【正文】 粉系統(tǒng) ....................................................................... 81 噴煤系統(tǒng) ................................................................................. 82 7 噴吹工藝 ................................................................................. 82 主要設(shè)備 ................................................................................. 83 混合 器 .............................................................................. 83 分配器 .............................................................................. 83 噴煤槍 .............................................................................. 83 噴氧槍 .............................................................................. 83 12 部分車間布置與總圖運輸 ............................................................ 84 車間平面布置 ......................................................................... 84 廠區(qū)的選擇 ............................................................................. 84 總圖運輸 ................................................................................. 85 13 參考文獻 ........................................................................................ 85 1 1 前言 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)過程中的最后一個環(huán)節(jié)，對每個大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和以后的工作實踐能力都會有很大的幫助與提高。高爐部分包括高爐的選型及高爐內(nèi)型的計算，配磚的計算，冷卻設(shè)備及本體結(jié)構(gòu)設(shè)計等，熱風(fēng)爐部分包括熱工計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計。 配料計算 的 目的 配料計算的目的，在于根據(jù)已知的原料條件和冶煉要求來決定礦石和熔劑的用量，以配制合適的爐渣成分和獲得合格的生鐵。 ω(Fe2O3)= (112162ω(Fe)ω(FeO) 7256 ω(FeS) 8856 )% 式中 的 Fe， FeO 為分析所得燒結(jié)礦的全鐵和氧化亞鐵的百分含量 ，F(xiàn)eS 為換算所得的硫化 亞鐵量。 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。 計法與 算方 過程 計算方法 為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設(shè)計的生產(chǎn)要求，先假定生鐵成分，然后用理論方法進行配料比計算，然后以配出的礦石為基礎(chǔ)對礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進行計算，最后爐渣性能、生鐵成分進行校核。S(1450℃ )。物料平衡有助于檢 驗設(shè)計的合理性，深入了解冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)，檢查配料計算的正確性。 每噸生鐵鼓風(fēng)量 =?= m3 煤氣成分及數(shù)量計算 (1) 計 算 CH4 量 由燃料帶入 的 C 生 成 CH4 的量 == m3 焦炭揮發(fā)分 含 CH4 量 =360 = m3 進入煤氣 的 CH4 量 =+= m3 (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 = +360 （ +） +160 （ + 18 ? ） =++= m3 設(shè)噴吹條件下有 40%的 H2 參加還原， 則參加還原 的 H2 量= = 生 成 CH4 的 H2 量 = 2= m3 進入煤氣 的 H2 量 == m3 2Hir= 950 ?? =%（ 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) 由 Fe2O3→FeO 生成 CO2 的量= = m3 17 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 ，總計間接還原生成 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 =360 + = m3 因此，煤氣的 總 CO2 量 =+= m3 (4)風(fēng)口前碳素燃燒生成 的 CO= = m3 元素直接還原生 成 CO 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分 中 CO 的量 =360 = m3 因此，間接還原 消 耗碳 = 煤氣中 總 CO 的量 =++= m3 (5)總 N2 的量 = 煤焦風(fēng) VVV ?? =()0 .79 +360 +160 =++= m3 根據(jù)以上計算結(jié)果，列出煤氣組成表 表 煤氣組成 18 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 總計 Vg/ V風(fēng) M3 % 編制物料平衡表 （ 1）計算鼓風(fēng)量： 1 m3 鼓風(fēng)質(zhì)量 = kg/ m3 全部鼓風(fēng)質(zhì)量 == kg （ 2）計算煤氣的質(zhì)量 2 2 . 4 20 . 0 2 8 4160 . 0 0 5 6280 . 5 4 8 6280 . 2 3 9 7440 . 1 7 7 7m1 3 ??????????煤氣的質(zhì)量 = kg/ m3 全部煤氣質(zhì)量 == kg （ 3）水分計算 爐料帶入水分 =360= kg 煤粉 帶入 水分 =160= kg H2 還原生成的水分 = = kg 所以 水分 的總 質(zhì)量 =++= kg （ 4）爐料機械損失 == kg 根據(jù)上述結(jié)果，列出物料平衡，如下表 表 物料平衡表 序號 收入項 Kg 序號 支出項 Kg 1 原燃料 1 生鐵 2 鼓風(fēng) 2 爐渣 19 3 煤氣 4 水分 5 爐塵 共計 共計 據(jù)對誤差 % 相對誤差 % 一般要求物料計算的相對誤差應(yīng)在 %以下，故本計算 符合要求 。而區(qū)域熱平衡是把高爐的某一個區(qū)域作為研究對象，計算和分析這個區(qū)域內(nèi)的能量利用情況。而 熱支出為氧化物、硫化物和碳酸鹽的分解熱，噴吹燃料的分解熱，水 分的 分 解熱。同時 ，在熱平衡計算中看不出爐內(nèi)各熱效應(yīng)的作用，這也是此種熱平 衡 計算法們?nèi)秉c [2]?！? 混合礦帶入的物理熱 =80= kJ （ 5） H2 氧化放熱 1m179。 其中 以 CaCO3 分解 的 CO2 為 ? = Kg；故 以 MgCO3 形式分解 的 CO2 量 == Kg。 則爐底的高鋁磚數(shù)： 塊高鋁磚數(shù)高鋁3 93 733 88 12 1121??????????? VhD? 塊炭磚磚數(shù) 8574390150400 2????????????? 爐缸 分兩段。 本 例 Kc=%說明 碳素?zé)崮芾?比 較好 。S， MgO 脫硫耗熱為24 KJ/ Kg 的 CO 放熱 ? = KJ/m179。還有一部分進入生鐵中和爐守中的 C 則完全權(quán)有燃燒，因此，必須把爐頂煤氣與未燃燒 C 的熱值21 當(dāng)作熱支出 來 處理。 本例采用第一熱平衡法計算進行熱平衡 計算。 熱平衡計算方法 熱平衡計算的 理 論依據(jù)是能量守恒定律，即單位生鐵投入的能量總和應(yīng)等于 其中 鐵各項熱消耗總和。 根據(jù) 碳平衡計算風(fēng)量 (1) 風(fēng)口前燃燒的碳 量 C 風(fēng) 根據(jù)碳平衡得： C 風(fēng) =∑C 燃 （ C） 103 ∑C 直 CCH4 式 中 C 風(fēng) ── 風(fēng)口前燃 燒 C 量 ， kg； (C)── 生鐵 含 C 量 %； ∑C 燃 ， ∑C 直 ， CCH4 ── 分別為燃料帶 入 C 量，直接還原耗 C 和生 成 CH4 的 C 量，㎏ [2]； 按上式分別進行計算： 燃料帶入的C=m(C)J+m(C)M=360 +160 = 15 溶于生鐵 的 C= 直接還原耗碳 =m(C)Mn+m(C)Si+m(C)P+m(C)Fe =5512+2824+6260+ 5612 =+3++= 生 成 CH4 耗碳 = = kg 風(fēng)口前燃燒 的 C 量 == kg，占入爐總碳量的 %。而在此基礎(chǔ)上進行的高爐物料平衡計算，則要確定單位生鐵的全部物質(zhì)收入與支出，即計算單位生鐵鼓風(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。 SiO2(1), SiO2(2), SiO2(3) ,SiO2(焦 ), SiO2(煤 ) ， SiO2(R)，分別表示燒結(jié)礦、球團、生礦、焦炭、煤粉中 的 SiO2 含量、還原到鐵水中 的 SiO2 量 （ kg） ，其中SiO2(R)= ]Si[]Si[10 ?? 以 1t 生鐵作為計算單位進行計算 ， 據(jù)以上各表數(shù)據(jù) 可以求得 焦炭帶入鐵量 =，煤粉帶入鐵量 = 假定配燒結(jié) 礦 Xkg,球團礦 配 Ykg,塊礦 =100kg,因此有： 鐵平衡方程： 10 0 . 9 9 79 5 2 . 70 . 5 62 . 8 80 . 5 8 7 21 0 00 . 6 3 5 4 Y0 . 5 5 6 3 X ?????? 堿度平衡方程 : 1 . 1 00 . 3 51 . 4 320 . 0 7 4 81600 . 0 5 1 23600 . 1 1 71000 . 0 4 1 2 Y0 . 0 6 2 X 0 . 0 0 61600 . 0 5 1 23601000 . 0 1 50 . 0 0 9 5 ????????? ??????? 聯(lián)立 解 出 方程組 可得： 燒結(jié)礦 = kg（ 占 79%） ，球團礦= kg（ 占 15%） ，塊礦 =110 kg（ 占 6%） ， 需要礦石 總量為 kg， 入爐 熟料率 =94%。 (4）燃料比 確定 。 2）冶煉鑄造鐵時，應(yīng)該核算生鐵含錳量是否滿足要求。調(diào)整幅度不大時，以調(diào) 整 Al2O3 或 MgO 為宜。 2 本設(shè)計說明 書附有高爐磚量圖，熱風(fēng)爐剖面圖，車間平面布置圖各一張。 本設(shè)計說明書著重以工藝角度論述生鐵冶煉工藝所涉及的基本流程和主要設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，工作原理設(shè)計原則及設(shè)計方法。 設(shè)計的主要內(nèi)容包括煉鐵工藝計 算（包括配料計算、物料平衡和熱平衡）、高爐爐型設(shè)計、高爐各部位爐襯的選 擇、爐體冷卻設(shè)備的選擇、風(fēng)口及出鐵場的設(shè)計、原料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、爐頂設(shè)備、煤 氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、高爐噴吹系統(tǒng)和煉鐵車間的布置等。車間共有 2373m179。畢業(yè)設(shè)計是為了更好地將理論和實踐結(jié)合起來，達到學(xué)以致用的目的。這兩部分作為煉鐵設(shè)計的主體部分。 配料計算 時 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%。 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。 (2）各種元素在鐵，渣和煤氣中的分配比例。 確定生鐵成 分 根據(jù)設(shè)計的生產(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=。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。校驗高爐冷風(fēng)流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場爐料稱量的準確性，為熱平衡及燃料消耗計算打基礎(chǔ)。 4 高爐熱平衡計算 熱平衡計算的目的 熱平衡計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。雖然計算熱平衡的部位與方法不向，但計算的目的都是為尋找降低