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萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文。姚明(已修改)

2025-06-19 05:25 本頁面
 

【正文】 萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文標題:富氧鼓風(fēng)作者:姚 明 學(xué)校名稱:萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè):冶金技術(shù)年級:07冶金技術(shù)指導(dǎo)教師:馮博楷日期: 目錄摘要168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。3正文168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。4參考文獻168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。168。10 摘要鋼鐵是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),鋼鐵產(chǎn)品在各類原料用途最為廣泛,當(dāng)今世界的文化和經(jīng)濟的發(fā)展與鋼鐵生產(chǎn)有著密切的關(guān)系,他對國家工業(yè)和國防現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。我國的煤炭資源雖然豐富,但是用于冶金的焦煤資源不足,由于國家大力實行綠色環(huán)保,更具有技術(shù)含量的產(chǎn)品,追求高的效益,世界各國鋼鐵公司在不斷總結(jié)經(jīng)驗和探索中尋求一種低能耗,高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù),正因為富氧鼓風(fēng)有以下特點且能滿足生產(chǎn)要求備受各國鋼鐵公司的青睞,正在被廣泛應(yīng)用,且此技術(shù)在不斷成熟。富氧鼓風(fēng)有著隨鼓風(fēng)含氧提高,風(fēng)口前理論燃燒溫度升高,高爐內(nèi)氣固比減少,因此爐缸熱狀態(tài)、爐內(nèi)溫度分布、煤氣流分布以及料柱透氣性等均發(fā)生較大變化,必須采取相應(yīng)措施以維持合理的煤氣流分布與適宜的爐缸熱狀態(tài),保證爐況穩(wěn)定順行的優(yōu)點。富氧鼓風(fēng)特點:(1)提高冶煉強度,增加產(chǎn)量(2)提高理論燃燒溫度(3)改善煤氣質(zhì)量(4)降低熱損失(5)增加煤氣中co量,促進間接還原。關(guān)鍵詞:冶煉強度; 燃燒溫度; 煤氣量; 間接還原 第一章 緒論富氧鼓風(fēng)是一種高爐強化冶煉技術(shù)。在高爐大氣鼓風(fēng)中加入工業(yè)氧,以提高鼓風(fēng)含氧濃度,強化風(fēng)口區(qū)燃料燃燒,從而提高生鐵產(chǎn)量。簡史早在1876年貝塞麥就提出采用富氧鼓風(fēng)來強化高爐冶煉,1913年比利時烏格爾廠第一次進行了高爐富氧鼓風(fēng)試驗,鼓風(fēng)含氧增加到23%,產(chǎn)量提高12%,焦比降低2.5%~3.o%。以后德國、前蘇聯(lián)也相繼進行了試驗。但是富氧鼓風(fēng)作為一項實際應(yīng)用技術(shù),是從50年代開始的,1951年美國國家鋼鐵公司威爾頓廠建立一臺氧氣純度達95%的制氧機用于高爐富氧,鼓風(fēng)含氧量達到22.5%~25.O%,并取得富氧1%增產(chǎn)4%~5%的效果。進入60年代由于大功率低能耗高爐專用制氧機的誕生和高爐噴吹燃料技術(shù)的開發(fā)和廣泛應(yīng)用,高爐富氧鼓風(fēng)在歐、美、日本及前蘇聯(lián)等國得到迅速推廣。1976~1981年蘇聯(lián)新利比茨克2000m3高爐,先后進行富氧35%和40%的試驗,創(chuàng)造高爐富氧最高水平,噴吹天然氣156m3/t,高爐增產(chǎn)9.4%,利用系數(shù)達到2.5t/(m3?d),焦比398kg/t,獲得了較好的經(jīng)濟效益。 50年代中國科學(xué)院化學(xué)冶金研究所葉渚沛提出“三高”理論(高壓操作、高風(fēng)溫和高壓蒸汽結(jié)合使用)并在首都鋼鐵公司(首鋼)的試驗高爐上進行冶煉試驗。60年代以來,隨著高爐噴吹燃料技術(shù)的發(fā)展,首鋼、鞍山鋼鐵公司(鞍鋼)、馬鞍山鋼鐵公司、上海鋼鐵一廠等先后在高爐上采用富氧鼓風(fēng)。1966年首鋼1號高爐鼓風(fēng)富氧量達24%~25%,噴吹煤粉量最多達到270kg/t,效果是鼓風(fēng)增氧1%即增產(chǎn)4%~5%。1986~1987年鞍鋼2號高爐進行高富氧大噴吹工業(yè)試驗,鼓風(fēng)含氧達到28.59%,噴煤量170.02kg/t,效果十分明顯,鼓風(fēng)增氧1%增產(chǎn)2.5%~3%,同時可增加噴煤12~13kg/t。 (1)單位碳素燃燒生成的煤氣量減少,風(fēng)口前理論燃燒溫度上升。熱量集中于高爐下部,爐缸溫度上升,對硅、錳等一些難還原元素的還原十分有利,因此冶煉錳鐵、硅鐵等采用富氧鼓風(fēng)效果明顯。(2)富氧使煤氣體積減少,煤氣對爐料下降阻力減小,允許進一步提高冶煉強度增加產(chǎn)量。如入爐風(fēng)量不變,鼓風(fēng)含氧由原來大氣鼓風(fēng)時的a0增加到a,其理論增產(chǎn)(焦比不變)為冶煉實際增產(chǎn)范圍在2%~5%之間,其值主要取決于原燃料條件,噴吹燃料狀況等。(3)富氧鼓風(fēng)后,氮含量相對降低,生成煤氣中還原劑CO濃度增高,尤其噴吹含H/C比高的燃料時,煤氣中H2含量增加,有利于高爐間接還原的發(fā)展,減少焦炭消耗。鼓風(fēng)中每增加1%氧,焦比降低O.5%左右,但若鼓風(fēng)含氧過高,由于噸鐵風(fēng)量減少,當(dāng)風(fēng)溫不變時,鼓風(fēng)帶入爐內(nèi)熱量減少,又不利于降低焦比。(4)煤氣內(nèi)氮含量減少,發(fā)熱值相應(yīng)提高(每增氧1%,提高100~130kJ/m3),從而改善了煤氣質(zhì)量。(5)富氧鼓風(fēng)使風(fēng)口前理論燃燒溫度提高,可進一步增加噴吹燃料數(shù)量,產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。富氧鼓風(fēng)的方法主要有兩種:一種是從鼓風(fēng)機吸入口加入低壓氧氣,其優(yōu)點是氧氣不用專門氧壓機加壓,可節(jié)約投資與電耗,高爐操作方便;其缺點是需設(shè)高爐專用制氧機,氧漏損較多,該方法在前蘇聯(lián)普遍采用;另一種是采用高壓供氧即工業(yè)氧通過加壓后直接加入高爐管道內(nèi),其優(yōu)點是可與煉鋼用氧聯(lián)網(wǎng),保持制氧機全負荷運行,比較經(jīng)濟,但需增設(shè)氧壓機加壓,投資多,電耗高。最近一些國家正在研究發(fā)展高爐氧煤燃燒器,即將工業(yè)氧通過氧煤燃燒器送入,與噴吹煤粉有效混合,實現(xiàn)充分燃燒和大量噴吹煤粉。 隨鼓風(fēng)含氧提高,風(fēng)口前理論燃燒溫度升高,高爐內(nèi)氣固比減少,因此爐缸熱狀態(tài)、爐內(nèi)溫度分布、煤氣流分布以及料柱透氣性等均發(fā)生較大變化,必須采取相應(yīng)措施以維持合理的煤氣流分布與適宜的爐缸熱狀態(tài),保證爐況穩(wěn)定順行??刂七m宜的理論燃燒溫度理論燃燒溫度過低,爐料加熱與還原不足,將導(dǎo)致爐涼、渣鐵溫度低、噴吹燃料燃燒不充分;理論燃燒溫度過高,煤氣體積迅速膨脹,與SiO大量氣化,將會造成爐況不順。實踐證實:隨鼓風(fēng)含氧增加,噸鐵煤氣量減少,為滿足正常冶煉條件下對爐料的加熱與還原所需要的熱量,必須相應(yīng)提高理論燃燒溫度,增加煤氣熱焓。中國鞍鋼2號高爐普通鼓風(fēng)時爐缸煤氣量為1818m3/t,理論燃燒溫度為2098℃,當(dāng)鼓風(fēng)含氧量達到28%時,理論燃燒溫度上升到2320℃。控制理論燃燒溫度的方法,主要是控制合適的噴吹燃料數(shù)量。理論計算鼓風(fēng)含氧增加1%,理論燃燒溫度上升40~50℃,而每增加噴吹10kg/t煤粉,理論燃燒溫度降低20~25℃。降低理論燃燒溫度使用天然氣效果最明顯,重油次之,煤粉較差。因此為了控制正常冶煉時的適宜理論燃燒溫度,鼓風(fēng)含氧每增加1%,需增加的噴吹燃料量:天然氣為8~10m3/t,重油11~14kg/t,煤粉則以13~18kg/t為宜。保證氧過剩系數(shù)為保證噴吹燃料在風(fēng)口前充分燃燒,需控制一定的氧過剩系數(shù)。鞍鋼噴吹煤粉實踐證實,氧過剩系數(shù)不宜低于1.15。噴吹重油時不宜低于1.05。當(dāng)噴吹燃料量較少時大氣鼓風(fēng)就可以維持必要的氧過剩系數(shù)水平(1.5)。但當(dāng)噴煤量超過120kg/t時,就要用富氧來保證氧過剩系數(shù)。有的國家因高爐的噸鐵風(fēng)量小,富氧率較高;中國的實踐是采用低富氧,如寶鋼高爐富氧3%左右,達到噴煤200kg/t以上。上下部調(diào)劑富氧鼓風(fēng)后由于噴吹量增加,焦炭負荷上升,料柱透氣性變差,爐缸徑向溫度梯度增加,中心不活躍。為此應(yīng)采取以下措施以維持爐況穩(wěn)定:(1)適當(dāng)縮小風(fēng)口面積,維持一定的風(fēng)速與鼓風(fēng)動能,以保持適宜的風(fēng)口回旋區(qū)深度與良好的爐缸工作狀態(tài)。鞍鋼2號高爐,鼓風(fēng)含氧每增加1%,風(fēng)口面積縮小1%~4%;以保持其適宜的回旋區(qū)深度(1.0~1.2m)。 (2)上部采用以疏通中心為主并適當(dāng)發(fā)展邊沿煤氣流的裝料方法以改善料柱透氣性,降低料柱阻損與提高爐缸渣鐵滲透性。中心加焦裝料方法是解決富氧鼓風(fēng)后爐缸中心不活躍,料柱透氣性惡化的有效手段。展望隨著鋼鐵工業(yè)不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝所需要的大量煉焦煤日趨枯竭,迫使煉鐵工作者尋求新的焦炭代用品。因此,在發(fā)展富氧大量噴吹燃料的同時,高爐全氧(無氮)鼓風(fēng)技術(shù)是近年各國廣泛關(guān)注的新工藝,在日本、前蘇聯(lián)等國家已進行了試驗研究。這種工藝具有高生產(chǎn)率、高噴煤量、低焦比、128高煤氣熱值、環(huán)境污染少、投資省的特點。1986年日本鋼管公司在3.9m3試驗爐上進行了全氧鼓風(fēng)試驗,每噸鐵噴吹煤粉量增加到320kg/t,高爐爐況穩(wěn)定順行,利用系數(shù)達到5.1t/(m3?d),直接還原度與入爐焦比均降低一半以上,生鐵質(zhì)量明顯改善。中國煉鐵工作者在大量實驗室研究的基礎(chǔ)上,也已提出了一種新的高爐氧煤煉鐵工藝,并將進行工業(yè)規(guī)模試驗。 第二章 富氧鼓風(fēng)正文部分太少,需要你進行補充。補充的字數(shù)要在13000字左右。請查找資料進行補充。補回該章后再發(fā)過來。 設(shè)f表示鼓風(fēng)的濕度,x表示富氧率,b表示工業(yè)氧氣的氧量,V表示1m179。鼓風(fēng)中含氧量,則每m179。鼓風(fēng)中含氧量的計算公式V=+x+(1fx/b)=++x() 從上公式可以看出,風(fēng)中無水或不加氧時1 m179。 m179。,二用氧氣取代部分干風(fēng)時能增加x()的氧量。可見富氧率和鼓風(fēng)中的氧含量增加并不一致。富氧鼓風(fēng)時,加入氧的的計算舉例:設(shè)風(fēng)量為2500 m179。,用純度b為98%的工業(yè)氧氣,使富氧率達到2%,保持風(fēng)量不變,需加入多少工業(yè)氧氣。需加入的工業(yè)氧量為V氧,則: V氧*b=V風(fēng)*X V氧=V風(fēng)*X/b =2500*0002/98%= m179。/min即使保持風(fēng)量2500 m179。不變, m179。工業(yè)氧才能使富氧率達到2%, m179。富氧后由于風(fēng)中氧含量增加,所以燃燒單位碳素所需風(fēng)量和生成的煤氣體積,都和富氧前后有所差異。V風(fēng)=[++X()]V風(fēng)為富氧后風(fēng)口前燃燒1Kg碳所需要的風(fēng)量。而燃燒1Kg碳所生成爐缸煤氣體積則為V煤=[++X()]*[2*(1fX/b)+2f+2X+(1fX/b)],增加產(chǎn)量。由于風(fēng)中含氧量增加,1t鐵需要的風(fēng)量相應(yīng)的減少,若保持風(fēng)量不變,冶煉強度可增加,提高產(chǎn)量,在焦比不變時即可獲得相同相當(dāng)?shù)脑黾赢a(chǎn)值,若焦比有所降低可望增產(chǎn)更多。相當(dāng)?shù)娘L(fēng)量增加率可按下式計算Δv=x*()/(+) 若x=1%,f=1%,b=98%,則Δv=%,即富氧鼓風(fēng)后每100 m179。 m179。如果風(fēng)中不含濕分切b=100%則Δv=%,在其他條件不變的情況下,富氧1%%。富氧鼓風(fēng)量不變,即保持富氧前的風(fēng)量,則相當(dāng)于增加風(fēng)量,因而也增加了煤氣量,在焦比和直接還原度不變的情況下,富氧鼓風(fēng)的煤氣量比不富氧鼓風(fēng)量略有增加,因此差壓略有升高,富氧鼓風(fēng)后,因單位生鐵所需風(fēng)量減少,鼓風(fēng)帶入的物理熱也減少,將熱量的收入降低,所以富氧鼓風(fēng)并沒有為高爐開辟新熱源,但節(jié)省熱量開支。由于單位生鐵燃燒產(chǎn)物體積減少,故能提高理論燃燒溫度。在x=1%,x=2%,x=3%,f=1%t=1000?C條件下[Cp=179。?C]風(fēng)口前燃燒1Kg碳所需風(fēng)量產(chǎn)生的煤氣量以及理論燃燒溫度列于表11 表11富氧鼓風(fēng)在理論燃燒溫度及其他指標名稱風(fēng)量/m179。(Kg?C)ˉ1煤氣量/ m179。(Kg?C)ˉ1煤氣成分/%QcQ物Q風(fēng)t理/?CC0H2N2X=035234059014802285X=1%36234059014262317X=2%37234059012972340X=3%38234059013652415X=4%39234059013392465注:表中Qc,Q物,Q風(fēng),通過計算表明:x=1%時,約提高理論燃燒溫度32?C ,由于t理的提高,能使熱量提高于爐缸,有利于冶金反應(yīng)進行和煉高溫生鐵。,促進間接還原,富氧鼓風(fēng)后改變了煤氣中co和N2比例N2量減少,co提高,有利于發(fā)展間接還原,當(dāng)富氧與噴吹燃料結(jié)合時,煤缸co和H2增加,富化了煤氣 。但若富氧后煤氣量減少,爐身部位溫度降低則又限制間接還原的大量進行。所以富氧鼓風(fēng)后多還原過程的影響是不同的,因此焦比可能降低,也有可能升高。 ,富氧后單位鐵煤氣量減少,高溫區(qū)下移,上部熱交換顯著擴大,爐頂溫度降低,有利于高爐爐頂壽命的延長。高溫區(qū)集中于下部,使高爐的豎向溫度場發(fā)生變化,這個影響與噴吹燃料的影響恰恰相反,故富氧鼓風(fēng)與噴吹燃料相結(jié)合是很有前途的。第三章 結(jié)論富氧鼓風(fēng)能夠在單位碳素燃燒生成的煤氣量減少,風(fēng)口前理論燃燒溫度上升。熱量集中于高爐下部,爐缸溫度上升,對硅、錳等一些難還原元素的還原十分有利,因此冶煉錳鐵、硅鐵等采用富氧鼓風(fēng)效果明顯。富氧使煤氣體積減少,煤氣對爐料下降阻力減小,允許進一步提高冶煉強度增加產(chǎn)量。如入爐風(fēng)量不變,鼓風(fēng)含氧由原來大氣鼓風(fēng)時的a0增加到a,其理論增產(chǎn)(焦比不變)為冶煉實際增產(chǎn)范圍在2%~5%之間,其值主要取決于原燃料條件,噴吹燃料狀況等。富氧鼓風(fēng)后,氮含量相對降低,生成煤氣中還原劑CO濃度增高,尤其噴吹含H/C比高的燃料時,煤氣中H2含量增加,有利于高爐間接還原的發(fā)展,減少焦炭消耗。鼓風(fēng)中每增加1%氧,焦比降低O.5%左右,但若鼓風(fēng)含氧過高,由于噸鐵風(fēng)量減少,當(dāng)風(fēng)溫不變時,鼓風(fēng)帶入爐內(nèi)熱量減少,又不利于降低焦比。煤氣內(nèi)氮含量減少,發(fā)熱值相應(yīng)提高(每增氧1%,提高100~130kJ/m3),從而改善了煤氣質(zhì)量。富氧鼓風(fēng)使風(fēng)口前理論燃燒溫度提高,可進一步增加噴吹燃料數(shù)量,產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。 致謝首先,感謝我的輔導(dǎo)老師馮博楷。在我的開題以及論文修改中做了大量的工作,給我以很多的指導(dǎo)和修正!對我們的論文親自修改,極其認真,負責(zé)。還要感謝粉末冶金學(xué)院教務(wù)主任趙亮培老師,鄭國良老師在這次畢業(yè)設(shè)計中給我很多幫助!心中不勝感激!在設(shè)計過程中,還要謝謝閆星光,王升,劉呈祥,凌宗峰等同學(xué)的幫忙!
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