【正文】 （ 2020 屆） 專 科畢業(yè)設計（論文）資料 題 目 名 稱： 根據婁底地區(qū)，設計一個年產 量為 480萬噸的高爐煉鐵車間 學 院（部）： 冶金工程學院 專 業(yè)： 冶金技術 學 生 姓 名： 胡攀 班 級： 冶金 092 學號 09395920203 指導教師姓名： 王建麗 職稱 講師 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學教務處 前 言 本次設計是根據婁底地區(qū)設計年產量為 480 萬噸的高爐煉鐵車間， 該地區(qū)礦藏豐富，水資源充沛，交通發(fā)達，設計煉鐵車間比較合理。煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質 CO、H C；適宜溫度等）通過物化反應獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。雖然現(xiàn)在高爐并不是以后煉鋼的發(fā)展趨勢，但高爐冶金是獲得生鐵的重要手段。它是以鐵礦石是為原料，焦炭煤粉作為燃料和還原劑，在高爐內通過 燃料燃燒，氧化物中鐵元素的還原以及非鐵氧化物造渣等一系列復雜的 物理化學過程。隨著冶金技術的不斷發(fā)展，對其冶煉的關鍵設備 —— “高爐”。也有了越來越嚴格的要求。高效率、高質量、高壽命、低能耗、低污染 —— 是本次設計所追求的目標。 在本次設計中翻閱了大量的參考文獻，相當于又系統(tǒng)的學習了一遍高爐的有關知識，是對高爐發(fā)展的新的具體認識和總結，是本人三年專業(yè)知識學習的一個促進過程。本次設計中得到了王建麗老師的悉心指導和幫助，本人表示非常的感謝。然而，由于本人水平有限，設計中難免有不足和紕漏之處。望各位給予指正。 目 錄 第一章 緒 論 ???????? ??????????????? 1 高爐煉鐵 任務 及工藝流程 ??????????????? 1 高爐生產的特點及優(yōu)點 ???????????????? 2 設計原則和指導思想 ????????????????? 2 廠址及建廠條件論證 ????????????????? 3 第二章 煉鐵工藝計算 ???????????????????? 4 配料計算 ?????????????????? ???? 4 根據鐵平衡求鐵礦石需要量 ?????????????? 6 渣量及爐渣成分計算 ????????????????? 6 物料平衡計算 ???????????????????? 7 熱平衡計算 ????????????????????? 8 第三章 高爐本體 ?????????????????????? 14 高爐爐型 ?????????????????????? 14 高爐爐襯 ?????????????????????? 16 爐體冷卻方式 ???????????????????? 16 冷卻系統(tǒng) ?????????????????????? 19 高爐鋼結構及高爐基礎 ???????????????? 20 第四章 爐頂裝料系統(tǒng) ??????????????????? 23 串 罐式無鐘爐頂裝料設備 ??????????????? 23 串罐式無鐘爐頂?shù)奶攸c ??????????????? ? 25 第五章 供料系統(tǒng) ?????????????????????? 26 高爐供料系統(tǒng) ????????????? ??????? 26 儲礦（焦）槽及其主要設備 ?????????????? 27 槽下運輸及爐料稱量 ???????????? ???? 30 第六章 送風系統(tǒng) ?????????????????????? 31 鼓風 機的選擇 ???????????????????? 31 熱風爐 設計 ???????????????????? ? 32 熱風爐常用耐火材料 ????????????????? 34 燃燒器及送風制度的選擇 ??????????????? 34 熱風爐主要管道直徑的 選定 ?????????????? 35 第七章 渣鐵處理系統(tǒng) ???????????????????? 36 風口平臺及出鐵 場 ?????????????????? 36 爐前設備 ?????????????????????? 37 爐渣處理 ?????????????????????? 39 第八章 煤氣除塵系統(tǒng) ??????????????????? 41 第九章 噴吹 系統(tǒng)設計 ??????????????????? 42 主要設備 ?????????????????????? 43 噴煤 車間 設備 ????????? ??????????? 43 第十章 車間布置形式 高爐 車間 平面 布置 ????????????????? 46 結束語 ?????????????????????? ????? 48 主要參考文獻 ?????????????????? ????? 49 1 緒論 高爐煉鐵的任務及工藝流程 高爐煉鐵的任務是用還原劑（焦炭、煤粉）在高溫下將鐵礦石或 含鐵原料還原成液態(tài)生鐵的過程。高爐生產要求以最小的投入獲得最大的產出，即做到高產、優(yōu)產、低耗、有良好的經濟效益。 高 爐生產是借助高爐本體和其輔助設備來完成的。高爐本體是冶煉生鐵的主體設備，它是由耐火材料砌筑的豎立式圓筒形爐體 ，最外層是由鋼板制成的爐殼，在爐殼和耐火材料之間有冷卻設備。要完成高爐煉鐵生產，除高爐本體外，還必須有其他附屬的配合 ，其工藝流程如圖 11所示。 1 （ 1）供料系統(tǒng) 包括貯礦槽 、 貯焦 、 稱量與篩分等一系列設備，其任務是將高爐冶煉所需要原料通過上料系統(tǒng)裝入高爐。 （ 2）送風系統(tǒng) 包括鼓風機 、 熱風爐及一系列管道和閥門等，其任務是連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需要的熱風。 （ 3）煤氣除塵系統(tǒng) 包括煤氣管道、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器等，其任務是將高爐冶煉所產生的煤氣，經一系列的凈化使其 含塵量降至 10mg/m3以下，以滿足用戶對煤氣質量的要求。 （ 4）渣鐵處理系統(tǒng) 包括出鐵場、開鐵口機、爐前吊車、鐵水罐車及水沖渣設備等，其任務是及時處理高爐排放的渣、鐵，保證高爐生產正常進行。 （ 5）噴吹燃料系統(tǒng) 包括原煤的存儲、運輸、煤粉的制備、收集罐車及煤粉噴吹，以煤代焦，降低焦炭消耗。 高爐生產的特點及優(yōu)點 特點：（ 1）高爐是一個多相復雜的巨型 高溫化學反應器 ； （ 2） 爐內兩股逆向流動是一切反應的基礎； （ 3）高爐壽命長； （ 4）連續(xù)作業(yè)率高； （ 5）熱效率高； （ 6）生鐵質量穩(wěn)定。 優(yōu)點：既能利用多種原料，產品性能又能滿足廣泛的質量要求，鐵的收得率高，又具備大規(guī)模生產的能力。 設計原則和指導思想 設計的總要求是技術上優(yōu)先，工藝上可行，經濟上合理。 （ 1） 積極采用成熟的生產工藝，設備和結構； （ 2） 學習總結生產經驗，移植適用可行的先進技術； （ 3） 在現(xiàn)有條件允許的情況下，留足夠的發(fā)展余地； （ 4） 充分考慮節(jié)約能源，資源的綜合利用，改善勞 動條件和環(huán)境保護。 2 廠址及建廠條件論證 本設計是針對婁底地區(qū)設計的。 婁底市，是湖南的能源、礦產和化工重鎮(zhèn)，也是省內重要的鐵路樞紐，有 ” 世界銻都 “ 、 ” 百里煤海 “ 之稱。位于省 湖南 中部。 鐵路建設方面，滬昆客運專線經過婁底，并在婁底城區(qū)和新化設站；婁邵鐵路既有線改造開工建設。高速公路方面，二廣高速婁底段、婁新高速、新溆高速建設如火如荼；長婁、婁益、婁衡高速進入了省里的建設，我市東、南、西、北四個高速出口即將全面打通，一個面向湘西、大西南的綜合交通樞紐城市日益顯現(xiàn)在公眾面前。 3 2 煉鐵工藝計算 配料計算 （ 1） 原始資料的收集和整理 1） 礦石成分分析：見表 21 2） 焦炭成分分析：見表 22 3） 煤粉成分分析：見表 23 （ 2） 礦石的選配 因現(xiàn)場提供的化驗成分不完全，為此因按元素在原料中存在形態(tài)不全應有的組成，并各組分含量之和等于 100%。如礦石中其他物質（如堿金屬化合物）未做化驗分析，所以常規(guī)分析組分之和（包括燒損等）不等于 100%，則可補加一個其他項，使總和等于 100%。 表 21 礦石成分 % Fe Mn P S FeO Fe2O3 CaO MgO SiO2 Al2O3 TiO2 MnO Zn P2O5 生 鐵 礦 4 6 3 2 59 6 3 4 5 6 燒 結 礦 2 1 29 2 7 9 球 團 礦 3 8 9 2 41 6 2 6 9 1 1 綜 合 礦 03 2 7 9 8 97 7 8 1 9 1 3 2 表 22 焦炭成分 % 灰分（ ） 揮發(fā)分（ ） 有機物（ ） ∑ 游離水 SiO2 Al2O3 CaO FeO MgO CO CO2 CH4 H2 N2 H2 N2 S 100 4 表 23 煤粉成分 % C H N S O H2O 灰分（ ） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 3 5 6 0 3 3 5 3 9 0 3 100.0 表 24 預定生鐵成分 % Fe Si Mn P S C 表 25 常見元素分配率 % 原料 Fe Mn S P 生鐵 50 — 100 爐渣 50 — — 煤氣 — — 5 — 冶煉條件的確定燃料消耗量 焦比 340kg/t 煤比 180kg/t 重比 30kg/t 置換比 鼓風濕度 12g/m3 相對濕度 % 風溫 1200℃ 爐塵量 20kg/t 入爐熟料溫度 80℃ 爐頂煤氣溫度 200℃ 焦炭冶煉強度 (d m3) 綜合冶煉強度 t/(d m3) 利用系數(shù) t/(d m3) 燃燒強度 (d m3) (3) 根據堿度平衡求鐵礦石配比 根據原料條件，假設生鐵礦的配比為 a，燒結礦的配比為 b，球團礦的配比為 c。在按照