【正文】 election of lining and cooling equipment for each part of BF and design of taphole. In addition, the gas processing sytem which was one of the BF subsidiary system was designed.The ironmaking plant of this thesis has two 2162m179。本論文對(duì)年產(chǎn) 300 萬噸生鐵大型高爐車間進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括煉鐵物 料 平 衡和 熱 平 衡 計(jì) 算 、 高 爐 爐 型 確 定 、 高 爐 各 部 位 爐 襯 、爐體冷卻設(shè)備的選擇和風(fēng)口的設(shè)計(jì)。隨著鋼鐵行業(yè)的蓬勃發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，高爐爐型逐漸走向大型化。的大型高爐兩座，高爐車間按并列式布置。由于高爐煉鐵是在高溫下進(jìn)行的，所以它的工作空間是用耐火材料圍砌而成，外面再用鋼板作爐殼。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。修改后uVt高 爐 有 效 容 積晝 夜 合 格 生 鐵 產(chǎn) 量高 爐 有 效 容 積 系 數(shù) ??η 是高爐冶煉的一個(gè)重要指標(biāo)，η 越大，其高爐生產(chǎn)率越高。焦炭價(jià)格昂貴，降低焦比可降低生鐵成本。根據(jù)噴吹的煤和油置換比的不同，分別折合成焦炭(公斤)，再和焦比相加稱為綜合焦比。降低休風(fēng)率是高爐增產(chǎn)的重要途徑一般高爐休風(fēng)率低于2% 。總結(jié)國內(nèi)外同類型容積高爐尺寸，原燃料條件，強(qiáng)化冶煉的矮胖型爐型已成為主要的爐型，其優(yōu)點(diǎn)如下：適當(dāng)矮胖，減小爐腹角，爐身角。加大爐缸的高度。設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案確定，應(yīng)符合國家工業(yè)建設(shè)的方針和政策。設(shè)計(jì)應(yīng)反映出最近的該領(lǐng)域的成就，并應(yīng)考慮發(fā)展趨勢。設(shè)計(jì)過程中，各部分的設(shè)計(jì)方案要相互聯(lián)系，局部方案應(yīng)與總統(tǒng)方案一致，各專業(yè)的設(shè)計(jì)應(yīng)服從工藝部分。保證個(gè)領(lǐng)域和工作崗位都能安全生產(chǎn)，不受污染，力爭做到“場外看不到煙，場內(nèi)聽不到聲” ，排出的廢水，廢氣都應(yīng)達(dá)到國家的環(huán)保法的要求。車間和工作環(huán)境具有良好的布局和較好的勞動(dòng)條件。對(duì)于生產(chǎn)高爐的工藝計(jì)算，各種原料的用量都是已知的，從整體上說不存在配料計(jì)算的問題，但有時(shí)需通過配料計(jì)算求解礦石的理論出鐵量、理論渣量等，有時(shí)因冶煉條件變化需要作變料計(jì)算。 表 21 各礦物及混合礦成分（%）成分原料 TFe P S FeO Fe2O3 SiO2 CaO MgO燒結(jié)礦 天然礦 球團(tuán)礦 混合礦 續(xù)表 21成分原料 Al2O3 P2O5 S/2 K2O Na2O MnO 燒損 合計(jì)燒結(jié)礦 .0225 0 天然礦 球團(tuán)礦 0 0 0 混合礦 冶煉條件的確定根據(jù)冶煉鐵種和原燃料條件，除確定礦石的配比之外，尚需預(yù)定爐渣堿度，焦比，噴吹物數(shù)量，爐塵，生鐵成分與各種元素在渣及鐵中的配比。180。180。Cam在計(jì)算時(shí)要考慮機(jī)械損失，一般原燃料的機(jī)械損失和生鐵原料實(shí)際消耗量分別列于表212 和表 213。+180。表 214 爐渣成分與數(shù)量化學(xué)成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S 合計(jì)CaO / SiO2CaO +MgO / SiO2質(zhì)量/ kg 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/ % 49．83 100 最終生鐵成分計(jì)算 生鐵含 P 量的計(jì)算 %1010)(426)()(][ ??????chljk Pmmw %..28.)3.(.6???? ?式中 — 生鐵含 P 量，%；tw][ — 礦石帶入的磷量（1t 生鐵） ，kg\t；km — 焦炭帶入的磷量（1t 生鐵） ，kg\t；j — 溶劑帶入的磷量（1t 生鐵） ，kg\t；L][ — 爐塵帶出的量（1t 生鐵） ，kg\t。 tttttt FewSiMnwSPw ][][][1][ ???? 4. )(所以，生鐵的最終成分如表 215。爐料帶入的 C 量： chymejLum)()()()()( ??? ??????式中 — 爐料帶入的 C 量（1t 生鐵） ，kg\t；Lu)( — 焦炭帶入的 C 量（1t 生鐵） ，kg\t；jC — 煤粉帶入的 C 量（1t 生鐵） ，kg\t；me — 重油帶入的 C 量（1t 生鐵） ，kg\t；y)( — 爐塵帶走的 C 量（1t 生鐵） ，kg\t。=（3）碎鐵帶入的 C 量： .()Mkg（4）還原 Mn 消耗的 C 量：On?? 修改后（ 應(yīng)為 ，鐵含錳為 %）1()6..4()5=180。（1）Fe 2O3 還原為 FeO 時(shí)，生成的 CO2 為：2CFee? 160/4.)(332??OKeQCV? （式中“”應(yīng)為 ）)(（2）FeO 還原為 Fe 時(shí)，生成的 CO2 為： 2CFee?? 56/)()(./561(])()([)( 22 ????MthdMtO FemHVreV （最好帶入數(shù)據(jù)后再得的答案）（3）焦炭揮發(fā)分中的 CO2 為： )()0.(4)( 32C???（4）石灰石分解出的 CO2 為： 4/.2COLQV? )(.?（5）混合礦分解出的 CO2 為： /.)()(2??COKK 則進(jìn)入煤氣中的 CO2 為： )(.)( 3mV ????CO 的計(jì)算（1）風(fēng)口前燃燒生成的 CO 為：CO2? 12/4.)()(??ffmV （2）直接還原生成的 CO 為：MeO+C=Me+CO （Me 為 Fe、Si 、Mn、P） 12/4.)()(??ddCOV .1583m（3）焦炭揮發(fā)分中的 CO 為： )()02.(4)( m?????（4）間接還原消耗的 CO 為：32COFeOe?趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì)162COFee?? FeOi VV)()((3 進(jìn)入煤氣的 CO 為： )(.)( mC????N 2 的計(jì)算。 體積分?jǐn)?shù)/ %CO2 20 H2 CO CH4 N2 總計(jì) 100 物料平衡表的編制鼓風(fēng)質(zhì)量的計(jì)算1m179。 熱平衡進(jìn)行高爐熱平衡的計(jì)算，可以深入了解在高爐冶煉過程中熱量利用率的情況，從而找到高爐進(jìn)一步降低焦比的途徑。 熱量收入的計(jì)算熱量收入的各項(xiàng)計(jì)算如下：碳氧化放熱（1）由 C 氧化成 1m179。 CO 放出的熱量為： ????./3?? 補(bǔ)充 2340 代表意義趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì)18則碳氧化放出的總熱量為：???? ? ??????鼓風(fēng)帶入的熱量1100℃干空氣的熱容量為 ，水蒸氣比焓是 ?；旌系V中呈 Ca3(PO4)2 存在的 CaO 為： ()180。+180。 CH4 的生成熱= ??????%][ ??KJ394/6? 補(bǔ)充 1124 意義則冶煉 1t 生鐵的總熱量收入為： ?????江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19 熱量支出項(xiàng)的計(jì)算熱量支出項(xiàng)的各項(xiàng)計(jì)算如下：氧化物的分解熱計(jì)算時(shí)首先應(yīng)該弄清各種氧化物在不同原料中的存在形態(tài)。SiO2 的形態(tài)存在。180。故：錳氧化物的分解熱 .%23. ???錳的量并不為 %，請(qǐng)修改（3）SiO 2 的分解熱計(jì)算由 SiO2 分解出 1kgSi 需要 7423kcal 熱量，故： SiO2 的分解熱 ??. ?磷酸鈣的分解熱計(jì)算由 Ca3(PO4)2 分解出 1kg 磷需要 8540kcal 熱量，故：Ca3(PO4)2 的分解熱 ..??磷的量并非為 ，請(qǐng)改正脫 S 需要熱量的計(jì)算使用不同脫 S 劑時(shí)，脫 S 消耗的熱量見表 218。混合礦以 MnCO3 存在的 CO2 量 ??????混合礦以 CaCO3 存在的 CO2 量 761.?溶劑中以 CaCO3 存在的 CO2 量 .35/3溶劑中以 MgCO3 存在的 CO2 量 ??.4.所以：碳酸鹽分解熱 ??? ? ?????水分分解熱只考慮鼓風(fēng)中水蒸氣分解熱故：風(fēng)中水蒸氣分解熱 ??KJ%716.????? 補(bǔ)充 2581 意義噴吹物分解熱 ()()().=180。200℃時(shí)煤氣各成分的熱熔見表 219。表 220 噸鐵熱平衡表收入 支出項(xiàng)目 熱量/KJ 百分?jǐn)?shù) 項(xiàng)目 熱量 /KJ 百分?jǐn)?shù)碳的氧化 氧化物分解熱 鼓風(fēng) 碳酸鹽分解熱 氫氧化 水 成渣熱 噴煤 226800 爐料帶入熱 游離水 鐵水 1134000 爐渣 煤氣 熱損 共計(jì) 100 共計(jì) 100能量利用的評(píng)定： 根據(jù)總熱平衡的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出高爐內(nèi)有效熱量利用系數(shù)及碳的利用系數(shù)。 ??m Kc ??%./?????Kc 是表述高爐能量利用好壞的又一指標(biāo)。天高爐車間日產(chǎn)鐵量 401=180。高爐容積計(jì)算高爐座數(shù)為 2 座，利用系數(shù) =(m3?d)?V每座高爐日產(chǎn)量 P(t)=P 總 /2=每座高爐容積 取 2161()39。=180。0583選取 Hu/D=則 Hu= = 取 Hu=?求得 h3=Hu（h 1+h2+h4+h5）=校核爐容：（1）爐缸體積： V1= d2h1=179。（5）爐喉體積： V5= d12h5=179。表 31 高爐內(nèi)型參數(shù)序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)值1 有效容積 Vu/m3 21622 爐缸直徑 d/mm 100003 爐腰直徑 D/mm 113004 爐喉直徑 d1/mm 77005 死鐵層深度 h0/mm 15006 爐缸高度 h1/mm 35007 爐腹高度 h2/mm 38008 爐腰高度 h3/mm 24009 爐身高度 h4/mm 1710010 爐喉高度 h5/mm 202211 有效高度 Hu/mm 240012 爐腹角 α 39。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基墩組成。基礅斷面為圓形，高度一般為 ～；基座直徑與載荷和地基土質(zhì)有如下關(guān)系，A=P/KSm式中：A—基座底表面積，m 2；P—包括基礎(chǔ)質(zhì)量在內(nèi)的總荷載，t；K—小于 1 的安全系數(shù)，取值視土質(zhì)而定；Sm—地基土質(zhì)允許的承壓能力，t/m 2。采用風(fēng)冷和水冷爐底及耐火基墩后，可以保證高爐基礎(chǔ)很好工作?；闹睆脚c載荷和地基土質(zhì)有關(guān)，基座用普通鋼筋混凝土制成，其形狀一般為正多邊形。它們的破壞機(jī)理是：液態(tài)鐵、重金屬及堿金屬滲入砌體縫隙后凝固，體積膨脹，進(jìn)而擴(kuò)大裂縫使磚襯脫落浮起。渣、鐵、煤氣流的機(jī)械作用，特別是在開爐初期對(duì)爐底的機(jī)械作用尤為嚴(yán)重。高爐冶煉過程中部分煤氣流沿爐腹斜面上升，在爐腹與爐腰交界出轉(zhuǎn)彎，對(duì)爐腰下部沖刷嚴(yán)重，使這部分爐襯侵蝕較快，使?fàn)t腹段上升，徑向尺寸也有所增大，使得設(shè)計(jì)爐型向操作爐型轉(zhuǎn)化。因此對(duì)爐襯冷卻是非常重要的。江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)29促成爐襯內(nèi)表面形成渣皮代替爐襯工作，延長爐襯壽命。爐底冷卻可以采用風(fēng)冷，也可以采用水冷。 高爐各部位冷卻設(shè)備選擇爐底、爐缸：均采用光面冷卻壁冷卻。光面冷卻壁厚 80～120 ，本m設(shè)計(jì)取 120 ；寬 700～1500 ，本設(shè)計(jì)取 950mm；高度視爐殼折點(diǎn)而定，一般小于mm3000 。與爐殼間距 130mm，中間填以水渣—石棉材料，同段冷卻壁之間垂直縫為 20mm，水平縫 30mm，上下兩段豎直縫應(yīng)相互錯(cuò)開，中間填以鐵屑填料。3）利于渣皮的形成與重建。研究表明，在渣皮脫落后，銅冷卻壁能在 15min 內(nèi)完成渣皮的重建，而雙排水管球墨鑄鐵冷卻壁則至少需要 4h。眾所周知，高爐是靠冷卻工作的，新型冷卻模塊結(jié)構(gòu)在工作系統(tǒng)上突破現(xiàn)行模式，以性能優(yōu)良的鋼管代替鑄鐵，以渣皮代替耐火磚襯，組成爐身在高溫條件下以可靠趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計(jì)30的冷卻系統(tǒng)形成“ 自身保護(hù)自身 ”的“不蝕型內(nèi)襯”，克服現(xiàn)行模式存在的缺點(diǎn)，延長高爐壽命。大型模塊的制造可在停爐前預(yù)先進(jìn)行，停爐后只進(jìn)行吊裝、焊接、澆注對(duì)接縫等，相當(dāng)于在高爐上整體組裝爐身，大大縮短大修工期。它位于高爐爐缸上部，成一定角度探出爐壁。鐵口套一般用鑄鋼制成，并與爐殼鉚接后焊接。爐體支柱：爐體支柱是支撐爐體及爐頂設(shè)備重要的