【正文】 t furnace is the main equipment of main economic and technical indicators of the blast furnace: Annual production: 180 104t Coke: 350kg/t Coal ratio: 160kg/t Intergrated smelting intensity: 為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)，低耗，高產(chǎn)和延長(zhǎng)爐齡，高爐本體結(jié)構(gòu)及輔助系統(tǒng)必須滿(mǎn)足冶煉過(guò)程的要求，即耐高溫，耐高壓，耐磨，耐侵蝕密封性好，工作可靠，壽命長(zhǎng)，而且具有足夠的生產(chǎn)能力 我國(guó)自 1996 年粗鋼產(chǎn)量突破 1億噸以來(lái)，連續(xù)穩(wěn)居第一鋼 國(guó)的位置。近年來(lái)，由于生鐵鐵水供不應(yīng)求，價(jià)格上漲，一些本應(yīng)該淘汰的 500m3容積以下的小高爐，又開(kāi)始生產(chǎn)。從目前的我國(guó)的實(shí)際情況 來(lái)看，高爐座數(shù)必須大大減少，平均爐容大型化是必然趨勢(shì)。最近幾年來(lái)，大型鋼鐵企業(yè)大多采用 V 有 4000m3以上的高爐，中國(guó)沙鋼擁有世界上最大的高爐，有效容積達(dá)5860m3。 （ 5）富氧大噴吹：從 60 年代起，世界各國(guó)都在發(fā)展向爐內(nèi)噴吹燃料的技術(shù)，取代部分焦炭。 高爐冶煉計(jì)算機(jī)控制的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)總體全部自動(dòng)化控制，但由于目前冶煉技術(shù)水平，還難于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。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(qiáng)度，較小容積的高爐采用較高的冶煉強(qiáng)度。 3．煤比（ Y）。一般煤粉的置換比為 ～ 。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(guò)大，否則會(huì)降低年產(chǎn)量。 7．生鐵合格率：高爐生產(chǎn)的化學(xué)成分符合國(guó)家的規(guī)定的合格生鐵占生鐵量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率。 高爐冶煉強(qiáng)化的主要途徑是提高冶煉強(qiáng)度和降低燃料比，本設(shè)計(jì)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(dá)到強(qiáng)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(guò)程的自動(dòng)化等。 （ 2） 本設(shè)計(jì)采用了陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)。 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 第二節(jié) 工藝計(jì)算 原料成分計(jì)算 表 21 原料成分原始資料 項(xiàng)目 %Fe %Fe2O3 %FeO %CaO %P2O5 %MgO %SiO2 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 天然礦 爐 塵 項(xiàng)目 %Al2O3 %MnO %TiO2 %V2O5 %S/2 %燒損 %∑ 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 天然礦 爐塵 C= 表 22 校核 后原料成分資料 項(xiàng)目 %Fe %Fe2O3 %FeO %CaO %P2O5 %MgO %SiO2 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 天然礦 爐塵 項(xiàng)目 %Al2O3 %MnO %TiO2 %V2O5 %S/2 %燒損 %∑ 燒結(jié)礦 100 球團(tuán)礦 100 天然礦 100 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 爐塵 C= 100 表 23焦炭成分 固定碳 灰分（ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO P2O5 揮發(fā)分（ %） 全硫 合計(jì) H2O CO2 CO CH4 H2 N2 100 表 24煤粉成分 固定碳 灰分（ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 P2O5 揮發(fā)分（ %） 全硫 合計(jì) H2O CO2 CO CH4 H2 N2 100 參數(shù)設(shè)定 焦比： 350kg/t 煤比： 160kg/t 綜合焦比： 350+160 =478kg/t 鐵水溫度： 1500℃ 爐渣溫度： 1550℃ 爐塵吹出量： 18Kg/t 爐頂煤氣溫度： 200℃ 鼓風(fēng)溫度： 1200℃ 入爐燒結(jié)礦溫度： 80℃ 直接還原度： 爐渣堿度： 鼓風(fēng)濕度： % 綜合冶煉強(qiáng)度： 根據(jù)鐵平衡 ++=%X+150 %+%Y++????① 堿度平衡 鐵水等價(jià)帶走的 SiO2量 =1000 % 60/28= R=??2SiOCaO = 5 4 6 00 6 5 00 4 8 3 6 6 6 5 00 4 7 0 0 2 6 00 0 2 5 0180 6 6 0 6 . 0 0 6 71 5 00 8 7 ???????? ???????? YX YX ????② 由式①②得 X=， Y= 生鐵成分校核 （ 1）生鐵中含 [P]=( %+150 %+ %18%+350 %+160 %） 62/142 1/1000=% （ 2）生鐵中含 [Mn]= （ %+150 %+ %18%） 55/71 50% 1/1000=% （ 3）生 鐵中含 [C]=（ + 1500 103+ ） /100=% （ 4）生鐵中含 [V]=150 102/182 106 （ 5）生鐵中含 [Ti]=（ %+150 %） 48/80 =% （ 6）生鐵中含 [Fe]=100（ +++++） /100=% 表 27 校核后鐵水成分 (%) Fe Mn P S Si Ti V C 104 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 渣 量及爐渣成分計(jì)算 ∑ CaO=350 +160 + +150 + = ∑ SiO2=350 +160 + +150 + = ∑ Al2O3=350 +160 + +150 + = ∑ MgO=350 +160 + +150 + = ∑ MnO=( +150 + ) = ∑ FeO= 72/56 ∑ S=350 +160 + +150 + %= ∑ TiO2=( +150 ) = ∑ V2O5=150 = 表 28爐渣的成分 組成 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO TiO2 kg % 組成 V2O5 S ∑ CaO/ SiO2 kg % 100 爐渣性能及脫硫能力的計(jì)算 將 SiO CaO、 Al2O MgO 看成四元素?fù)Q算成 100%如下： %SiO2+%CaO+%Al2O3%+MgO=+++= 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 換算為 100%后： SiO2: 100/= CaO: 100/= MgO: 100/= Al2O3: 100/= 所以：（ R0`） =(Al2O3)+3(S)? ][30][ SSi ? = +3 0 .3 8 4 4 7 0 .0 3300 . ??? = (R0) =CaO+MgO+FeO+MnO =+++ = (R0`)＜ (R0) 所以能保證脫硫 風(fēng)量計(jì)算 （ 1）燃料帶入總 C 量 GC 總 =G 焦 C 焦 +G 煤 C 煤 =350 +160 = （ 2）溶入生鐵中的 C量 GC 生鐵 =1000 = （ 3）生成 CH4的 C量：（燃料帶入的總碳量約有 1%到 %與氫化合成甲烷） GC 甲烷 =1% GC 總 =1% = （ 4）爐塵帶走的碳量 GC 爐塵 =18 = （ 5）直接還原消耗的 C 量 錳還原消耗的 C量 =1000 12/55= 磷還原消耗的 C量 =1000 60/62= 硅還原消耗的 C量 =1000 24/28= 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 鈦還原消耗的 C量 =1000 24/48= 鐵直接還原消耗的 C 量 = 12/56 = 故 GC 直 =++++= （ 6）脫硫消耗的 C 量 GC 脫硫 = 12/32= ∴風(fēng)口前燃燒的碳量 GC 燃 == （ 1） 鼓風(fēng)中氧的濃度 =21%（ %） + %=% （ 2） 風(fēng)口前碳燃燒消耗的氧2OV= （ 3） 焦炭帶入氧量 =350 （ 4） 煤粉帶入氧量 =160 （ 5） 需鼓風(fēng)供給的氧氣體積為 V== 故 V 風(fēng) = 爐頂煤氣成分及數(shù)量計(jì)算 （ 1） 甲烷的體積4CHV 由燃料 C生成的 CH4量 = 焦炭揮發(fā)分中的 CH4量 =350 煤粉揮發(fā)分中的 CH4量 =160 故4CHV=++= m3 （ 2） 氫的體積2HV 由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的 H2量 = %= 焦炭水分分解產(chǎn)生的 H2量 =350 焦炭揮發(fā)分中的 H2量 =350 煤粉揮發(fā)分中的 H2量 =160 煤粉水分分解產(chǎn)生的 H2量 =160 生成甲烷消耗的 H2量 = 2= m3 爐缸煤氣中 H2的總量 =++++= 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 參加間接還原消耗的 H2量 = = 故2HV== m3 （ 3）二氧化碳的體積2COV 由礦石和煤粉帶入的 Fe203 的量 = %+150 %+%+160 %18 %= 參加還原 Fe2O3為 FeO 的氫氣量 =（ ） 2/= 由氫還原的 Fe2O3的量 = 160/2= 由 CO 還原的 Fe2O3的量 == 故 CO2還 = CO 還原 FeO 為 Fe 生成 CO2 的量 = ( ? ?? )焦炭揮發(fā)分中的 CO2量 =350 % 煤粉揮發(fā)分中的 CO2量 =160 % 故2COV=+++= m3 （ 4）一氧化碳的體積 COV 風(fēng)口前碳燃燒生成 CO 量 =GC 燃 直接還原生成 CO量 = 焦炭揮發(fā)分中的 CO 量 =350 % 煤粉揮發(fā)分中的 CO 量 =160 % 間接還原消耗的 CO 量 =+= 故 COV =+++= （ 6） 氮?dú)獾捏w積2NV 鼓風(fēng)帶入的 N2量 =（ %） 79%= m3 焦炭帶入的 N2量 =350 % 煤粉帶入的 N2量 =160 % 故2NV=++= m3 由以上結(jié)果可得煤氣成分表，見(jiàn)表 28 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 表 29 煤氣成分表 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 ∑ m3 % 100 編制物料平衡表 （ 1） 鼓風(fēng)量的計(jì)算 每立方米鼓風(fēng)的質(zhì)量為γ 風(fēng) γ 風(fēng) = %%% ＋）－（＋）－（ =G 風(fēng) =V 風(fēng) γ 風(fēng) = = （ 2） 煤氣質(zhì)量的計(jì)算 γ 煤氣 = %%%%% ????????? =所以煤氣的質(zhì)量 G 煤氣 =V 煤氣 γ 煤氣 = = （ 3） 煤氣中的水分 氫氣參加還原生成的水分量 = 2/ 18/2= 則 G OH2= 由以上計(jì)算結(jié)果編制物料平衡表，見(jiàn)表 29 表 210 物料平衡表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 組成 質(zhì)量 /kg 百分?jǐn)?shù) % 組成 質(zhì)量 /kg 百分?jǐn)?shù) % 燒結(jié)礦 生鐵 1000 球團(tuán)礦 150 爐渣 天然礦 煤氣 焦炭 350 煤氣水分 煤粉 160 爐塵 18 鼓風(fēng) 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 總計(jì) 100 總計(jì) 100 校核誤差： %1 8 %1 0 0 6 3 4 6 2 74 . 5 43 6 3 =＜ % 故符合要求 熱收入 （ 1）碳素氧化放熱 碳素氧化為 CO2放出熱量2COQ的計(jì)算： 碳素氧化為 CO2的體積為： 氧化2COV = 煤氣2COV 揮發(fā)2COV ==3 2COQ= 氧化2COV 12/= 12/= 其中： 為 C 氧化為 CO2的反應(yīng)熱 碳素氧化為 CO 放出熱量 QCO的計(jì)算： 碳素氧化為 CO 的體積為： VCO氧化 =VCO煤氣 VCO揮發(fā) == QCO= VCO氧化 12/= 12/= 其中： 為 C氧化為 CO 的反應(yīng)熱 由上述計(jì)算可得： QC= QCO2 +QCO=+= （ 2）鼓風(fēng)帶入的熱量 Q 風(fēng) Q 風(fēng) =V 風(fēng) (1φ) 空C + V 風(fēng) φ OHC2 =（ %） + % = 空C 1200℃下空氣的熱容量 OHC2 1200℃下水蒸氣的熱容量 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 （ 3） H2