe

Fe2O3

FeO

S

MnO

P

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

CO2

H2O

烧结

56.3

69.31

9.96

0.06

0.36

0.11

5.58

2.01

9.5

2.91

0.2

100

球团

62.78

70.52

17.2

0.058

0.042

8.7

0.73

1.74

1.01

100

澳矿

65.02

92.41

0.43

0.03

0.13

0.16

2.47

1.5

0.02

0.28

0.33

2.24

100

石灰石

1.36

1.4

53.12

0.6

43.52

炉尘

48.6

56

12

0.11

1.5

0.12

15.5

1.45

4.66

0.95

1.71

C=6.2

100

焦炭成分（%）

固定碳

灰分（12.17）

挥发分（0.9）

有机物（1.30）

H2O

TFe

TS

C

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

FeO

FeS

P2O5

CO2

CO

CH4

H2

N2

H2

N2

S

85.63

5.65

4.83

0.76

0.12

0.75

0.05

0.01

0.33

0.33

0.03

0.06

0.15

0.4

0.4

0.5

100

4.0

0.62

0.52

煤粉成分（%）

固定碳

灰分（14.96）

有机物及挥发分（10.43）

H2O

TFe

TS

C

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

FeO

H2

O2

H2O

N2

S

100

1.6

0.86

0.58

74.61

7.19

5.94

0.49

0.24

1.10

4.46

4.15

0.81

0.43

0.58

2．1．2预定铁水成分

Fe

Si

Mn

S

P

C

94.92

0.70

0.17

0.02

0.09

4.10

2．1．3矿石配比的确定，依据唐钢同类高炉的实际生产数据确定为：

烧结矿：

球团矿：

巴西矿=75：

10：

15

2．1．4各元素分配表

Fe

Mn

P

S

生铁

0.997

0.55

100

炉渣

0.003

0.45

0

煤气

0

0

0

0.05

2．1．5入炉料的用量

假定焦比390kg/t，煤比138kg/t，鼓风湿度1.3%，直接还原度rd=0.45，炉料碱度R=1.1，炉尘吹出量20Kg/t，焦炭与喷吹燃料中总炭量的1.2%与H2生成CH4。

（1）矿石需要量的计算Qk===1652Kg

其中：

Qk——矿石的需要量，千克/吨铁

Fet——进入生铁的铁量千克/吨铁

Feza——进入炉渣的铁量千克/吨铁

Feme——煤粉带入的铁量千克/吨铁

Fej——焦炭带入的铁量千克/吨铁

（2）熔剂需要量的计算

Ql=

=5.3Kg

式中：

Ql——熔剂的需要量千克/吨铁R——炉渣碱度

（SiO2）k——矿石带入的SiO2千克/吨铁

（SiO2）j——焦炭带入的SiO2千克/吨铁

（SiO2）me——煤粉带入的SiO2千克/吨铁

（SiO2）Si还原硅消耗的SiO2千克/吨铁

（SiO2）ch——炉尘带走的SiO2千克/吨铁

（SiO2）l——熔剂中SiO2%

（CaO）k——矿石带入的CaO千克/吨铁

（CaO）j——焦炭带入的CaO千克/吨铁

（CaO）me——煤粉带入的CaO千克/吨铁

（CaO）ch——炉尘带走的CaO千克/吨铁

（CaO）l——熔剂中的CaO%

每吨生铁原燃料消耗量

原燃料

一吨生铁理论消耗量（千克）

机械损失

（%）

水分（%）

实际消耗量（千克）

混合矿

1652

2

1686

石灰石

5.3

1

5.35

焦炭

374

1

4.0

394

煤粉

136

1

1.6

140

总计

2167.3

2225.35

2．1．6渣量和炉渣成分的计算

1．炉渣中S的量GS渣

●原﹑燃料带入的总硫量：

GS=1652×0.00162+390×0.96×0.0052+138×0.984×0.0058=5.40kg

●进入生铁的硫量：

GS生铁=0.2kg

●进入煤气的硫量：

GS煤气=5.40×5%=0.27kg

●炉尘带走的硫量：

GS炉尘=20×0.0012=0.024Kg

故炉渣中的硫量：

GS渣=5.40﹣0.2﹣0.27-0.024=4.91kg

2、炉渣中FeO的量GFeO渣：

GFeO渣=949.2××=3.67kg

3、炉渣中MnO的量GMnO渣：

GMnO渣=1652×0.00283×0.5=2.34kg

4、炉渣中SiO2的量GSiO2渣：

GSiO2渣=1652×0.052+390×0.96×0.0565+138×0.984×0.0719﹣20×0.155﹣7×60/28=98.72kg

5、炉渣中CaO的量GCaO渣：

GCaO渣=1652×0.073+390×0.96×0.0076+138×0.984×0.0049﹣20×0.0466=123.18

6、炉渣中MgO的量GMgO渣：

GMgO渣=1652×0.023+390×0.96×0.0012+138×0.984×0.0024+5.3×0.006﹣20×0.0095=38.74kg

7、炉渣中Al2O3的量GAl2O3：

GAl2O3渣=1652×0.018+390×0.96×0.0483+138×0.984×0.0594+5.3

×0.014﹣20×0.0144=53.62kg

总渣量：

G渣=4.91+3.67+98.72+123.18+2.34+38.74+53.62=325.18kg

炉渣成分表

成分

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

MnO

FeO

S

∑

R

公斤

98.72

53.62

123.18

38.74

2.34

3.67

4.91

325.18

1.1

%

30.36

16.49

37.88

11.91

0.72

1.13

1.51

100.00

2．1．7生铁成分的校对

[P]：

（1652×0.01%+390×0.01%×0.96-20×0.12%）/1000=0.1%

[S]：

0.02%

[Si]：

0.70%

[Mn]：

/1000=0.18%

[C]：

（100-94.92-0.1-0.02-0.7-0.18）/100=4.08%

生铁成分表（%）

Fe

Si

Mn

S

P

C

94.92

0.7

0.18

0.02

0.1

4.08

2．2物料平衡

2．2．1风量的计算

1.风口前燃烧的碳量GC燃。

1）燃料带入的总碳量为：

GC总=G焦C%焦+G煤C%煤-G炉尘C%炉尘=390×0.8563+138×0.7461