【正文】 FeO 分解熱 :984， (984 kJ/kgFeO 硅酸鐵 )= kJ Fe4O3 分 解 熱 :(+1521) ，（ kJ/kgFe4O3 ）= Fe2O3分解熱 : 1291 ， (1291kJ/kgFe2O3） = kJ 鐵氧化物分解總熱 =+ += kJ （ 2）錳氧化物分解熱 錳氧化物分解熱包括 MnO2 分解為 MnO 和 MnO 分解為 Mn 放出的熱量；由于本設(shè)計(jì)給定的原料中均不含 MnO2，因此錳氧化物分解熱只有 MnO 分解為Mn 放出的熱量 MnO→Mn 分解熱 :， ( kJ/kgMn)= kJ 錳氧化物分解總熱 : kJ （ 3） SiO2 分解熱 :7366= kJ，（ 7366 kJ/kgSi） （ 4） Ca3(PO4)2 分解熱 :8540，（ 8540 kJ/kgCa3(PO4)2） = kJ （ 5）脫 S 耗熱 爐渣脫硫耗熱按照下式計(jì)算： S)1 9 9 5 k J / k g4 . 1 8( ,O21FeC a SC a OF e S 2 ????? 10 kg 硫的平均耗熱 :1995= kJ 10kg 脫 S 耗熱 :1995= kJ 氧化物分解和脫硫總熱為上述 1）～ 5）項(xiàng)熱耗之和，即 總Q = kJ （ 2）碳酸鹽分解熱 由 CaCO3 分解出 1000 g 的 CO2 需熱 9664 kJ，由 MgCO3 分解出 1000 g CO2 需熱 594. 3 kJ，碳酸鹽的分解總熱為： kJ 2739751. 39=5656???????????? ????????????? ????3 高爐煉鐵綜合計(jì)算 24 （ 3）水分分解熱 :2580， (2580 kJ/kgH2O) = kJ （ 4）噴吹物分解熱 :900250=940500 kJ (250 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 80 kJ，再變成 100℃ 水蒸氣吸熱540 kJ 總吸熱為 620 kJ 游離水蒸發(fā)熱 :450620 = kJ （ 6）生鐵帶走熱 生鐵的熱焓值經(jīng)驗(yàn)值如表 312 所示。 3 高爐煉鐵綜合計(jì)算 22 由 C 氧化成 1m179。 每噸生鐵鼓風(fēng)量： ?? = m3 煤氣成分及數(shù)量計(jì)算 (1) 計(jì)算 4CH 量 由燃料帶入的 C 生成 4CH 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分含 4CH 量 =4500 = 進(jìn)入煤氣的 4CH 量 =+= m3 紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 (2) 入爐總 H2 量 鼓風(fēng)帶入 H2+ 焦炭帶入 H2+ 煤粉帶入 H2 即入爐的總 H2 量：+4500(+)+900(+18 ?)=523.925m3 設(shè)噴吹條件下有 50%的 H2 參加還原，則參加還原的 H2 量 = m3 生成 4CH 的 H2 量： m3 進(jìn)入煤氣的 H2 量： = 2Hir= 9493 ?? =%（假定用 H2 還原的鐵氧化物中， 1/3 用于還原 Fe2O3， 2/3 用于還原 FeO） (3) 還原金屬氧化物生成的 CO2 由 Fe2O3→FeO 生成 CO2的量 ： = 由 FeO→Fe 生成 CO2 的量 ： () = m3 由 MnO2→MnO 生成的 CO2 的量 ： = m3 另外， H2 參加還原反應(yīng)，相當(dāng)于同體積的 CO2 所參加的反應(yīng)，所以 CO2 的生成量中應(yīng)該減去 m3，總計(jì)間接還原生成的 CO2 量為： ++ = 各種爐料分解或者帶入的 CO2 量 =焦炭的 CO2 量 +礦石的 CO2量＋石灰石 分解的 CO2 量 =4500 + ＋()= m3 因此，煤氣的總 CO2 量 =＋ = m3 (4) 煤氣中總 CO 的量 風(fēng)口前碳素燃燒生成的＋元素直接還原生成 CO 的量＋焦炭揮發(fā)分中 CO 的量－間接還原消耗碳，經(jīng)計(jì)算可得，煤氣中 CO 的總含量為 。計(jì)算內(nèi)容包括：風(fēng)量、煤氣量，并列出收支平衡表。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。則總 CaO 量為 kg/t，總 SiO2 量為 。 （ 5）原燃料成分分析，入爐原料成分見表 32。 C， P 元素一般操作不能控制，而 Si,Mn,S 等元素可以改變操作條件加以控制。 礦石選配 在使用混合礦石冶煉時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦石供應(yīng)量及爐渣成分適當(dāng)配比選取。 2 工藝流程 10 2 工藝流程 高爐煉鐵工藝流程 高爐煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦或鐵礦）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比例自高爐爐頂裝入高爐，并由熱風(fēng)爐在高爐下部沿爐周的風(fēng)口向高爐內(nèi)鼓入熱風(fēng)助焦炭燃燒（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料），在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣。如：頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐， lf 剛報(bào)精煉爐等。 9 要保 持連續(xù)高效的鋼鐵生產(chǎn)，必須對(duì)各工序技術(shù)進(jìn)行整合。 20 世紀(jì) 90 年代，許多國家的規(guī)劃建設(shè)熔融還原設(shè)備。 (2)直接還原法作為高爐煉鐵法的補(bǔ)充，將在鋼鐵工業(yè)發(fā)展中占有一定地位。世界各國都十分重視高爐的長壽技術(shù)。 能源回收 包括爐頂余壓回收、爐頂均壓煤氣回收、爐渣余熱利用、熱風(fēng)爐廢氣余熱回收。由于風(fēng)溫水平大幅度提高，焦比顯著降低了。通過開發(fā)頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒器，使拱頂溫度與風(fēng)溫之間的溫度差縮小 。這是高爐技術(shù)由粗放型轉(zhuǎn)變到集約型和精細(xì)化的必由之路。 自五十年代末以來，世界各國高爐容積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加，據(jù)不完全紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 統(tǒng)計(jì)，目前世界上大于 20xx米 的高爐已超過 150座， 4000米 的高爐約有 3O余座。下表 11 為漣鋼 2200 級(jí)高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)． 1 緒論 4 表 11 漣鋼 2200 級(jí)高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 指標(biāo)名稱 指標(biāo) 備注 高爐有效容積； m179。 ”它是一條根本的準(zhǔn)則。 20xx 年我國鋼鐵工業(yè)總體運(yùn)行態(tài)勢(shì)良好，國內(nèi)鋼鐵市場(chǎng)因基礎(chǔ)設(shè)施投資和工業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)增長，特別是國家對(duì)于保障性住房投資力度的加大，需求較為旺盛，帶動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)大幅增長。 1980 年全國產(chǎn)鐵 3802 萬噸，居世界第四位。 （ 4）鋼鐵擁有上千年的生產(chǎn)技術(shù)，較其他金屬具有工業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)量高、成本低的優(yōu)勢(shì)。中國是目前國際上首次在 5000 立方米以上特大型高爐使用的國家。并且對(duì)廠址選擇和車間布置也做了總 體設(shè)計(jì)。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。在世界鋼鐵產(chǎn)量不斷增長的同時(shí)，世界鋼鐵生產(chǎn)的設(shè)備技術(shù)也不斷發(fā)展與完善， 廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因此鋼鐵生產(chǎn)水平是一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展程度的標(biāo)志之一。它的原料是富鐵礦或人造富礦 (燒結(jié)礦或球團(tuán)礦 )。 1890 年開始籌建 漢陽鐵廠 ， 1 號(hào)高爐（ 248 米，日產(chǎn)鐵 100 噸）于 1894 年 5 月投產(chǎn)。 進(jìn)入新世紀(jì)后，國家冶金工業(yè)技術(shù)裝備政策和煉鐵技術(shù)的發(fā)展將要求盡快淘汰落后裝備。 原料檢測(cè)設(shè)備 （ 1）高爐煉鐵對(duì)精料的要求 精料就是全面改進(jìn)原燃料的質(zhì)量，為降低焦比和提高冶煉強(qiáng)度打下物質(zhì)基礎(chǔ)。 生鐵合格率 生鐵合格率是指化學(xué)成分符合規(guī)定要求的生鐵量占全部生鐵產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)，是評(píng)價(jià)高爐優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要指標(biāo)。但是 19 世紀(jì)中葉以來，由于眾所周知的原因，在很長一個(gè)歷史時(shí)期內(nèi)，我國煉鐵技術(shù)處在被動(dòng)落后的狀態(tài)。最 大的達(dá) 5500 m179。 采用新技術(shù) 為提高高爐產(chǎn)量，降低能耗，改善環(huán)境，近年來世界各國在高爐生產(chǎn)中相繼采用了很多新技術(shù)，取得了很 大的成效。這樣既能降低鼓風(fēng)能耗，以能提高熱風(fēng)爐的能力。 富氧鼓風(fēng) 為減少煤氣體積，利于爐況順行，與噴吹燃料相配合，能加大噴吹量，取代更多的焦炭，獲得較理想的經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)高爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在噴吹燃料量固定的條件下，每增加氧量 10％ ，可增產(chǎn) 50％ 。 大型高爐已經(jīng)裝備了煙塵回收處理設(shè)施、廢水、廢氣進(jìn)行了治理和控制了噪聲。 煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)包括： (1)在今后較長時(shí)期內(nèi)，高爐煉鐵仍將是生鐵生產(chǎn)的主要手段。直接還原鐵在 20世紀(jì) 60 年代進(jìn)入工業(yè)化階段后，發(fā)揮了特殊的作用，在生產(chǎn)特殊鋼和優(yōu)質(zhì)鋼提高產(chǎn)品質(zhì)量方面具有重要作用。該技術(shù)成功進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn)，但還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。板坯連鑄連軋技術(shù)是世界積極開發(fā)應(yīng)用的一項(xiàng)重大鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)。要求廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 并進(jìn)行全面評(píng)述，選擇工藝流程并論證，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制圖紙等。對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算，燃料的用量是預(yù)先確定的，是已知的量，配料計(jì)算的主要任務(wù)，就是計(jì)算在滿足爐渣堿度要求條件下，冶煉預(yù)定成分生鐵所需要的礦石、熔劑數(shù)量。 w(Fe) 礦 =(100w[Mn]w[C]w[Si]w[P])/100(w[Mn]/wMn 礦 Mn? ) 式中： w[Mn],w[Si],w[C],w[P]表示錳鐵中該元素含量， %； w(Mn)礦 —錳礦含錳量， %； w(Fe)礦 —錳礦允許含鐵量， %； 3 高爐煉鐵綜合計(jì)算 12 Mn? —錳回收率，通常為 ～ 。本設(shè)計(jì)中取堿度 R=。 注：混合礦組成：燒結(jié)礦﹕球團(tuán)礦﹕進(jìn)口礦 =70﹕15﹕ 15 3 高爐煉鐵綜合計(jì)算 14 表 35 生鐵成分（％） 成分 Si Mn S P C Fe Σ % 計(jì)算混合礦量 根據(jù)以上已知條件，先以 10t 生鐵 作為計(jì)算單位進(jìn)行計(jì)算，確定礦石配比。 w (MgO)=%，符合設(shè)計(jì)要求 。而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的高爐物料平衡計(jì)算，則要確定單位生鐵的全部物質(zhì)收入與支出，即計(jì)算單位生鐵鼓風(fēng)數(shù)量與全部產(chǎn)品的數(shù)量，使物質(zhì)收入與支出平衡。 風(fēng)量計(jì)算 (1) 風(fēng)口前燃燒的碳量 風(fēng)C 根據(jù)碳平衡得： 風(fēng)C =∑C 燃 －（ C） 103－ ∑C直 －4CHC 式中 風(fēng)C —風(fēng)口前燃燒碳量， kg； 3 高爐煉鐵綜合計(jì)算 18 (C)—生鐵含碳量 ， %； ∑C 燃 ， ∑C 直 ，4CHC —分別為燃料帶入碳量，直接還原耗碳和生成 4CH 的碳量， kg； 按上式分別進(jìn)行計(jì)算： 燃料帶入的 碳量 =m(C)J+m(C)M=4500%+900%+% = kg 溶于生鐵的 碳量 = kg 直接還原耗碳 =%1000012/56 = 生成 4CH 耗碳 == kg 風(fēng)口前燃燒的 C 量 == kg。 熱平 衡計(jì)算 根據(jù)高爐煉鐵工藝經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定補(bǔ)充工藝條件原始數(shù)據(jù)：鼓風(fēng)溫度 1200℃ ；爐頂溫度 230℃ ；入爐礦石為冷礦。 （ 5） H2 氧化放熱及 CH4 生成熱 每千克 H2O 的生成熱為 3011 kJ，每千克甲烷生成熱為 1024 kJ?！? 干煤氣帶走熱 =200= kJ 紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 水蒸氣帶走熱 =156972 kJ 煤氣帶走總熱 =+156972= 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 ) [4] 根據(jù)以上計(jì)算列出熱收入與熱支平衡表 315。℃ ，水蒸氣的比熱為 kJ/ m3 高爐熱平衡計(jì)算 熱平衡計(jì)算是高爐工藝計(jì)算的重要組成部分，它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)熱能交換與利用情況，研究改善高爐熱能利用和降低消耗的途徑。 計(jì)算前準(zhǔn)備包括： (1) 原料全分析并校正為 100%（ 表 31~表 33）； (2) 生鐵全分析；（表 38）； (3) 各種原料消耗量（表 36）； (4) 鼓風(fēng)濕度， f =%； (5) 本次計(jì)算選擇直接還原度 rd =； (6) 設(shè)定焦炭和噴吹物含 C 總量的 %與 H2 反應(yīng)生成 CH4。 混合礦 焦炭 石灰石 焦炭灰 煤灰 爐塵 煤粉 高爐冶煉 爐渣 鐵水 煙塵 kg Fe: % 4500 kg FeO： % Fe2O3： % 200 kg Fe2O3: % 100 kg Fe2O3: % kg FeO: % Fe2O3: % 900kg FeO: % FeO: % 10000 kg Fe: % 圖 38 高爐冶煉物料流程圖 紅河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 表 38 實(shí)際生鐵成分（ %） 元素 Fe Si Mn P S C 合計(jì) 含量 校核結(jié)果與生鐵預(yù)定成分的誤差很小，表明原定生鐵成分合適。 表 37 終渣成分 含量 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S/2① 合計(jì) R