【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................ 90 致謝 .............................................................................................................................. 92 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 93 完整優(yōu)秀論文，已通過答辯，需圖紙，翻譯，畢業(yè)答辯，聯(lián)系153893706 中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 摘 要 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)年產(chǎn) 250 萬噸煉鋼生鐵高爐車間。設(shè)計(jì)中采用了 2900m3的高爐一座，設(shè)計(jì) 2 個(gè)出鐵口， 2 渣口，采用矩形出鐵場。送風(fēng)系統(tǒng)采用 3 座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，煤氣處理系統(tǒng)采用干式布袋除塵。渣鐵處理系統(tǒng)采用拉薩法水淬渣（ RASA）處理。上料系統(tǒng)采用料車上料。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括煉鐵工藝計(jì)算（包括配料計(jì)算、物料平衡和熱 平衡）、高爐爐型設(shè)計(jì)、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(jì)、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。另外為了更加具有科學(xué)性，本設(shè)計(jì)參考了國內(nèi)外的相似高爐的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞： 煉鋼生鐵 高爐 車間 設(shè)計(jì) 中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 II ABSTRACT The assignment is the design of the million tons annual production capacity of steelmaking pig iron of blast furnace workshop. Used in the design of the one 2900m3 blast furnace,four jardine,two taphole ,the use of rectangular field of system 3 internal bustion hot stove,dust catcher system using dry bag gas precipitator etc. Tapping system method of water quenching residue Lhasa (RASA) to deal . The charging system is used in feed cart. The design program consists of technological calculation （ including blastfurnace burden calculation、 material balance calculation and thermal equilibrium calculation）， the choose of furnace lining and cooling plant， the design of furnace lines， tuyere and casting house， material system， roof system， gas dispose system，iron and slag dispose system， fuel injection system and the disposition of plant. Besides， in order to make the design achieve best, the design also consults some advanced produce experience and data from home and abroad similar furnaces. Key words: Steelmaking pig iron。 blast furnace。 workshop design 中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一 章 文獻(xiàn)綜述 鋼鐵是重要的金屬材料之一，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。 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要大量的機(jī)械設(shè)備，這些都需要大量的工業(yè)材料 。鋼鐵工業(yè)為機(jī)械制造和工程建設(shè)提供最基本的材料， 在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位 。 概述 鋼鐵作為基礎(chǔ)工業(yè)材料自身價(jià)格 相對 低廉同時(shí)具有 以下 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）具有較高的強(qiáng)度及韌性。 （ 2）容易用于鑄、鍛、切削以及焊接 等多種加工方式，可以得到任何結(jié)構(gòu)、任何形態(tài)的工件。 （ 3）生產(chǎn)所需資源（鐵礦石、煤炭、石灰石等）儲(chǔ)量豐富，易于開采，生產(chǎn)成本較低。 （ 4）鋼鐵生產(chǎn)歷史悠久，積累了大量成熟的 生產(chǎn)技術(shù)，與其他材料工業(yè)相比，鋼鐵工業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)量高、成本低。 所以在一定意義上說，一個(gè)國家的鋼鐵工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r也反映其國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度。到目前為止，沒有任何材料能夠代替鋼鐵的地位。 高爐煉鐵簡史 人類煉鐵歷史悠久，原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞，周圍用石塊堆砌，稱為地爐。以木炭為燃料，利用 自然風(fēng)力進(jìn)行燃燒、加熱和還原鐵礦石，產(chǎn)品為類似塊狀的海綿鐵。隨著人力、畜力和水力鼓風(fēng)方法的出現(xiàn)，產(chǎn)量提高，渣和鐵也比較容易分離，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煉鐵工藝逐步得到改進(jìn)和發(fā)展，到近現(xiàn)代工藝技術(shù)基本成熟。 1709 年歐洲開始用焦炭煉鐵， 1776 年高爐應(yīng)用了蒸汽機(jī)帶動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)， 1832 年回收爐頂煤氣， 1857 年應(yīng)用了考貝式熱風(fēng)爐，逐步形成了近代高爐雛形。 19 世紀(jì)下半葉，高爐容積逐步擴(kuò)大，設(shè)備結(jié)構(gòu)趨向完善。 20 世紀(jì)初至 50 年代，美國采用了人造富礦以及高壓爐頂、綜合鼓風(fēng)技術(shù)，為高爐發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 70 年代盧森堡研制無料鐘裝料設(shè)備成功，為進(jìn)一步擴(kuò)大爐容和提高爐頂壓力創(chuàng)造了條件。 60 年代初，高爐最大爐容達(dá) 2021m3 ，日產(chǎn)生鐵 4000t。隨著精料、超高壓爐頂、高風(fēng)中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 溫?zé)犸L(fēng)爐、燃料噴吹、富氧、脫濕和計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)的發(fā)展， 70 年代初爐容增大至 4000～ 5500m3 ，日產(chǎn)生鐵 10000t 以上。 90 年代初，世界 4000～ 5500m3 的大型高爐已有約 30 座，高爐最長壽命達(dá) 16 年，一代爐役的單位爐容出鐵量達(dá)10000t／ m3 。 我國高爐煉鐵發(fā)展歷程 我國近代工業(yè)水平低下，鋼鐵冶煉基本處在較原始的 狀態(tài)。直到晚清洋務(wù)運(yùn)動(dòng)時(shí)于 1894 年，在中國漢陽鋼鐵廠建成第一座近代高爐，爐容 248m3 。此后我國煉鐵工業(yè)發(fā)展緩慢，無論生產(chǎn)技術(shù)還是產(chǎn)量都與世界平均水平差距巨大。 20世紀(jì) 50 年代，中國先后在鞍山、本溪、武漢、包頭等鋼鐵公司設(shè)計(jì)建成了容積為 800～ 1500m3 的高爐，建成了年產(chǎn) 300 萬 t 生鐵規(guī)模的煉鐵廠，設(shè)計(jì)采用了自熔性燒結(jié)礦、篩分整粒、高壓爐頂技術(shù)。 60 年代采用了燃料噴吹技術(shù)。同期，成功地設(shè)計(jì)了冶煉釩鈦磁鐵礦 (渣中含 TiO2 達(dá) 25％ )的大型高爐，年產(chǎn)含釩生鐵170 萬 t 規(guī)模的煉鐵廠，至 80 年代末已發(fā) 展為 280～ 300 萬 t 的生產(chǎn)規(guī)模。 70年代以來，中國先后采用了無料鐘爐頂、高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐、計(jì)算機(jī)控制、余壓回收和余熱利用等技術(shù)。 1985 年，中國寶山鋼鐵總廠建成第一座 4000m3 級大型現(xiàn)代化高爐，至 90 年代初，又設(shè)計(jì)建成了兩座更加先進(jìn)的 4000m3 級高爐，形成了年產(chǎn) 1000 萬 t 生鐵規(guī)模的大型煉鐵廠。目前中國生鐵產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一。 原料和燃料 高爐煉鐵是將鐵礦石 (含天然礦和人造富礦 )冶煉成生鐵的工序。高爐煉鐵廠是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要組成部分，也可作為生產(chǎn)生鐵的獨(dú)立工廠。主產(chǎn)品為煉鋼生鐵和鑄造 生鐵。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的高爐煉鐵廠以生產(chǎn)煉鋼生鐵為主，而獨(dú)立鐵廠一般生產(chǎn)鑄造生鐵，均根據(jù)實(shí)際需要確定。例如， 1980 年日本的鑄造生鐵占生鐵總產(chǎn)量的 ％，而美國則為 ％。高爐煉鐵廠一般包括：高爐主體設(shè)備，高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)，高爐貯礦槽系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、爐體系統(tǒng)、風(fēng)口平臺出鐵場系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、粗煤氣系統(tǒng)、爐渣處理系統(tǒng)、燃料噴吹系統(tǒng)鐵水等。 高爐煉鐵的主要原料包括人造富礦 (如燒結(jié)礦、球團(tuán)礦等 )和天然鐵礦石。設(shè)計(jì)中通常以熔劑 性燒結(jié)礦為主，必要時(shí)配入少量球團(tuán)礦，燒結(jié)礦和球團(tuán)礦用量占含鐵原料量的 85％ (即熟料率 )以上，直接入爐的天然礦石一般采用富塊礦。輔助原料主要包括熔劑 (石灰石、白云石 )、錳礦、螢石和廢鐵。熔劑應(yīng)盡量配入燒結(jié)礦中，直接入爐部分只作調(diào)劑爐渣成分用。高爐煉鐵的主要燃料是焦炭，要求灰分低 (≤13％ )、含硫低 (≤％ )、強(qiáng)度好 (M40 ≥76％ )。輔助燃料有煤粉、重油、天中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 然氣等 (見高爐燃料噴吹系統(tǒng)設(shè)計(jì) )，可用以取代部分焦炭，也是調(diào)節(jié)爐況和增產(chǎn)的手段。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 高爐主要技術(shù) 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是反映煉鐵廠綜合水平的標(biāo)志，主要有： （ 1） 高爐有效容積利用系數(shù)（ ηv）。高爐有效容積系數(shù)是指每晝夜、每 1m3 高爐有效容積的生鐵產(chǎn)量，即高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量 P 與高爐有效容積 V 有 之比。ηv 是高爐煉鐵的重要指標(biāo)， ηv愈大，高爐生產(chǎn)率愈高。目前，一般大型高爐超過（ m3 d）。 （ 2）焦比（ K）。焦比是指冶 煉每噸生鐵所消耗的焦炭量，即每晝夜焦炭消耗量 Qk與每晝夜 的生鐵產(chǎn)量 P 之比。焦炭的消耗量約占生產(chǎn)成本的 30％～40％， 焦炭價(jià)格昂貴，降低焦比可降低生鐵成本。 （ 3）燃料比。高爐采用噴吹煤粉、重油或天然氣后，折合每煉一噸生鐵所消耗的燃料總量。每噸生鐵的噴煤量和噴油量分別稱為煤比和油比。此時(shí)燃料比等于焦比加煤比加油比。根據(jù)噴吹的煤和油置換比的不同，分別折合成焦炭 (kg)，再和焦比相加稱為綜合焦比。燃料比和綜合焦比是判別冶煉一噸生鐵總?cè)剂舷牧康囊粋€(gè)重要指標(biāo)。 （ 5）高爐煉鐵強(qiáng)度。冶煉強(qiáng)度是指高爐每晝夜高爐燃燒的焦炭量 Qk 與高爐容積 V 有 的比值，是表示高爐強(qiáng)化程度的指標(biāo)，單位為 t/(md)。 （ 6）休風(fēng)率。休風(fēng)率是指休風(fēng)時(shí)間占全年日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。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％。 （ 7）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)，是評價(jià)高爐優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要指標(biāo)。 （ 8） 高爐一代壽命 。高爐一代壽命是指從點(diǎn)火開爐到停爐大修之間的冶煉時(shí)間，或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時(shí)間。大型高爐一代壽命為 10～ 15年。 近代高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展 自 19 世紀(jì)中葉起高爐煉鐵發(fā)展速度加快，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。主要有： （ 1）采用精料。 19 世紀(jì) 40 年代開始生產(chǎn)人造富礦 (燒結(jié)礦、方團(tuán)礦和球團(tuán)礦等 )。起初燒結(jié)配料中不加熔劑，燒結(jié)礦是自然堿度的，到 20 世紀(jì)中葉發(fā)展為中南大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 自熔性燒結(jié)礦，進(jìn)而發(fā)展成熔劑性燒結(jié)礦，其冶金性能大為改善，高堿度燒結(jié)礦和球團(tuán)礦成為高爐的主要原料，高爐基本上不再加石灰石。此外，礦石混勻、整粒、篩分等技術(shù)也有很大發(fā)展。與此同時(shí)焦炭質(zhì)量也不斷提高。這些，使高爐冶煉指標(biāo)明顯改善。 （ 2） 高爐大型化。 1860年以前高爐最大容積為 100～ 300m179。，產(chǎn)量 30～ 50t/d；到 19 世紀(jì)末容積增大到 500～ 700 m179。，產(chǎn)量 400～ 500t/d；進(jìn)入 20 世紀(jì)爐容不斷擴(kuò)大到 1000～ 3000 m179。，到 20 世紀(jì)后期容積增大到 4000～ 5000 m179。，最大 的達(dá) 5500 m179。，日產(chǎn)鐵萬噸以上。 （ 3）上部和下部調(diào)劑技術(shù)。其內(nèi)涵是對高爐上部調(diào)整裝料制度 (包括批重、裝料順序、料線、溜槽角位或活動(dòng)爐喉擋位等 )與下部調(diào)整送風(fēng)制度 (包括風(fēng)口風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能及其他鼓風(fēng)參數(shù) )相結(jié)合來獲得高爐內(nèi)合理的爐料分布和煤氣分布，以達(dá)到爐子穩(wěn)定順行，煤氣利用率高，焦比低的效果。為便于靈活布料， 1970年盧森堡保爾渥斯公司 (Paul Wurth)發(fā)明了無鐘爐頂，于 1972 年首次在德國漢博恩廠應(yīng)用后迅速推廣，這是爐頂設(shè)備的又一次革命。 （ 4）高壓操作。以前高爐爐頂壓力為 ～ ， 20 世紀(jì)中期出現(xiàn)了高壓 (爐頂 )操作，初期爐頂壓力提高到 左右，隨著鼓風(fēng)機(jī)能力加大，和設(shè)備制造水平提高，到 20 世紀(jì)后期爐頂壓力已達(dá)到 ～ 。由于爐內(nèi)壓力提高，煤氣速度減慢，使高爐的冶煉強(qiáng)度和利用系數(shù)提高了一大步。 （ 5）富氧鼓風(fēng)。為減少煤氣體積，利于爐況順行，提高冶煉強(qiáng)度和產(chǎn)量，20 世紀(jì)中葉出現(xiàn)了富氧鼓風(fēng)技術(shù)，即在高爐鼓風(fēng)中兌入一部分工業(yè)氧氣。但由于風(fēng)口前火焰溫度的限制，這項(xiàng)技術(shù)在 20 世紀(jì) 60 年代高爐噴吹燃料技術(shù)發(fā)展起來以后，才得到廣泛應(yīng)用。