【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................... 85 1 1 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)每個(gè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和以后的工作實(shí)踐能力都會(huì)有很大的幫助與提高。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(lái)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書是編者赴陜西省漢中鋼鐵集團(tuán)有限公司實(shí)習(xí)后，經(jīng)張從蓉老師 悉心指導(dǎo)的年產(chǎn) 415 萬(wàn)噸生鐵的高爐的工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書。本設(shè)計(jì)參照了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外煉鐵工藝方面的資料。 本設(shè)計(jì)說(shuō)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(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)說(shuō)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(guó)家同類型高爐水平，本設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)明。 其中高爐配料計(jì)算，先從原料入手，對(duì)各種原料的化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行成分處理。接著進(jìn)行高爐配料計(jì)算，包括產(chǎn)品方案的確定，對(duì)物料平衡的計(jì)算，生鐵爐渣性能指標(biāo)的計(jì)算及校核等。高爐部分包括高爐的選型及高爐內(nèi)型的計(jì)算，配磚的計(jì)算，冷卻設(shè)備及本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，熱風(fēng)爐部分包括熱工計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這兩部分作為煉鐵設(shè)計(jì)的主體部分。 其它工藝流程包括出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)，渣鐵處理系統(tǒng)，高爐鼓風(fēng)機(jī)，煤氣處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及主要設(shè)備的選型。車間平面布置及總圖運(yùn)輸方案，以聯(lián)合企業(yè)為背景，盡量使車間布置趨向合理。 2 本設(shè)計(jì)說(shuō)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。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 )。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)，就是求出在滿足爐渣堿度要求條件下，冶煉規(guī)定成分生鐵所需要的礦石、熔劑數(shù)量。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(shuō)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配料計(jì)算 [1]。 配料計(jì)算 的 目的 配料計(jì)算的目的，在于根據(jù)已知的原料條件和冶煉要求來(lái)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。 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%。因 此，應(yīng)該先確定元素在原料存在的形態(tài)，然后進(jìn)行核算， 使總和為 100%。 換算為 100%方法，可以均衡地?cái)U(kuò)大或縮小各成分的百分 比，調(diào)整為 100%，或者按照分析誤差允許的范圍，人為的調(diào)整為 100%。調(diào)整幅度不大時(shí)，以調(diào) 整 Al2O3 或 MgO 為宜。 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。燒結(jié)礦分析 的 S， P， Mn 分別 以 FeS, P2O5,MnO 形態(tài)存在。它們的換算為： S──FeS ω(FeS)=ω(S)3288% P──P2O5 ω(P2O5) =ω(P)62142% Mn─ ─ MnO ω(MnO)=ω(Mn)5571% 式中 的 S， P， Mn 等元素皆為分析值 （ 百分含量），當(dāng)要計(jì) 算Fe2O3 時(shí)，需要從生鐵 （ TFe）中扣 除 FeO 和 FeS 中 的 Fe，再進(jìn)行換算。 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。 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。 選配礦石 在使用多種礦石冶煉時(shí)，應(yīng)根據(jù) 礦石 供應(yīng)量及爐渣成分適當(dāng)配比選取。此時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)： 1）礦石 含 P 量不應(yīng)該超過生鐵允許 含 P 量，因考 慮 P 全部進(jìn)入生鐵，故需要依據(jù)礦石含量事先預(yù)算，若某種礦石冶煉 含 P 超標(biāo)，此種情況下，只能搭配 含 P 更低的礦石冶煉。 2）冶煉鑄造鐵時(shí)，應(yīng)該核算生鐵含錳量是否滿足要求。 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。 ω(Fe) 礦 =(100ω[Mn]ω[C]ω[Si]ω[P])/100 (ω[Mn]/ωMn礦 ηMn) 式中 ： ω[Mn],ω[Si],ω[C],ω[P]表示錳鐵中該元素含量 ， % ω(Mn)礦 ── 錳礦含錳量， % ω(Fe)礦 ── 錳礦允許含鐵量， % ηMn── 錳回收率，通常為 ～ 4）適當(dāng)控制堿金屬 [2]。 確定需要的冶煉條件 (1）根據(jù)原料條件，國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn) 和 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 等確定生鐵成分 。 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。 (2）各種元素在鐵，渣和煤氣中的分配比例。按照經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)選取 。 (3)爐渣堿度 選擇 堿 ， 主要是取決于爐渣脫硫的要求，此外若冶煉低硅生鐵釩鈦磁鐵時(shí)，還應(yīng)該考慮爐渣抑制硅鈦還原和利于礬的回收能力，在正常爐鋼溫度下，要 保證流動(dòng)性和穩(wěn)定性，因此除了考慮二元堿度外，還需要有適宜 的 MgO 含量，若爐料含堿6 金屬還應(yīng)該兼顧爐渣排堿要求。 (4）燃料比 確定 。 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(zhēng)多噴燃料。 (5）原燃料成分分析 ， 入爐礦石成分見表 表 入爐礦石成分 （ %） 成分 原料 TFe Mn P S Fe2O3 FeO MnO MnO2 CaO 燒結(jié)礦 3 3 8 3 0 0 0 球團(tuán)礦 4 9 1 7 2 0 塊礦 2 5 1 4 4 0 0 混合礦 0 4 4 5 6 0 8 6 續(xù)上表 成分 原料 MgO SiO2 Al2O3 P2O5 FeS2 FeS SO2 燒損 合計(jì) 燒結(jié)礦 0 0 球團(tuán)礦 0 0 塊礦 0 0 混合礦 0 焦炭成分分析見表 7 表 焦炭成分 （ %） 固 灰分 揮發(fā)分 定 碳 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 CO2 CO CH4 H2 N2 9 2 8 1 7 5 1 3 3 3 6 5 續(xù)上表 有機(jī)物 ∑ 全 S 游離水 H2 N2 S 100 噴吹物成分見表 表 噴吹物成分 成分 C H2 O2 H2O N2 S 灰分 ∑ SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 煤粉 77.48 5 5 9 2 6 8 2 0 0 5 100 6）確定焦比與煤比 根據(jù) 目前國(guó)內(nèi) 生產(chǎn) 經(jīng)驗(yàn) ，選擇焦比為 360 Kg/t，煤比為 160 Kg/t。 7）元素分配率 見表 表 各種元素分配率 [2] 8 鐵種 元素 Fe Mn P S V 生鐵 爐渣 煤氣 配料 計(jì)算 的 內(nèi)容 （ 1）礦石用量 及 配比計(jì)算 ； （ 2）生鐵中鐵量計(jì)算 ； （ 3）渣量及爐渣成分計(jì)算 ； （ 4）爐渣性能校核 ； （ 5）生鐵成分校核 。 計(jì)法與 算方 過程 計(jì)算方法 為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)要求，先假定生鐵成分，然后用理論方法進(jìn)行配料比計(jì)算，然后以配出的礦石為基礎(chǔ)對(duì)礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進(jìn)行計(jì)算，最后爐渣性能、生鐵成分進(jìn)行校核。 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)算所配礦石比例 根據(jù)以上已知條件，先以 1t 生鐵作為計(jì)算單位進(jìn)行計(jì)算，確定礦石配比。 在計(jì)算時(shí)需要列出兩個(gè)方程：堿度方程和鐵平衡方程，根據(jù)生產(chǎn)要求列出方程如下： （ 1）鐵平衡方程： 1321F10FFWFYFX ? eeeee R ????????? 鐵水中鐵的分配率鐵水中的含鐵量,燃料帶入的鐵量生礦中的鐵品位, 球團(tuán)礦中的鐵品位,燒結(jié)礦的鐵品位,:分別為,( kg)ηT F e ,Fe,T F e,T F e,T F e 式中 1R321 （ 2）堿度平衡方程： )MKWY X(RM C a OK C a OW C a OY C a OX C a O )(2)(2)(2)3(2)2(2 )1(2321 RS i OS i OS i OS i OS i O S i O????? ????? 煤焦 煤焦 式中 CaO1, CaO2,CaO3,CaO 焦 ,CaO 煤，分別表示燒結(jié)礦、球團(tuán)、生礦、焦炭、煤粉中 的 CaO 含量 。 SiO2(1), SiO2(2), SiO2(3) ,SiO2(焦 ), SiO2(煤 ) ， SiO2(R)，分別表示燒結(jié)礦、球團(tuán)、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(jì)算單位進(jìn)行計(jì)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(tuán)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(tuán)礦= kg（ 占 15%） ，塊礦 =110 kg（ 占 6%） ， 需要礦石 總量為 kg， 入爐 熟料率 =94%。 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