【正文】 play an important role in the construction of national economy. based on the target of high productivity, high quality, lowconsump tion, long campaign and environment design is aim at design a furnace which produce 4150 thousands pig iron per year， the plant has a 2373m179。畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了更好地將理論和實(shí)踐結(jié)合起來，達(dá)到學(xué)以致用的目的。本設(shè)計(jì)說明書的設(shè)計(jì)原則是，擬建兩座高爐其中每座高爐有效容積 2373m3，盡可能采用通用的工藝和技術(shù)，關(guān)鍵工藝裝備水平達(dá)到國家同類型高爐水平，本設(shè)計(jì)說明書主要包括高爐配料計(jì)算、高爐本體設(shè)計(jì)、料運(yùn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、高爐爐頂、高爐鼓風(fēng)機(jī)、內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、渣鐵處理系統(tǒng)及煤氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等幾大部分，同時(shí)對(duì)煉鐵的其他工藝 流程式進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明。這兩部分作為煉鐵設(shè)計(jì)的主體部分。由于編者缺乏實(shí)作和經(jīng)驗(yàn)，如有疏忽和錯(cuò)誤，還望見諒和批評(píng)指正！ 3 2 高爐配料計(jì)算 冶煉 1t 生鐵，需要一定數(shù)量的礦石、熔劑 和燃料 (焦炭及噴吹燃料 )。 配料計(jì)算 時(shí) 需要確定的已知條件 原始資料 的 收集整理 生產(chǎn) 中 原始 資料 分析常常不完全 ， 或元素分析和化合物分析不 相 吻合，加之分析方法不同存在分析誤差，以致各種化學(xué)組成之和不等于 100%。 在各種原料中化合物存在的形態(tài)和有關(guān)換算，按照下述方法4 處理。 天然礦石中 的 S 以 FeS2 形態(tài)存在，換算式如下： ω (FeS2)=ω(S) 64120 %， 式 中 S 為分析所得的百分含量。 ω[Mn]=ηMn ω(Mn)礦 m(Fe)鐵 /ω(Fe)礦 5 式中 ： ω[Mn] ── 生鐵含錳量， % ω(Mn)礦 ── 混合礦含錳量， % ηMn ── 錳的回收率，一般為 ～ m(Fe)鐵 ── 礦石帶入的生鐵的鐵量 ， kg/t 鐵 ω(Fe)礦 ── 混合礦含鐵量， % 3）冶煉錳鐵時(shí)，為保證其含錳量，必須檢查礦石含鐵量是否大于允許范圍。 (2）各種元素在鐵，渣和煤氣中的分配比例。 確定燃料比應(yīng)該依據(jù)冶煉鐵種，原料條件，風(fēng)溫水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等全面衡定，在有噴吹條件下，力爭多噴燃料。 確定生鐵成 分 根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)要求假定的生鐵成分 ， 規(guī) 定 Si=， S=，Mn= ， P= ， R= ， 由公式9 [C]=[Si][P]+[Mn],可 得 C=， Fe=。 計(jì)算冶煉每噸生鐵爐料的實(shí)際用量 冶煉每噸生鐵爐料的實(shí)際用量計(jì)算 見 表 表 冶煉每噸生鐵爐料的實(shí)際用量 名稱 干料用 量 kg 機(jī)械損失 % 水分 % 實(shí)際用 量 kg 混合礦 — 焦炭 360 煤粉 160 — — 160 合計(jì) 終渣成分及渣量 計(jì)算 （ 1）終 渣 S 含量 爐料全部 含 S 量 = +360 +160 = 進(jìn)入生鐵 的 S 量 = 進(jìn)入煤氣 的 S 量 = = 進(jìn)入爐渣 的 S 量 == 11 （ 2）終渣 的 FeO 量 =?= （ 3）終渣 的 MnO 量 = 5571? （ 4）終 渣的 SiO2 量 = +360 +160 = （ 5）終渣的 CaO 量 = +360 +160 = （ 6）終渣 的 Al2O3 量 = +360 +160 = （ 7） 終渣 的 MgO 量 = +360 +160 = 終渣成分見表 表 終渣成分 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S/2① 合計(jì) R Kg 3 5 9 4 9 1 2 0 % 6 5 3 100 ① 由于分析所 得 Ca++都折算 成 CaO，但其中一部 分 Ca++卻 以 CaS 形式存在 ， CaS 和 CaO 之質(zhì)量差 為 S/2，為了質(zhì)量平衡 ， Ga++仍 以 CaO 存在， 而 S12 則只 算 S/2[2] 爐渣堿 度 R =,符合規(guī)定值 。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。這種計(jì)算為工廠的總體設(shè)計(jì)、設(shè)備容量與運(yùn)輸力的確定及制定生產(chǎn)管理與經(jīng)營制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐與各種附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)及高 。校驗(yàn)高爐冷風(fēng)流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場爐料稱量的準(zhǔn)確性，為熱平衡及燃料消耗計(jì)算打基礎(chǔ)。 (2)風(fēng)量計(jì)算 （ V 風(fēng) ） 根據(jù)氧平衡可得 ： 0. 29f0. 21 Q0. 933c）CmV 2o風(fēng)燃風(fēng) ? ????? ? （ 其中 322 2 . 41816O)V ( HV ( O )Q M2Mo 2 ??????? ??? ）（ 式中 ? ??? 0 .9 3 3cm ( C ) 風(fēng)燃 ── 風(fēng)口前燃燒的 C 所需氧量 （ m179。 4 高爐熱平衡計(jì)算 熱平衡計(jì)算的目的 熱平衡計(jì)算的目的是為了了解高爐熱量供應(yīng)和消耗的狀況，掌握高爐內(nèi)熱能的利用情況，研究改善高爐熱能利用和降低消耗的途徑。熱平衡計(jì)算采用差值法，即熱損失是以總的熱量收入減去各項(xiàng)熱量的消耗而得到的，即把20 熱量損失作為平衡項(xiàng)，所以熱平衡表面 上沒有 誤差，因?yàn)?一 切誤差都集中掩蓋在所有熱損失之中。雖然計(jì)算熱平衡的部位與方法不向，但計(jì)算的目的都是為尋找降低能耗的途徑和確定一定冶煉條件下的能耗指標(biāo)。 第一種熱平衡法，亦稱熱工法熱平衡。脫 S 反應(yīng)耗熱，渣鐵和爐頂煤氣熱焓與熱值，冷卻水代走的熱量和爐體散熱損失等項(xiàng)。另外，這種計(jì)算中，把爐內(nèi)還原反向看成兩步完成的，即硫化物的分解和還原劑的氧化，把還原劑氧化放熱 (即C 和 CO 的燃燒 )當(dāng)作熱收入項(xiàng)。 熱平衡計(jì)算過程 熱量收入 （ 1）碳素氧化熱 由 C 氧化 1m179。 碳素氧化熱 = +() = KJ （ 2）熱風(fēng)帶入熱 1150 ℃ 時(shí)干空氣的比熱 容為 H2 氧化 成 H2O 放熱 KJ H2 氧化放熱 = = kJ （ 6） CH4 生成熱 1Kg CH4 生成熱 = = KJ CH4 的 生成熱 = = KJ 冶煉 1t 生鐵總熱為以上 各熱量 的 總和 = KJ 熱量支出 （ 1） 氧化物分解與脫硫耗熱 1）鐵氧化物分解熱：設(shè)焦炭和煤粉 中 FeO 以硅酸鐵形態(tài)存在，燒結(jié)礦 中 FeO 有 20%以硅酸鐵形態(tài)存在其余 以 Fe3O4，鐵氧化物分解熱 由 FeO、 Fe3O4 和 Fe2O3 三部分組成。S， 二者差別較大，故取其渣中成分比例 （ ：≈） 來計(jì)算平均脫硫耗熱。 碳酸鹽分解總熱 = + = KJ （ 3）水分分解熱 = = KJ ( KJ/) （ 4）噴吹物分解熱 =160=20xx76 kJ ( KJ/Kg 煤粉 ) （ 5）爐料游離水的蒸發(fā)熱 1Kg 水由 20℃ 升溫到 100℃吸熱 KJ，再變成 100℃ 水蒸氣 吸熱 2261 KJ 總吸熱為 KJ 游離水蒸發(fā)熱 =360= KJ （ 6）生鐵帶走熱 25 表 各種生鐵的熱焓值 [2] 生鐵熱焓值 煉鋼 生鐵 鑄 造 生 鐵 錳鐵 KJ/Kg 煉 鋼 生 鐵 焓 值 = KJ/kg ， 鐵 水 帶 走 熱=1000=1172360 KJ （ 7）爐渣帶走熱 表 各種爐渣的熱焓值 [2] 爐渣熱焓值 煉鋼 鐵渣 鑄造鐵渣 錳鐵鐵渣 KJ/Kg 煉 鋼 鐵 渣 焓 值 = KJ/kg ， 爐 渣 帶 走 熱= = KJ （ 8）爐頂煤氣帶走熱 ， 爐頂溫度為 200℃ 時(shí)煤氣 各成分比熱容 見表 表 200℃ 時(shí) 爐頂煤氣比熱容 [2] CO2 CO N2 H2 CH4 H2O 干煤氣比熱容 =+(+) ++= KJ/ m3 Kt 值一般為 80%～ 90%，本例的利用系數(shù) 比 較高。 Ⅰ）部分，共 237526004300 ?? 層，由內(nèi)向外共兩圈 1351?G 8714542 ??GG 34 973 ?G 8713542 ??GG 9712031 ??GG 表 22 第 1段砌磚型號(hào)及用量 Ⅱ）部分，共 97543004670 ??層，由內(nèi)向外共兩圈， 8714542 ??GG 表 23 第 2 段砌磚型號(hào)及用量 爐腹 mh 42? ，共 54754000? 層 8715842 ??GG 表 24 第 3 段砌磚型號(hào)及用量 爐腰 mh ? ，共 36752700? 層 ,分三段： Ⅰ段： 2層，由內(nèi)向外共三圈： 9717231 ??GG 8717242 ??GG 8715842 ??GG 表 25 第 4 段砌磚型號(hào)及用量 Ⅱ段： 2層 ，由內(nèi)向外共一圈 35 9714831 ??GG 表 26 第 5段砌磚型號(hào)及用量 Ⅲ段： 26 層，由內(nèi)向外共兩圈 ： 8716842 ??GG 9714331 ??GG 9715821 ??GG 8715842 ??GG 表 27 第 6 段砌磚型號(hào)及用量 爐身 爐身高 ，共需要 242 層磚，由下向上共分為 8 部分。 100%=%﹤ 1% 符合設(shè)計(jì) 高爐各部分尺寸見下表 21： 表 21 高爐各部分尺寸 高爐有效容積 Vu 4076m3 爐缸直徑 d 爐腰直徑 D 15m 爐喉直徑 d1 10 m 高爐有效高度 Hu 33m 爐缸高度 h1 爐腹高度 h2 爐腰高度 h3 爐身高度 h4 爐喉高度 h5 死鐵層高度 h0 風(fēng)口高度 hf 爐腰角 ? 810 爐身角 ? 820 風(fēng)口個(gè)數(shù) 40 鐵口個(gè)數(shù) 4 33 高爐內(nèi)襯設(shè)計(jì) 爐底 高爐爐底采用綜合爐底結(jié)構(gòu)，死鐵層下面采用高鋁磚砌筑，上面部分外圍采用碳磚砌筑，內(nèi)圈 采用高鋁磚砌筑 . 由《煉鐵設(shè)計(jì)參考資料》可查，高爐的碳磚爐底高度為 2300mm,高鋁轉(zhuǎn) 800mm. 炭磚型號(hào) 400mm 150mm 90mm. 爐底直徑 mmD 920xx23001 ??? 一塊高鋁磚的體積 mmV 3 8 8 1 2 5 075150345 ????高鋁 一塊炭磚的體積 V 炭磚 =400 150 90=5400000mm 爐底需鋪四層高鋁磚?！?) 煤氣帶走總熱 =++= KJ 前 8 項(xiàng)總和 為 = KJ （ 9 ） 外 部 熱 損 失 == KJ(包括散熱和冷卻水帶走熱 ) 根據(jù)熱收入與熱支出數(shù)值列表于 表 熱平衡表 序號(hào) 收入項(xiàng)名稱 KJ % 序號(hào) 支出項(xiàng)名稱 KJ % 1 碳的氧化熱 1 氧化物分解、脫硫 2 熱風(fēng)帶入熱 2 碳酸鹽分解 3 成渣熱 3 水分分解 4 物料物理熱 4 噴吹物分解 5 H2 的氧化 5 游離水蒸 27 熱 發(fā) 6 CH4生成熱 6 鐵水帶走 7 爐渣帶走 8 煤氣帶走 9 外部熱 失 共計(jì) 共計(jì) 熱平衡指標(biāo)計(jì)算 （ 1）碳素?zé)崮芾孟?數(shù) Kc %100CO COCOK 2 2 ?? 所放出的熱量燃燒生成除進(jìn)入生鐵外的碳全部 放出的熱量）和生成碳的氧化熱（包括燃燒c = % 3 4 2 1 6 3 8 1 1 9 ??? ）（ （ 2）熱量有效利用系 數(shù) K Kt =（ 高爐總熱量收入 煤氣帶走熱 外部熱損失 ） % =（ ） %=%