畢業(yè)設(shè)計（論文）6300KVA硅鐵礦熱爐除塵器設(shè)計

1、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第- 17 -頁 目 錄摘 要iii第一章 緒 論11.1 鐵合金的定義及用途11.1.1、鐵合金的定義11.1.2、 鐵合金的用途11.2 鐵合金的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展21.2.1、鐵合金工業(yè)生產(chǎn)的起源21.2.2、國外鐵合金工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀21.2.3、我國鐵合金工業(yè)的飛躍發(fā)展21.2.4、鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢31.3 硅鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)51.3.1、硅及其化合物的物理化學(xué)性質(zhì)51.3.2、硅鐵的冶煉方法及基本原理71.4 鐵合金還原電爐91.5 硅塵的回收與利用101.5.1、硅塵的物理化學(xué)性質(zhì)101.5.2、硅塵的綜合利用121.6 fesi75煙氣、煤氣、煙塵

2、的參數(shù)131.6.1、工業(yè)硅爐煙氣的產(chǎn)生及變化規(guī)律131.6.2、煙氣的性質(zhì)14第二章 除塵器的設(shè)計與選型162.1 除塵器工作機理和性能162.1.1、除塵器的工作機理和分類162.2 除塵器的主要性能指標及選型要點252.2.1、除塵器的主要性能指標252.2.2、除塵器的選型要點282.3 設(shè)計方案論證312.3.1、擬治理方案論證312.3.2、國外礦熱電爐煙氣治理概況332.3.3、治理方案33第三章 設(shè)計及選型353.1 煙氣量的計算353.2 混入空氣量的計算373.3 換熱器計算373.4 除塵器設(shè)計計算383.5 煙囪部分的計算403.7 風(fēng)機的選型473.8 效率核算47第

3、四章 經(jīng)濟技術(shù)分析及討論484.1 經(jīng)濟技術(shù)分析484.2 討論50附錄52參考資料：52翻譯53翻譯原文60摘 要近年來，我國鐵合金工業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)有了很大的發(fā)展，但我國鐵合金企業(yè)的環(huán)保和綜合利用是比較落后的。硅鐵電爐絕大部分還是敞口爐，錳鐵和鉻鐵電爐已封閉的尚屬少數(shù)，廠區(qū)的上空還大量散發(fā)煙塵對大氣環(huán)境和自然生態(tài)環(huán)境的污染十分嚴重。氣箱脈沖袋式收塵器是美國富樂公司引進具有九十年代水平的高效率袋式除塵器。它集分室反吹和脈沖噴吹等諸類除塵器的優(yōu)點，克服了分室反吹清灰強度不夠，脈沖噴吹清灰和過濾同時進行的特點，因而擴大了袋收塵器的應(yīng)用范圍，提高了收塵效率，延長履帶使用壽命。本文根據(jù)硅鐵廠6300k

4、va電爐的基本參數(shù)、當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況及相關(guān)的排放標準來設(shè)計除塵器。通過對各類除塵器原理、運行費用、煙氣及粉塵的性質(zhì)等各方面綜合考慮，選取fppf96-210氣箱脈沖袋式除塵器進行設(shè)計計算，確定除塵器的類型、除塵效率、布袋的參數(shù)、灰斗以及冷凝器的工藝參數(shù)等，并計算了相應(yīng)的經(jīng)濟成本。袋式除塵器是高效除塵的一種重要手段，它廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、建材、電力等行業(yè)；由于袋式除塵器具有除塵效率高、運行穩(wěn)定、抗沖擊負荷大、能滿足嚴格排放的標準等一些列優(yōu)點。隨著袋式除塵器及其相關(guān)技術(shù)的不斷改進及完善，它將為我國的鐵合金企業(yè)及工農(nóng)業(yè)的環(huán)境保護取得巨大的成就。 關(guān)鍵詞：冷凝器、煙氣量、袋式除塵器、清灰方式、6300

5、kva電爐abstractrecent years, the production and technology of ferroalloy industry have been greatly developed in our country, while the environmental protection and comprehensive utilize of ferroalloy enterprises are relatively lagging. most ferrosilicon electric furnaces are open stove. ferromanganes

6、e and ferrochromium electric furnaces which are closed-end are little.large quantities of plume and dust which are seriously polluted to the atmosphere environment and natural ecological environment are emitting into the sky over the factory areas.air case pulse-jet style bag house filter was introd

7、uced from fule company of american, with high efficiency technology of 1990s. it incorporated the advantages of separately bag house reverse blow and reverse pulse-jet of air and so on, overcame the low intensity of separately bag house reverse blow, and simultaneous operating of reverse blow and fi

8、ltrate at a time. so it improved the dust collection efficiency, prolonged the operational life span, extended the usage of bag house filter. this text designed the filter according to the elementary parameters of the 6300kva electric furnace ferrosilicon factory, local conditions and related emitti

9、ng standards. we took the principles of each dust collector operation fee and the character of smoke and dust into consideration, then chose fppf96-210 air case pulse-jet bag filter to calculate. so to decide the type, collection efficiency, parameter of cloth bag dust hopper and cooler, also comput

10、ed relate economical cost.bag filter is a main way of high efficiency dust collection. and its extensively used in metallurgy, coin, building stuff, and power industries. for the bag filter has advantages of high dust collection efficiency, running steady, impulse rate resistant and can meet the str

11、ict emitting standards. as the improvement and integrity of bag filter and related technology, it will lead great achievement to the environmental protection of ferroalloy industry and agriculture.key words: condenser, fumes, bag house filter, 6300kva stove.第一章 緒 論1.1 鐵合金的定義及用途1.1.1、鐵合金的定義鐵合金是一種或兩種以

12、上的金屬或非金屬與鐵元素組成的，并作為鋼鐵和鑄造業(yè)的脫氧劑、脫硫劑和合金添加劑等的合金。例如硅鐵是硅與鐵的合金；錳鐵是錳與鐵的合金；硅鈣是硅與鈣的合金。就生產(chǎn)方法與用途而言，鐵合金還包括含鐵極低的錳、鉻、釩及工業(yè)硅等合金金屬。1.1.2、 鐵合金的用途鐵合金是鋼鐵工業(yè)和機械鑄造業(yè)必不可少的重要原料之一，其主要用途：一是作為脫氧劑，消除鋼鐵中過量的氧；二是作為合金元素添加劑，改善鋼的質(zhì)量與性能；三是用作鑄造晶核孕育劑，改善鑄鐵和鑄鋼的性能；四是用作還原劑，硅鐵可用作生產(chǎn)鉬鐵、釩鐵等其他鐵合金的還原劑。其他方面的用途。在有色冶金和化學(xué)工業(yè)中，鐵合金也越來越被廣泛地使用。隨著我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)、快速地

13、發(fā)展，鋼的品種、質(zhì)量的不斷擴大和提高，對鐵合金產(chǎn)品提出了更高要求，鐵合金工業(yè)日益成為鋼鐵工業(yè)的相關(guān)技術(shù)和配套工程。1.2 鐵合金的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1、鐵合金工業(yè)生產(chǎn)的起源鐵合金的工業(yè)生產(chǎn)始于19世紀中期。1860年左右，貝爾努利用鎢酸同鑄鐵起反應(yīng)制得鎢鐵。1875年，法國普爾賽爾成功地在高爐中制得了含硅1018的硅鐵。隨后陸續(xù)的制得了各種鐵合金。1910年以后還原電爐冶煉各種鐵合金獲得了迅速發(fā)展。1.2.2、國外鐵合金工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀目前，世界約有五十多個國家生產(chǎn)鐵合金，重點鐵合金公司和貿(mào)易點1000多處。鋼鐵工業(yè)發(fā)達的前蘇聯(lián)、美國、日本、法國等鐵合金工業(yè)也很發(fā)達。具有豐富礦物資源和能源

14、的南非、挪威、巴西等國近些年在電爐鐵合金工業(yè)方面發(fā)展得十分迅速，其產(chǎn)品大量涌進國際市場。加拿大及一些發(fā)展中國家，如印度、墨西哥、津巴布韋、菲律賓、伊朗等也新建起了鐵合金企業(yè)。生產(chǎn)鐵合金的各國除了鐵合金電爐設(shè)備技術(shù)發(fā)展較快外，在鐵合金品種方面的發(fā)展和變化也較大，新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品再加工、精加工等方面也都有了新的進展。1.2.3、我國鐵合金工業(yè)的飛躍發(fā)展據(jù)記載，我國鐵合金工業(yè)生產(chǎn)的情況為：1894年在漢陽鐵廠28.4m3高爐中煉制出錳合金；20世紀30年代末至40年代末期，我國曾經(jīng)進行過多種鐵合金的試制和小批量生產(chǎn)，當(dāng)時只有幾座小電爐生產(chǎn)硅鐵、錳鐵，年產(chǎn)量僅百噸。隨著世界還原電爐大型化、機械化和自動

15、化的進展，80年代中期至90年代間，除建設(shè)或技術(shù)改造一批新的6300kva、12500 kva、16500 kva半封閉及全封閉式還原電爐車間外，還建成了具有當(dāng)今世界技術(shù)和裝備水平的25000 kva、30000 kva、31500 kva及50000 kva的大型現(xiàn)代化還原電爐車間。目前我國有重點鐵合金企業(yè)18家，地方中、小型骨干企業(yè)57家以及小型企業(yè)1000余家，年設(shè)備生產(chǎn)能力約500萬t。至今，我國鐵合金工業(yè)逐步形成多個品種、多種容量（規(guī)模）、多種生產(chǎn)方法的大、中、小型結(jié)合的行業(yè)格局。“八五”期間，我國堅持技術(shù)引進和自主開發(fā)并重，大力優(yōu)化裝備結(jié)構(gòu)，年產(chǎn)鐵合金突破300萬t，雄踞世界首位，

16、邁上大型鐵合金電爐技術(shù)的新臺階。我國鐵合金產(chǎn)品已經(jīng)做到自給有余，“八五”期間實現(xiàn)年出口鐵合金100萬t，還相菲律賓、伊朗、巴基斯坦等國出口成套的鐵合金工程和設(shè)備技術(shù)。至今，我國不僅是鐵合金生產(chǎn)大國，同時也是產(chǎn)品出口大國。1.2.4、鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢近20多年來，隨著鐵合金工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，世界鐵合金工業(yè)生產(chǎn)在品種、冶煉技術(shù)、技術(shù)裝備、節(jié)能降耗、環(huán)境保護、能量回收和資源利用等技術(shù)方面都有迅速的發(fā)展和突破。略述于下。1、精料技術(shù)精料是電爐鐵合金增產(chǎn)節(jié)電的重要環(huán)節(jié)。近10多年來，鐵合金電爐生產(chǎn)采用精料的水平有了明顯的提高，各國都在重視并相應(yīng)采取了許多行之有效的措施。a、 采用優(yōu)質(zhì)組

17、合碳質(zhì)還原劑采用優(yōu)質(zhì)組合碳質(zhì)還原劑，搭配氣煤焦和煙煤，代替一部分冶金焦。這是國內(nèi)外的一項成熟的操作技術(shù)。近年來，我國大中型硅鐵電爐已普遍地使用以冶金焦為主，適量搭配氣煤焦、藍炭、半焦及煙煤等組合型碳質(zhì)還原劑冶煉75硅鐵，獲得了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能的經(jīng)濟效果，一般每噸硅鐵產(chǎn)品可節(jié)約7001000kwh。b、 改善入爐礦石的制備技術(shù)鐵合金電爐正常操作，尤其是大、中型還原電爐，要求爐料具有合適的塊度以確保良好的透氣性。當(dāng)前優(yōu)質(zhì)塊狀錳礦和鉻礦供應(yīng)日趨減少，為適應(yīng)這一情況，國內(nèi)外已應(yīng)用了多種造塊技術(shù)，以有效的利用粉礦和精礦，并獲得較好的冶煉指標。例如：硅鐵生產(chǎn)的原料制備，主要是選用優(yōu)質(zhì)組合碳質(zhì)還原劑。同時越

18、來越多地對硅石和含鐵材料的化學(xué)與物理性能給予重視，其中優(yōu)選高品位、熱穩(wěn)定性能及還原性能好的硅石，并應(yīng)做到入爐前進行水洗篩選及預(yù)焙燒處理。對含鐵料，除普遍應(yīng)用碳素鋼屑外，人們越來越關(guān)注鐵精礦球團、鐵鱗及鐵鱗球團的使用。尤其是大型硅鐵電爐為實現(xiàn)機械化原料輸送和自動化加料操作必須優(yōu)先選用。2、環(huán)境保護及綜合利用鐵合金企業(yè)的環(huán)境保護主要是對“三廢”及噪聲的治理，消除對環(huán)境的污染。工業(yè)發(fā)達的國家中鐵合金生產(chǎn)對環(huán)境的污染問題已基本解決。其主要措施：（1） 半封閉式電爐的廢氣的利用和除塵工藝的實現(xiàn)，尤其是在硅鐵和工業(yè)硅生產(chǎn)進行了消煙除塵、回收的硅粉在建材、化工等行業(yè)的應(yīng)用：（2） 錳鐵和鉻鐵電爐分別有90和

19、60為全封閉式電爐，煤氣被凈化后用于化工生產(chǎn)和用于干燥，燒結(jié)和煉球；（3） 鉻、釩的化學(xué)處理污水、廢渣、煙塵的處理；（4） 廢水的凈化；（5） 軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)；（6） 工業(yè)廢物（含廢渣）的有效利用等。就總體而言，我國鐵合金企業(yè)的環(huán)保和綜合利用是比較落后的，硅鐵電爐絕大部分還是敞口爐，錳鐵和鉻鐵電爐已封閉的尚屬少數(shù)，這樣不僅爐氣中的熱量未能回收，還大量散發(fā)煙塵。就吉林、上海、湖南、遵義等幾家鐵合金已實施封閉的電爐而言，其煤氣回收及利用、水處理也未徹底解決。原料、產(chǎn)品輸送和加工過程中的粉塵，出鐵、澆鑄過程中的煙塵也未妥善的處理和加以回收利用。高爐錳鐵雖已在減少荒煤氣放散、煤氣的洗滌凈化與利用以及

20、污水處理、爐渣利用等方面取得一些成果，但離有關(guān)要求差距甚大。其他鐵合金產(chǎn)品，如鉻、釩的化學(xué)處理污水、廢渣、煙塵也未得到徹底根治。80年代以來，遵義、西北、湖南、宜昌、峨嵋鐵合金廠先后引進了電爐煙氣干式除塵技術(shù)、電爐煤氣干式凈化技術(shù)，經(jīng)消化創(chuàng)新并結(jié)合技改工程得到廣泛應(yīng)用，尤其硅鐵電爐煙氣凈化回收的硅塵在建筑行業(yè)的應(yīng)用取得了突破性進展，變廢為寶，有著顯著的經(jīng)濟和社會效益，從此更加推動了硅鐵電爐煙氣治理。1.3 硅鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)1.3.1、硅及其化合物的物理化學(xué)性質(zhì)1、硅的物理性質(zhì)硅是非金屬元素，呈灰色，有金屬光澤，性硬且脆。硅的含量約占地殼質(zhì)量的26。硅的主要性質(zhì)如下：相對原子質(zhì)量 28.08 密

21、度（g/cm3） 2.33熔點/k 1683 沸點/k 2953電阻率/（m） 21402、硅的化學(xué)性質(zhì)硅在常溫下很不活波，但在高溫下很容易與氧、硫、鹵素及許多金屬化合成相應(yīng)的硅化物。硅和氧作用形成sio2，放出大量的熱：sio2sio2 h298-878.6kj/mol硅與碳生成碳化硅，碳化硅是一種穩(wěn)定的物質(zhì)。當(dāng)有鐵存在時，穩(wěn)定性大大下降。硅中只能溶解少量的碳，如1998k時在液態(tài)硅中只溶解0.32的碳。硅與鐵可以以各種比例互相溶解，生成fesi2、fesi、fe5si3、fe2si，其中以fesi最穩(wěn)定。3、硅化鐵硅鐵是硅與鐵互溶形成的固溶體，硅與鐵化合物中，fesi最穩(wěn)定，其余均在固相或

22、液相時分解。含硅4047時，熔點為16331533k；含硅7280時，熔點為15631613k。硅鐵的密度取決于硅鐵的含硅量，它的密度隨合金含硅的增加而減小。由于硅鐵內(nèi)各相的密度差別很大，因而硅鐵的合金容易產(chǎn)生偏析。另外硅鐵中的鋁、磷、砷等雜質(zhì)可生成熔點較低的化合物，在硅鐵緩慢冷卻過程中，低熔點的化合物凝固較晚，而且較集中地分布在最后凝固部分及晶界上。當(dāng)空氣中的水份滲入鐵錠內(nèi)的裂縫，與這些低熔點的化合物反應(yīng)，生成有毒的具有臭雞蛋味的ph3和ash3氣體，合金晶界遭到破壞，鐵錠因而粉化。4、硅鐵冶煉的原料冶煉硅鐵的主要原料是硅石、碳質(zhì)還原劑和鋼屑。硅石是由石英顆粒被粘合劑粘合而成的巖石，粘合劑成

23、分也是sio2。硅石中sio2應(yīng)大于97；有害雜質(zhì)的含量要低；要具有良好的抗爆裂性；入爐的硅石還要求有一定的粒度。冶煉硅鐵大多使用冶金焦作還原劑。在碳質(zhì)還原劑化學(xué)成分中，主要應(yīng)考慮固定碳、灰分、揮發(fā)分和水分。一般要求固定碳要高，冶金焦的固定碳大于84；灰分小于14，灰分中含磷量小于0.04；水分小于6。碳質(zhì)還原劑的電阻率要大，氣孔率要高，此外碳質(zhì)還原劑要具有一定的機械強度，否則破碎損失大，產(chǎn)品成本增加，會影響料面透氣性。鋼屑是硅鐵成分的調(diào)節(jié)劑。冶煉硅鐵采用碳素鋼屑，不準使用有色金屬屑、合金鋼屑和生鐵屑。鋼屑不應(yīng)夾帶外來雜質(zhì)，銹蝕嚴重和沾有油污的鋼屑不能入爐。鋼屑含鐵量應(yīng)大于95，彎曲長度不超過

24、100mm。除鋼屑外，硅鐵冶煉也可以選用碳素鋼的鐵鱗（軋鋼鐵皮）和鐵精礦球團等。1.3.2、硅鐵的冶煉方法及基本原理1、硅鐵冶煉方法硅鐵是在開口式或半封閉式（即矮煙罩）的還原爐內(nèi)采用連續(xù)作業(yè)法進行冶煉的。在整個冶煉過程中，電極深而穩(wěn)的插入爐料中，混勻的爐料，隨料面的下沉而小批量的加入爐內(nèi)。爐內(nèi)料面始終保持一定高度，并呈平錐體形狀，爐內(nèi)鐵水積存到一定程度時，打開爐眼放出鐵水。2、冶煉原理二氧化硅是一種難還原的氧化物，而且其還原過程比較復(fù)雜。許多人對二氧化硅的還原機理和熱力學(xué)進行過大量的研究，盡管他們提出的還原機理不完全相同，但有一點是公認的：用碳質(zhì)還原劑還原二氧化硅時，有中間產(chǎn)物碳化硅和一氧化硅

25、的生成與分解在二氧化硅的整個過程中起著重要作用。在較低溫度下，二氧化硅與碳的作用： sio2+3c=sic+2co g6703543.89tt開1523k在較高溫度下，二氧化硅被碳還原成一氧化硅： sio2+c=sio+co g15960077.94tt開2048k而且碳化硅在高溫下因二氧化硅和一氧化硅的存在而被破壞： 2sicsio2=3si+2co g9738047.64tt開2043ksicsio=2si+co g4915024.59tt開1999k碳還原二氧化硅的總反應(yīng)式為：sio2+2c=si+2co g16740086.40tt開1938k在有鐵存在時，還原出來的硅與鐵反應(yīng)，si+

26、fe=fesi g-285000.64t 碳化硅被鐵破壞： fesicfesic g99009.14tt開1083k由于硅與鐵生成硅化鐵的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因而它降低二氧化硅還原反應(yīng)的理論開始反應(yīng)溫度。同時，鐵的存在可以促進硅沉入熔池，使之離開反應(yīng)區(qū)，從而改善二氧化硅的還原條件。冶煉硅鐵時，二氧化硅的還原反應(yīng)可以用下式表示： sio22cnfefensi2co 生成硅化鐵因含量不同，反應(yīng)放出的熱量也不同，因而不同含硅量的硅鐵，其開始還原溫度也不同。熔煉的硅鐵含硅量越低，二氧化硅被還原的理論開始反應(yīng)溫度也就越低。通過計算得出，冶煉45硅鐵時，t開 為1861k；冶煉75硅鐵時，t開 為1917k。

27、1.4 鐵合金還原電爐鐵合金還原電爐可分為交流和直流還原電爐。交流還原電爐的分類方法很多，根據(jù)還原電爐的設(shè)備特點分類，有以下幾種：（1）按電極相數(shù)可分為單相單電極電爐和三相三電極電爐；（2）按煙罩或爐蓋設(shè)置形式可分為高煙罩及矮煙罩敞口式電爐、矮煙罩半封閉式電爐和全封閉式電爐；（3）按爐體可分為固定式和旋轉(zhuǎn)式電爐；（4）按電極數(shù)量及布置形式可分為三相六電極圓形電爐和三相六級按“一”字形式排列的矩陣電爐。鐵合金直流還原電爐是將直流電應(yīng)用于鐵合金電爐還原冶煉上。其主要特點是使用石墨電極或自焙電極，并且爐底接電源的一極，爐底既是導(dǎo)電體，又是熔煉坩堝。根據(jù)直流電爐的電極數(shù)量，它可分為單電極、雙電極及三電極電爐。6300kva硅鐵交流還原電爐技術(shù)性能如下：爐型：矮煙罩半封閉式，變壓器容量6300kva，變壓器一次側(cè)電壓10或35kv，變壓器二次側(cè)電壓94106122v，變壓器二次側(cè)電壓級數(shù)（級差）/級（v）：8(4)，電爐常用電壓110、114v電爐常用電流32678a，電爐最大電流32