年產(chǎn)180萬噸制鋼生鐵的煉鐵廠

1、安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計年產(chǎn)220萬噸制鋼生鐵的煉鐵廠 學(xué)號：129014131 班級：冶121 姓名：黃強 導(dǎo)師：汪志全 0目錄摘要1ABSTRACT2第一節(jié) 緒論31.1概述31.2高爐冶煉現(xiàn)狀及其發(fā)展31.3高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)41.4高爐冶煉的主要操作技術(shù)措施51.5本設(shè)計采用的技術(shù)6第二節(jié) 工藝計算72.1配料計算72.1.1原料成分計算72.1.2參數(shù)設(shè)定82.1.3預(yù)定生鐵成分92.1.4礦石需求量的計算102.1.5生鐵成分校核102.1.6渣量及爐渣成分計算112.1.7爐

2、渣性能及脫硫能力的計算112.2物料平衡計算122.2.1風(fēng)量計算122.2.2爐頂煤氣成分及數(shù)量計算132.2.3編制物料平衡表152.3熱平衡計算162.3.1熱收入162.3.2熱支出172.3.3編制熱量平衡表20第三節(jié) 高爐本體設(shè)計223.1設(shè)定有關(guān)參數(shù)223.2高爐內(nèi)型設(shè)計2213.3風(fēng)口、鐵口設(shè)計253.4高爐內(nèi)襯263.4.1爐底設(shè)計273.4.2爐缸設(shè)計283.4.3爐腹設(shè)計283.4.4爐腰設(shè)計283.4.5爐身設(shè)計283.4.6爐喉設(shè)計293.5 爐體冷卻293.5.1冷卻目的293.5.2爐底冷卻形式選擇293.5.3冷卻設(shè)備選擇293.5.4冷卻水耗量的計算313.5

3、.5供水水壓323.6高爐承重結(jié)構(gòu)設(shè)計33第四節(jié) 廠址選擇364.1 考慮因素364.2 要求36第五節(jié) 爐頂設(shè)備385.1對裝料設(shè)備的要求385.2爐頂基本結(jié)構(gòu)395.3均壓控制裝置405.4探料裝置41第六節(jié) 高爐送料系統(tǒng)426.1貯礦槽和貯焦槽的設(shè)計426.1.1貯礦槽的設(shè)計426.1.2貯焦槽的設(shè)計436.1.3礦槽的結(jié)構(gòu)形式4326.2給料機、槽下篩分與稱量設(shè)計436.2.1給料機436.2.2槽下篩分436.2.3槽下稱量446.3槽下運輸456.4高爐上料設(shè)備46第七節(jié) 高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)487.1高爐鼓風(fēng)機的選擇487.1.1高爐入爐風(fēng)量487.1.2鼓風(fēng)機出口風(fēng)量487.2高爐熱風(fēng)

4、爐設(shè)計497.2.1有關(guān)原始數(shù)據(jù)507.2.2混合濕煤氣的燃燒值計算517.2.3空氣需要量和燃燒生成物的計算517.2.4熱風(fēng)爐理論燃燒溫度的計算537.2.5熱風(fēng)爐實際消耗煤氣量和空氣量的計算537.2.6熱風(fēng)爐熱平衡的計算547.2.7熱風(fēng)爐系統(tǒng)熱效率計算567.3熱風(fēng)爐爐體的設(shè)計567.3.1熱風(fēng)爐蓄熱室格子磚的要求567.3.2所需加熱面積的計算577.3.3熱風(fēng)爐尺寸的計算627.4熱風(fēng)爐的附屬設(shè)備637.4.1助燃風(fēng)機637.4.2燃燒器647.4.3熱風(fēng)爐閥門657.4.4煤氣和助燃空氣的預(yù)熱設(shè)備677.5熱風(fēng)爐的耐火材料及砌體結(jié)構(gòu)687.5.1熱風(fēng)爐內(nèi)襯的破損機理及選磚原則6

5、837.5.2砌體結(jié)構(gòu)69第八節(jié) 高爐噴吹系統(tǒng)708.1煤粉制備工藝流程708.2噴吹工藝流程70第九節(jié) 高爐煤氣除塵系統(tǒng)和渣鐵處理系統(tǒng)739.1煤氣除塵系統(tǒng)739.1.1高爐煤氣除塵目的及工藝流程739.1.2煤氣除塵設(shè)備及原理739.2渣鐵處理系統(tǒng)769.2.1風(fēng)口平臺及出鐵場769.2.2渣鐵溝和撇渣器779.2.3爐前主要設(shè)備799.2.4鐵水處理設(shè)備799.2.5水渣處理81第十節(jié) 車間的平面布置8410.1車間平面布置的原則8410.2高爐煉鐵車間平面布置的形式84參考文獻86致謝874安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書摘要高爐煉鐵是獲得生鐵的重要手段，是鋼鐵冶金中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，同時也

6、是最重要的環(huán)節(jié)。本設(shè)計建造一座年產(chǎn)220萬噸制鋼生鐵的煉鐵廠，力求達到低污染，低能耗，高效率。高爐是煉鐵的主要設(shè)備，設(shè)計中高爐的主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)：年產(chǎn)量P：220×104t焦比：360kg/t煤比：150kg/t綜合冶煉強度：1.0t/m3·d高爐有效容積利用系數(shù)：2.197t/m3·day本設(shè)計說明書高爐設(shè)計內(nèi)容包括緒論、工藝計算（配料計算、物料平衡和熱平衡）、高爐爐型設(shè)計、廠址的選擇、高爐爐頂設(shè)備、高爐送料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、高爐噴吹系統(tǒng)和煉鐵車間的布置等。 關(guān)鍵詞：高爐煉鐵設(shè)計，物料平衡，渣鐵處理，熱平衡，噴吹，熱風(fēng)爐，煤氣處理ABS

7、TRACTBlast furnace is an important means of obtaining pig iron, it is the basic link of iron and steel metallurgy , but also the most important aspects .In line with the high quality , high yield , low consumption and environmental pollution policy, design and build a blast furnace iron-making works

8、hop producing 2.2 million irons every year in advance. Blast furnace iron-making is one of the most important links in the metallurgical course of steel, and the blast furnace is the main equipment of iron-making，the main economic and technical indicators of the blast furnace: Annual production: 220

9、×104t Coke: 360kg/t Coal ratio: 150kg/t Intergrated smelting intensity: 1.0t/m3·d Effective capacity utilization coefficient of blast: 2.197t/m3·day This design instruction designs the blast furnace detailedly，including introducion, the craft calculating (the batching is calculated, s

10、upplies balance and thermal balance),the furnace type of blast furnace is designed,site selection,furnace roof equipment,blast furnace feed system,blow system,gas processing system,iron slag handing system,ejection system and ironmaking plant layout etc. Keywords: BF iron-making design,material bala

11、nce, slag iron disposal ,heat balance, blowing,hot blast stove,coal gas disposal.第一節(jié) 緒論1.1概述隨著改革開放的到來，我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，也促進了鋼鐵業(yè)的飛速發(fā)展。但是由于鋼鐵業(yè)是資源消耗大戶，尤其是能源消耗，同時高爐所產(chǎn)生的廢氣廢渣等如果不做適當(dāng)?shù)睦没蛱幚?，對環(huán)境會形成極大的破壞，因此鋼鐵業(yè)的發(fā)展又面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。在21世紀，我國高爐煉鐵將繼續(xù)在結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)展。高爐結(jié)構(gòu)調(diào)整不能簡單的概括為大型化，應(yīng)該根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、資源條件來確定高爐爐容。從目前的我國的實際情況來看，高爐座數(shù)必須大大減少，平均爐容大型

12、化是必然趨勢。高爐大型化，有利于提高勞動生產(chǎn)率、便于生產(chǎn)組織和管理，提高鐵水質(zhì)量，有利于減少熱量損失、降低能耗，減少污染點，污染容易集中管理，有利于環(huán)保。所有這一切都有利于降低鋼鐵廠的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力。 高爐冶煉是獲得生鐵的主要手段，它以鐵礦石（天然富礦，燒結(jié)礦，球團礦）為原料，焦碳，煤粉，重油，天然氣等為燃料和還原劑，以石灰石等為溶劑，在高爐內(nèi)通過燃料燃燒，氧化物中鐵元素的還原以及非氧化物造渣等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，獲得生鐵。其主要副產(chǎn)品有高爐爐渣和高爐煤氣。為了實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)，低耗，高產(chǎn)和延長爐齡，高爐本體結(jié)構(gòu)及輔助系統(tǒng)必須滿足冶煉過程的要求，即耐高溫，耐高壓，耐磨，耐侵蝕密封

13、性好，工作可靠，壽命長，而且具有足夠的生產(chǎn)能力。1.2 高爐煉鐵設(shè)計的基本原則新建煉鐵高爐在可行性、環(huán)保、安全性、經(jīng)濟性等方面多做細致深入的考慮，可歸納為以下幾項基本原則1：（1）合法性 確保設(shè)計原則和設(shè)計方案符合國家工業(yè)建設(shè)的方針和政策。（2）客觀性 以事實客觀的數(shù)據(jù)為設(shè)計依據(jù)，保證能成功地付諸實施。（3）先進性 設(shè)計必須根據(jù)高爐的當(dāng)前以及未來發(fā)展趨勢，反映出鋼鐵研究領(lǐng)域的最新研究成果。（4）經(jīng)濟性 在綜合各方面的考慮的情況下，選擇單位產(chǎn)品經(jīng)濟效益最佳的方案。（5）綜合性 在設(shè)計中，要從全局考慮，盡量做到各部分設(shè)計之間能相互協(xié)調(diào)，不沖突矛盾。（6）發(fā)展遠景 必須充分考慮到車間將來增產(chǎn)擴大規(guī)模

14、的可能性，留有足夠的擴建空間。（7）安全和環(huán)保 確保生產(chǎn)不會對周邊的生態(tài)環(huán)境造成破壞，并且保障各崗位工作人員的人生安全。（8）標(biāo)準化 在設(shè)計時應(yīng)盡量采用標(biāo)準化的設(shè)計，這樣可以縮短建設(shè)時間，節(jié)約建設(shè)成本。1.3高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)是衡量高爐生產(chǎn)優(yōu)劣的參數(shù)，因此，現(xiàn)代高爐在冶煉過程中總是盡量提高高爐的主要生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。1綜合冶煉強度冶煉強度是指每晝夜每立方米高爐有效容積燃燒的焦碳量，高爐噴吹燃料時，冶煉強度應(yīng)包括燃燒焦碳和噴吹物折合焦碳的總量，即稱為綜合冶煉強度。冶煉強度的選擇主要應(yīng)根據(jù)原燃料及冶煉條件、同類型的高爐的實際生產(chǎn)指標(biāo)、鼓風(fēng)機能力等經(jīng)過計算、比較后確定。

15、在原燃料相似的情況下，一般較大容積的高爐采用較低的冶煉強度，較小容積的高爐采用較高的冶煉強度。2焦比焦比是指冶煉一噸生鐵所需要的焦碳量。焦比可根據(jù)設(shè)計所采用的原燃料、風(fēng)溫、設(shè)備、操作等條件與實際生產(chǎn)情況進行全面分析比較和計算確定。當(dāng)高爐采用噴吹燃料時，計算焦比必須考慮噴吹物的焦碳置換量。3煤比（Y）。冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量稱為煤比。當(dāng)每晝夜煤粉的消耗量為QY時，則： Y= 噴吹其它輔助燃料時的計算方法類同，但氣體燃料應(yīng)以體積（）計算。單位質(zhì)量的煤粉所代替的焦炭的質(zhì)量稱為煤焦置換比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置換比為0.70.9。4高爐有效容積利用系數(shù)利用系數(shù)是指每晝夜每立方米高爐有效

16、容積生產(chǎn)的生鐵量。5休風(fēng)率休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)時間占高爐規(guī)定作業(yè)時間的百分數(shù)。休風(fēng)率反映高爐設(shè)備維護的水平。一定的高爐休風(fēng)率是保證高爐檢修以獲得安全操作和高指標(biāo)的途徑之一，但是高爐休風(fēng)率不能過大，否則會降低年產(chǎn)量。本設(shè)計選取年工作日為355天。6高爐一代壽命高爐一代壽命是從點火開爐到停爐大修之間的冶煉時間，或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時間。大型高爐一代壽命為1015年。7生鐵合格率：高爐生產(chǎn)的化學(xué)成分符合國家的規(guī)定的合格生鐵占生鐵量的百分數(shù)為生鐵合格率。8生鐵成本。生產(chǎn)1t合格生鐵所消耗的所有原料、燃料、材料、水電、人工等一切費用的總和，單位為元/t。1.4高爐冶煉的主要操作技術(shù)措施高爐基本

17、操作制度包括熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度和裝料制度。高爐冶煉強化的主要途徑是提高冶煉強度和降低燃料比，本設(shè)計由于采用了現(xiàn)代煉鐵新技術(shù)，單位容積的產(chǎn)鐵量較大，使高爐達到強化生產(chǎn)，其主要措施有精料、提高風(fēng)溫、高壓、加濕和脫濕鼓風(fēng)、噴吹燃料以及高爐生產(chǎn)過程的自動化等。本設(shè)計主要操作技術(shù)措施如下：（1）采取調(diào)節(jié)噴吹量來維持穩(wěn)定的熱制度，以保持爐況順行。（2）采用高爐高堿度渣操作制度，有利脫硫。1.5本設(shè)計采用的技術(shù)（1） 無鐘爐頂和皮帶上料 ，布料旋轉(zhuǎn)溜槽可以實現(xiàn)多種布料方式。（2） 本設(shè)計采用了陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)。（3） 高爐噴煤設(shè)備。（4） 有余熱回收和余壓發(fā)電裝置。（5） 水渣系統(tǒng)采用過濾式。第二

18、節(jié) 工藝計算2.1配料計算2.1.1原料成分計算表2-1 原料成分原始資料項目%Fe%Fe2O3%FeO%CaO%P2O5%MgO%SiO2燒結(jié)礦56.5571.908.010.300.152.05.5天然礦62.9088.930.830.600.030.404.1爐塵39.9545.3910.786.650.154.004.85項目%Al2O3%MnO%TiO2%V2O5%S/2燒損燒結(jié)礦1.830.050.130.070.01天然礦1.600.100.000.000.042.85爐塵2.500.13C=25.500.10表2-2 校核后原料成分資料項目%Fe%Fe2O3%FeO%CaO%P

19、2O5%MgO%SiO2燒結(jié)礦71.958.010.310.152.05.5天然礦88.490.830.600.030.104.13爐塵39.9510.786.650.154.004.85項目%Al2O3%MnO%TiO2%V2O5%S/2%燒損%燒結(jié)礦1.830.050.130.070.010.00100天然礦1.610.100.000.000.042.86100爐塵2.500.13C=25.500.010.00100表2-3焦炭成分固定碳灰分（12.8%）SiO2Al2O3CaOMgOFeOP2O585.406.324.330.240.120.780.01揮發(fā)分（1.25%）全硫合計H2O

20、CO2COCH4H2N20.300.300.050.250.350.551000表2-4煤粉成分灰分（13.86%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O38.104.220.320.500.72CHONS78.633.902.700.450.461002.1.2參數(shù)設(shè)定焦比：360kg/t 煤比：150kg/t 燃料比：510kg/t鐵水溫度：1500 爐渣溫度：1540 爐塵吹出量：20Kg/t爐頂煤氣溫度：200 鼓風(fēng)溫度：1180 入爐燒結(jié)礦溫度：80 直接還原度：0.45 爐渣堿度：1.2鼓風(fēng)濕度：1.6% 綜合冶煉強度：1.0t/d·m3Si：0.40% S：0.03%C

21、=1.30+2.57t鐵水×10-3+0.04Mn-0.35P-0.03Si-0.54S2.1.3預(yù)定生鐵成分表2-5元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率項目FeMnPSVTi生鐵0.9980.51.00.80.1爐渣0.0020.50.00.20.9煤氣0.00.00.00.050.00.0假設(shè)冶煉一噸生鐵燒結(jié)礦的用量為1250kg，天然礦的用量是250kg。生鐵中Si=0.4%,S=0.03%。則：（1）生鐵中P按原料帶入全部進入生鐵計算，則：P=（1250×0.15%+250×0.03%-20×0.15%+360×0.01%）×62

22、/142×1/1000=0.085%（2）生鐵中Mn按原料帶入量的50%計算，則：Mn=（1250×0.05%+250×0.10%-20×0.13%）×55/71×50%×1/1000=0.033%（3）生鐵中的C量為：C=（1.30+2.57×1500×10-3+0.04×0.033-0.35×0.085-0.03×0.4-0.54×0.03）/100=5.10%（4）生鐵中的V為：V=1250×0.07%×102/182×0.2/1

23、000=9.81×10-5（5）生鐵中的Ti為：Ti=1250×0.07%×48/80×0.9/1000=0.088%（6）生鐵中的Fe為：Fe=100-（0.4+0.03+0.085+0.033+5.10+0.088）/100=94.26%表2-6預(yù)定鐵水成分(%)FeMnPSSiTiVC94.260.0330.0850.030.40.0889.81×10-55.102.1.4礦石需求量的計算焦炭帶入的鐵量：360×0.78%×56/72=2.184kg煤粉帶入的鐵量：150×0.72%×112/160

24、=0.756kg爐塵帶走的鐵量：20×（45.39%×112/160+10.78%×56/72）=8.03kg進入渣中的鐵量：939.2×0.002/0.998=1.89kg設(shè)需燒結(jié)礦X kg/t，天然礦Y kg/t。根據(jù)鐵平衡942.6+8.03+1.89=56.55%X+62.90%Y+2.184+0.756堿度平衡鐵水等價帶走的SiO2量=1000×0.4%×60/28=8.57kgR= 1.2由式得X=1396.04kg，Y=254.56kg2.1.5生鐵成分校核（1）生鐵中含P=(1396.04×0.15%+254

25、.56×0.03%-20×0.15%+360×0.01%）×62/142×1/1000=0.095% （2）生鐵中含Mn= （1396.04×0.05%+254.56×0.1%-20×0.13%）×55/71×50%×1/1000=0.036%（3）生鐵中含C=（1.30+2.57×1500×10-3+0.04×0.036-0.35×0.095-0.03×0.4-0.54×0.03）/100=5.10% （4）生鐵中含V=13

26、96.04×0.07%×102/182×0.2/1000=1.1×10-4（5）生鐵中含Ti=1396.04×0.13%×48/80×=0.098%（6）生鐵中含F(xiàn)e=100-（0.4+0.03+0.095+0.036+5.10+0.098+0.011）/100=94.23%表2-7校核后鐵水成分(%)FeMnPSSiTiVC94.230.0360.0950.030.40.0981.1×10-45.102.1.6渣量及爐渣成分計算CaO=360×0.0024+150×0.0032+1396.04

27、×0.1031+254.56×0.006-20×0.0665=145.47kgSiO2=360×0.0632+150×0.081+1396.04×0.055+254.56×0.0413-20×0.0485=122.10kgAl2O3=360×0.0433+150×0.0422+1396.04×0.0183+254.56×0.0161-20×0.025=51.06kgMgO=360×0.0012+150×0.005+1396.04×0.0

28、2+254.56×0.0040-20×0.040=29.33kgMnO=(1396.04×0.0005+254.56×0.001-20×0.0013) ×0.5=0.46kgFeO=94.23×72/56×0.002/0.998=2.43kgS=360×0.0055+150×0.0046+1396.04×0.0002+254.56×0.0008-20×0.002-1000×0.03%=2.85kgTiO2=1396.04×0.0013 ×

29、;0.9=1.63kgV2O5=1396.04×0.0001×0.2=0.028kg表2-8爐渣的成分組成CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOTiO2kg145.47122.1651.0629.330.462.431.63%40.9334.3714.378.250.130.680.46組成V2O5SCaO/ SiO2kg0.0282.85355.421.2%0.010.801002.1.7爐渣性能及脫硫能力的計算 將SiO2、CaO、Al2O3、MgO看成四元素換算成100%如下：%SiO2+%CaO+%Al2O3%+MgO=34.37+40.93+14.37+8.2

30、5=98.17換算為100%后：SiO2:34.37×100/98.17=35.01CaO:40.39×100/98.17=41.69MgO:8.25×100/98.17=8.40Al2O3:14.37×100/98.17=14.64所以：（R0）=50-0.25(Al2O3)+3(S)- =50-0.25×14.64+3×0.245-=44.42(R0) =CaO+MgO+FeO+MnO=41.69+8.25+0.68+0.13=50.75(R0)(R0) 所以能保證脫硫2.2物料平衡計算2.2.1風(fēng)量計算1.風(fēng)口前燃燒的碳量（1）

31、燃料帶入總C量GC總=G焦C焦+G煤C煤=360×0.8540+150×0.7863=425.385kg（2）溶入生鐵中的C量GC生鐵=1000×0.0510=51.0kg（3）生成CH4的C量：（燃料帶入的總碳量約有1%到1.5%與氫化合成甲烷）GC甲烷=1% GC總=1%×425.385=4.254kg（4）爐塵帶走的碳量GC爐塵=20×0.2550=5.10kg（5）直接還原消耗的C量錳還原消耗的C量=1000×0.00033×12/55=0.072kg磷還原消耗的C量=1000×0.00085×6

32、0/62=0.823kg硅還原消耗的C量=1000×0.004×24/28=3.43kg鈦還原消耗的C量=1000×0.00098×24/48=0.49kg鐵直接還原消耗的C量=942.6×12/56×0.45=90.89kg故GC直=0.072+0.823+3.43+0.49+90.89=95.705kg （6）脫硫消耗的C量GC脫硫=2.91×12/32=1.09kg風(fēng)口前燃燒的碳量GC燃=420.07-51.0-4.20-4.60-86.57-1.09=272.61kg2.風(fēng)量計算（1） 鼓風(fēng)中氧的濃度=21%（1-1

33、.5%）+0.5×1.5%=21.44%（2） 風(fēng)口前碳燃燒消耗的氧=272.61×22.4/24=254.44m3（3） 焦炭帶入氧量=350×0.0023×22.4/32=0.56m3（4） 煤粉帶入氧量=160×0.008×22.4/32=0.90m3（5） 需鼓風(fēng)供給的氧氣體積為V=254.44-0.56-0.90=252.98m3故V風(fēng)=252.98/21.44%=1179.94 m32.2.2爐頂煤氣成分及數(shù)量計算（1） 甲烷的體積由燃料C生成的CH4量=4.20×22.4/12=7.84m3焦炭揮發(fā)分中的CH4

34、量=350×0.0004×22.4/16=0.20m3煤粉揮發(fā)分中的CH4量=160×0.028×22.4/16=6.27 m3故=7.84+0.20+6.27=14.31 m3（2） 氫的體積由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的H2量=1179.94×1.5%=17.70m3焦炭水分分解產(chǎn)生的H2量=350×0.0023×22.4/18=1.00m3焦炭揮發(fā)分中的H2量=350×0.0026×22.4/2=10.19m3煤粉揮發(fā)分中的H2量=160×0.016×22.4/2=28.67m3煤粉水分

35、分解產(chǎn)生的H2量=160×0.008×22.4/18=1.59m3生成甲烷消耗的H2量=4.20×2=8.40 m3爐缸煤氣中H2的總量=17.70+1.00+10.19+28.67+1.59=59.15m3參加間接還原消耗的H2量=59.15×0.35=20.70m3故=59.15-8.40-20.70=30.05 m3（3）二氧化碳的體積由礦石和煤粉帶入的Fe203的量=1379.89×74.14%+150×84.22%+77.60×90.31%+160×0.8%-18×45.21%=1212.60k

36、g參加還原Fe2O3為FeO的氫氣量=20.70×（1-0.9）×2/22.4=0.185kg由氫還原的Fe2O3的量=0.185×160/2=14.80kg由CO還原的Fe2O3的量=1212.60-14.80=1197.80kg故CO2還=1197.80×22.4/160=167.69m3CO還原FeO為Fe生成CO2的量=939.92×(1-0.4-)×22.4/56=206.62m3焦炭揮發(fā)分中的CO2量=350×0.30%×22.4/44=0.53m3煤粉揮發(fā)分中的CO2量=160×2.5%&#

37、215;22.4/44=2.04m3故=167.69+206.62+0.53+2.04=376.88 m3（4）一氧化碳的體積風(fēng)口前碳燃燒生成CO量=GC燃×22.4/12=272.61×22.4/12=508.87m3直接還原生成CO量=86.57×22.4/12=161.60m3焦炭揮發(fā)分中的CO量=350×0.3%×22.4/28=0.84m3煤粉揮發(fā)分中的CO量=160×7.7%×22.4/28=9.85m3間接還原消耗的CO量=206.62+167.69=374.31m3故=508.87+161.60+0.84+9

38、.85-374.31=306.85m3（6） 氮氣的體積鼓風(fēng)帶入的N2量=1179.94×（1-1.5%）×79%=918.17 m3焦炭帶入的N2量=350×0.13%×22.4/28=0.364m3煤粉帶入的N2量=160×0.5%×22.4/28=0.64m3故=918.17+0.364+0.64=919.17 m3由以上結(jié)果可得煤氣成分表，見表2-8表2-9煤氣成分表成分CO2CON2H2CH4m3376.88306.85919.1730.0514.311647.26%22.8818.6355.801.820.871002.2

39、.3編制物料平衡表（1） 鼓風(fēng)量的計算每立方米鼓風(fēng)的質(zhì)量為風(fēng)風(fēng)= =1.28g/m3G風(fēng)=V風(fēng)×風(fēng)=1179.94×1.28=1510.32kg（2） 煤氣質(zhì)量的計算煤氣=1.387kg/m3所以煤氣的質(zhì)量G煤氣=V煤氣×煤氣=1647.26×1.387=2284.74kg（3） 煤氣中的水分氫氣參加還原生成的水分量=20.70×2/22.4×18/2=16.63kg則G=16.63kg由以上計算結(jié)果編制物料平衡表，見表2-9表2-10 物料平衡表收入項支出項組成質(zhì)量/kg百分數(shù)%組成質(zhì)量/kg百分數(shù)%燒結(jié)礦1379.8938.04生

40、鐵100027.51球團礦1504.13爐渣315.178.67天然礦77.602.14煤氣2284.7462.86焦炭3509.65煤氣水分16.630.46煤粉1604.41爐塵180.50鼓風(fēng)1510.3241.63總計3627.81100總計3634.54100校核誤差：0.3%故符合要求2.3熱平衡計算2.3.1熱收入 （1）碳素氧化放熱碳素氧化為CO2放出熱量的計算：碳素氧化為CO2的體積為：= - =376.88-2.04-0.53=374.31m3=×33436.2×12/22.4=374.31×33436.2×12/22.4=67047

41、34.30kJ其中：33436.2為C氧化為CO2的反應(yīng)熱碳素氧化為CO放出熱量QCO的計算：碳素氧化為CO的體積為：VCO氧化=VCO煤氣-VCO揮發(fā)=306.85-0.84-9.85=296.16m3QCO= VCO氧化×9840.6×12/22.4=296.16×9840.6×12/22.4=1561281.48kJ其中：9840.6為C氧化為CO的反應(yīng)熱由上述計算可得：QC= QCO2 +QCO=6704734.30+1561281.48=8266015.78kJ（2）鼓風(fēng)帶入的熱量Q風(fēng)Q風(fēng)=V風(fēng)×(1-)×+ V風(fēng)×

42、;×=（1-1.5%）1179.94×1708.9+1179.94×1.5%×2110.5=2023507.43kJ-1200下空氣的熱容量-1200下水蒸氣的熱容量（3） H2氧化成H2O放出的熱量H2氧化成H2O放熱為13454.09kJ/kgQ水=16.63×13454.09=223741.52kJ（4）CH4生成熱生產(chǎn)1kgCH4產(chǎn)生的熱量為4709.56kJ=×4709.56×16/22.4=14.31×4709.56×16/22.4=48138.43 kJ（5）爐料物理熱Q物80時燒結(jié)礦和球團

43、礦比熱容為0.6740 kJ/kgQ物=（1379.89+150）×80×0.6740=82491.67 kJ故Q收=8266015.78+2023507.43+223741.52+48138.43+82491.67 =10643894.83 kJ2.3.2熱支出（1）氧化物分解吸熱Q氧分Fe的氧化物分解吸熱GFeO=1379.89×8.35%+150×1.46%+77.60×0.82%+350×0.79%-18×10.75% =118.88 kJ=1379.89 ×74.14%+150×84.22%+7

44、7.60×90.31%+160×0.80%-18×45.21% =1212.60kg入爐礦石中FeO一般有20%到35%以2FeO·SiO2形態(tài)存在（取20%），其余以Fe3O4存在。=GFeO×20%=118.88×20%=23.78kg=118.88×80%=95.10kg=95.10×160/72=211.33kg=-=1212.60-211.33=1001.27kg=+=95.10+211.33=306.43kg因為2FeO·SiO2的分解熱為4078.25 kJ/kgFe3O4的分解熱為4803

45、.33 kJ/kgFe2O3的分解熱為5156.57 kJ/kg故=23.78×4078.25=96980.79kJ=306.43×4803.33=1471884.41 kJ=1001.27×5156.57=5163118.84kJ故QFe分=96980.79+1471884.41+5163118.84=6731984.04Mn氧化物分解吸熱由MnO分解產(chǎn)生的1kgMn吸熱7366.02kJ=0.22%×1000×7366.02=16205.24kJSi氧化物分解吸熱由SiO2分解產(chǎn)生的1kgSi吸熱31102.37kJ=0.4%×1

46、000×31102.37=124409.48kJP氧化物分解吸熱由P2O5分解產(chǎn)生1kgP吸熱35782.6kJQP分=0.11%×1000×35782.6=39360.86kJ因此氧化物分解吸熱Q氧分=QFe分+ QP分=6731984.04+16205.24+124409.48+39360.86=6911959.62kJ（2）脫硫吸熱設(shè)燒結(jié)礦中S以FeS存在，脫出1kgS吸熱8359.05kJQ脫S=GS渣×8359.05=2.91×8359.05=24324.84 kJ（3）碳酸鹽分解吸熱=0.62% ×77.60×2

47、2.4/56=0.19m3=0.42%×77.60×22.4/40=0.18m3所以Q碳酸分=0.19×44/22.4×4048+0.18×44/22.4×2489 =2390.81kJ其中，CaCO3和MgCO3分解每產(chǎn)生1kgCO2吸收的熱量分別為4048kJ和2489kJ（4） 水分解吸熱=V風(fēng)×0.015×13454.1×18/22.4=1179.94×0.015×13454.1×18/22.4 =191350.82kJ（5） 鐵水帶走的熱量鐵水帶走的熱量為1259.

48、85kJ/kgQ鐵水=1000×1259.85=1259850kJ（6） 爐渣帶走的熱量爐渣帶走的熱量為1910.26kJ/kgQ渣=315.17×1910.26 =602056.64kJ（7） 煤粉分解吸熱煤粉分解吸熱1048kJ/kgQ煤粉=160×1048 =167680kJ（8） 爐頂煤氣帶走的熱量200以下煤氣各種氣體的比熱容見表如下表2-11煤氣中各氣體的比熱容組分N2CO2COH2CH4H2O比熱容kJ/m31.2841.7771.2841.2781.6101.605干煤氣帶走的熱量Q干煤氣=（1.777×376.88+1.284×

49、;306.85+1.284×919.17+1.278×30.05+1.610×14.31）×200=461073.69kJ煤氣中水帶走的熱量=1.605×16.63×22.4/18×(200-100)=3321.57kJ故Q煤氣=Q干煤氣+=461073.69+3321.57=464395.26kJ（9） 爐塵帶走的熱量爐塵比熱容為0.7542kJ/kgQ爐塵=G塵×0.7542×200=18×0.7542×200=18×0.7542×200=18×0.7

50、542×200=2715.12kJ則Q出=Q氧分+Q脫S+Q碳酸分+Q鐵水+Q渣+Q煤粉+Q煤氣+Q爐塵+Q噴=6911959.62+24324.84+2390.81+191350.82+1259850+602056.64+167680+464395.26+2715.12+167680=9626723.11kJ由上可得：冷卻及爐殼散熱熱損失Q損=Q收-Q出=10643894.83-9626723.11=1017171.72kJ2.3.3編制熱量平衡表根據(jù)以上計算結(jié)果，列出熱量平衡表，見表2-11表2-12熱量平衡表熱收入熱量/kJ百分數(shù)%熱支出熱量/kJ百分數(shù)%碳素氧化放熱82660

51、15.7877.60氧化物分解吸熱6911959.6264.94熱風(fēng)帶入熱量2023507.4319.01脫S吸熱24324.840.23氫氣氧化放熱223741.520.45水分解吸熱191350.821.80甲烷生成熱48138.430.78鐵水物理熱125985011.84爐料物理熱82491.672.10爐渣物理熱602056.645.656煤氣物理熱464395.264.36噴吹物分解熱1676801.58爐塵物理熱2715.120.02碳酸鹽分解吸熱2390.810.02冷卻及熱損1017171.729.554總計10643894.83100總計10643894.83100熱利用系

52、數(shù)KT=總熱量收入-（煤氣帶走的熱+熱損失） =100%-（4.36%+9.554%） =86.086%碳利用系數(shù)KC= = =67.83%第三節(jié) 高爐本體設(shè)計3.1設(shè)定有關(guān)參數(shù)綜合冶煉強度：1.05t/m3.d; 年均工作日：355天；年產(chǎn)量：P =180×104t 每晝夜出鐵次數(shù)n=103.2高爐內(nèi)型設(shè)計 （1）確定容積VU日產(chǎn)量= P/355=5070t燃料比K=350+160×0.8=478kg/t有效容積利用系數(shù)V=I/K=1.05/0.478=2.197t/m3.day有效容積：VU=/V=2307.88m3取VU=2307.88m3（2）爐缸尺寸爐缸的直徑d=

53、0.4087VU0.4205=0.4087×2307.880.4205=10.6m表3-1不同爐容的Vu/A爐型大型中型小型Vu/A222815221013校核：VU /A=26.15本設(shè)計為大型高爐，結(jié)果在允許值范圍內(nèi)，故校核無誤。取e=1.2，C=0.55，=7.1t/m3，則渣口高度hZ=1.27=1.27=1.76m取風(fēng)口、渣口中心線的高度差為a=1.3m，安裝風(fēng)口的結(jié)構(gòu)尺寸b=0.44m，則爐缸高度為h1=hz+a+b=1.76+1.3+0.44=3.5m(3) 死鐵層厚度取h0=1.2m（4） 爐腰直徑D、爐腹角、爐腹高度h2和HU選取D/d=1.09，則D=1.09&#

54、215;10.6=11.6m選=81°，則爐腹高度h2=（D-d）tan=（11.6-10.6）tan81°=3.2m校核：=tan-1 = tan-1 =81°06 選HU /D=2.55 則HU =2.55×11.6=29.6m（5） 爐喉直徑d1,爐喉高度h5取d1/D=0.65，則d1=0.65×11.6=7.5mh5=0.3527VU0.2446-28.3805VU-0.7554=0.3527×2307.880.2446-28.3805×2307.88-0.7554=2.3m（6）爐身角、爐身高度h4、爐腰高度h3

55、選取=83°30h4=tan=tan83°30=18.0m因此h3=HU-( h1+ h2+ h4+ h5)=29.6-（3.5+3.2+18.0+2.3）=2.6m(7) 校核爐容V1=d2×h1=308.87m3V2=h2(D2D·dd2)=309.87 m3V3=D2·h3=274.78 m3V4=h4(D2D·d1d12)=1309.15 m3V5=d12·h5=101.61 m3VU=V1V2V3+V4V5=2304.28 m3誤差：=0.156% 符合要求表3-2爐型設(shè)計尺寸名稱單位設(shè)計值名稱單位設(shè)計值VUm32308h1mm3500dmm10600h2mm3200Dmm11600h3mm2600d1mm7500h4mm18000HUmm29600h5mm2300h0mm1200°81°hzmm17600°83°30hfmm30603.3風(fēng)口、鐵口設(shè)計 1風(fēng)口設(shè)計（1）風(fēng)口數(shù)n及風(fēng)口直徑