【導讀】隨著石油危機、環(huán)保和煉焦煤資源日益短缺等問題，高爐噴煤已不僅是高。爐調(diào)劑的一項重要手段，同時還是彌補焦炭不足的主要措施。降低煉鐵生產(chǎn)成本的有效途徑。本設計結(jié)合包鋼地區(qū)原料條件下和對目前國內(nèi)。外先進高爐噴吹工藝的學習。采用并罐直接噴吹形式的噴煤方式設計的。系統(tǒng)設計、高爐噴煤噴吹系統(tǒng)設計、高爐噴煤安全設計。從而以價格低廉的煤

　　

【正文】 。 C （ 9） 高爐使用冷燒結(jié)礦及球團礦、海南礦，爐頂溫度為 200176。 C 表 原料成分表 （ %） 續(xù)表 1 續(xù)表 2 。高爐使用的焦炭及噴吹的無煙煤粉，其成分如表 表 3 所列。 表 焦炭成分表（ %） 成分 TFe Mn P S Zn FeO Fe2O3 CaO 燒結(jié)礦 球團礦 海南礦 混合礦 硅石 石灰石 55． 300 成分 SiO2 MgO Al2O3 ZnO Ti TiO2 MnO2 MnO 燒結(jié)礦 球團礦 海南礦 混合礦 硅石 石灰石 成分 FeS2 FeS P2O5 CO2 H2O ∑ 燒結(jié)礦 100 球團礦 100 海南礦 100 混合礦 100 硅石 100 石灰石 100 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 18 固定碳 灰分（ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 續(xù)表 揮發(fā)分（ %） 有機物（ %） 合計 全硫 游離水 CO2 CO CH4 H2 N2 H N S 100 7． 00 表 煤粉成分表（ %） C H O N S H2O 灰分（ %） SiO2 CaO Al2O3 MgO FeO 表 元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率 元素 Fe Mn P S 生鐵 η 爐渣 181。 0 煤氣 λ 0 0 0 配料計算 。燃料帶入鐵量 Fef Fef =400（ 56/72+ 56/88） +120 56/72 =（ kg） 計算礦石用量 A A={1000 (－ )－ 100 }/ ＋ ＋ =（ kg） ［ Fe］ =（ 1645. 89 +306） （ %） 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 19 ［ P］ =（ 1645. 89 +400 62/142） /10=（ %） ［ Mn］ =1645. 89 （ %） ［ C］ ==（ %） 生鐵成分列如表 。 表 生鐵成分表 (%) Fe Si Mn P S C ∑ 礦石、燃料帶入的 CaO 量 = +400 +120 =（ kg） 礦石、燃料帶入的 SiO2 量（要扣除還原 Si 消耗的） = +400 +120 60/28 =（ kg） 硅石的有效熔劑性 硅石有效 =（ %） 硅石用量 φ =（ ） /（ ） =（ kg） 爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為 ∑ CaO=+ =（ kg） ∑ SiO2=+ =（ kg） ∑ MgO= +400 +120 + =（ kg） ∑ Al2O3 = +400 +120 + =（ kg） 渣中 MnO 量 = 71/55= (kg) 渣中 FeO 量 =% 1000 72/56=（ kg） 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 20 渣中 TiO2量 = =（ kg） 渣中 ZnO 量 = =（ kg） 每噸生鐵爐料帶入的硫量（硫負荷） ∑ S= +400 +120 =（ kg） 進入生鐵的硫量 =10 =（ kg） 進入煤氣的硫量 = =（ kg） 進入渣中的硫量 ==（ kg） 爐渣組成列入表 6。 表 爐渣組成 項 目 CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO FeO 數(shù)量 kg 成分 % 續(xù)表 1 項目 TiO2 ZnO S/2 ∑ 數(shù)量 kg 成分 % 爐渣性能校核： 爐渣實際堿度 R=爐渣脫硫之硫的分配系數(shù) Ls=2 /= 物料平衡計算 已知天津地區(qū)的年平均氣溫 176。 C 平 均相對濕度為 62% 平均大氣壓 查得在氣壓 下 12176。 C 時空氣的飽和水蒸氣壓為 ， 13176。 C時空氣的飽和水蒸氣壓為 用內(nèi)插法求出 176。 C 時空氣的飽和蒸汽壓為 +（ — ） = 相對濕度為 62%大氣壓為 101680Pa 時實際的水蒸汽壓為 101680/101325= 這時每立方米濕空氣含有水蒸氣的量為 18000/ 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 21 每立方米干風帶有的水蒸氣克數(shù)為 W＇ =（ 1— ） = 則鼓風濕度應為 ? = = 燃燒帶入的可燃碳量 Cf=400 +120 =（ kg） 假定入爐碳量的 1%與氫氣生成 CH4 生成 CH4耗碳 CCH4= =（ kg） 生鐵滲碳 CC=1000 %=（ kg） 每噸生鐵的氧化碳量 CO=－ － =（ kg） 其它因素直接還原耗碳 Cda Cda=10（ 24/28+ 12/55+ 60/62） + 12/32=（ kg） 鐵的直接還原耗碳 CdFe=% 1000 12/56=（ kg） 風口前燃燒碳量 Cb=－ － =（ kg） 風口他卻能量所占比例為 Cb/Cf=鼓風含氧量 O2b=+ = 每噸生鐵的鼓風量 Vb Vb={－ 120（ + 16/18） /32} =（ m3） 鼓風密度 ρ b= =（ kg/ m3） 每噸生鐵的鼓風質(zhì)量 Gb= =（ kg） 。 (1)CH4 VCH4=400 + （ m3） (2)H2 鼓風濕分分解的氫 = =（ m3） 燃燒帶入的氫 ={400（ +） +120（ + 16/18） } （ m3） 入爐總氫量Σ H2=+=（ m3） 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 22 生成 CH4耗氫 = 2 （ m3） 設定有 35%的氫參加還原，還原氫量 H2r= =（ m3） 進入煤氣的氫量 VH2=－ － =（ m3） 高爐中氫的還原度（假定還原氫均參與浮士體的還原） ri(H2) = 56/ = (3)CO2 礦石中帶入的 CO2= 0=0 熔劑 (硅石 )分解出的 CO2=0 焦炭帶入的 CO2=400 （ m3） 由爐料共帶入 CO2=（ m3） 高級氧化鐵還原生成的 CO2= 礦石中 MnO2還原成 MnO生成的 CO2= （ m3） 由 FeO還原成 Fe生成的 CO2=% 1000（ ） （ m3） 因還原共產(chǎn)生 CO2=++=（ m3） 煤氣中的 CO2總量 VCO2=+=（ m3） (4)CO 風口前燃燒碳生成的 CO= （ m3） 焦炭揮發(fā)分帶入的 CO=400 （ m3） 熔劑在高溫區(qū)分 解出的 CO2轉(zhuǎn)變成 CO=0 扣除間接還原消耗的 CO 后，進入煤氣中的 CO 總量為 VCO=+－ =（ m3） (5)N2 鼓風帶入的 N2= （ ） =（ m3） 焦炭、煤粉帶入的 N2={400（ +） +120 } =（ m3） 煤氣中 N2量 VN2=+=（ m3） 將上列計算結(jié)果列表 7，求出煤氣（干）總量及煤氣成分。 表 煤氣 成分表 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 23 項 目 CO2 CO H2 CH4 N2 ∑ 體積 m3 含量 % 煤氣量與鼓風量體積之比 Vg/Vb=煤氣密度 ρg={ 44+（ +） 28+ 2+16}/=(kg/m3) 每噸生鐵的煤氣質(zhì)量 Gg= =（ kg） 還原生成的 H2O= 18/=（ kg） 礦石帶入的結(jié)晶水 = =（ kg） 焦炭帶入的游離水 =400/（ ） =（ kg） 進入煤氣的 H2O 量 =++=（ kg） 礦石量 = =（ kg） 焦炭量 =[400/()] = =（ kg） 硅石量 = =（ kg） 因此，機械損失（含爐塵）量為 =（ ） +（ － ） +（ － ） =（ kg） 8，計算物料平衡誤差。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 24 表 物料平衡表 物 料 收 入 物 料 支 出 項 目 數(shù)量， kg 項 目 數(shù)量， kg 礦 石 生 鐵 焦 炭 爐 渣 煤 粉 煤 氣 硅 石 煤氣中水 鼓 風 爐 塵 總 計 總 計 物料平衡誤差： 絕對誤差 =－ =（ kg） 相對誤差 = 熱收入 由還原反應生成的 CO2 為 (m3),相當氧化成 CO2 的碳量是： Co(CO2)= 12/=(kg) 氧化成 CO 的碳量則為： Co(CO)= Co－ Co(CO2)=－ =(kg) 碳素氧化熱： Qs1= (7980 +2340 ) =(kJ) 查表可知 1200℃時，干空氣熱焓 （ ），水蒸氣熱焓 ()。每噸生鐵的風量為 ，噴吹煤粉用的壓 縮空氣數(shù)量很少 (大約 15～ 30kg/kg)，這里就不考慮了，因而鼓風帶入的物理熱為： Qs2= [ ()+ ] =(kJ) CH4生成熱： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 25 氫參加還原生成的水量 H2Or=，生成 CH4耗碳 CCH4=,這兩部分的熱量為： Qs3= (3211 +1124 16/12)=(kJ) Qs4= 270 { (+)+ (+)} =(kJ) ，爐料帶入的物理熱可忽略不計。 因此，以上各項熱收入總計為： Qs=Qs1＋ Qs2＋ Qs3＋ Qs4 =+++=(kJ) 熱支出 (1)鐵氧化物分解耗熱 礦石以硅酸鐵形態(tài)存在的 FeO 量為： FeO(硅 )= ( ＋ )＋ 400 ＋ 120－ =(kg) 以 Fe3O4形態(tài)存在的 FeO 量則為： FeO(磁 )= =(kg) 以 Fe3O4形態(tài)存在的 Fe2O3 量為： Fe2O3(磁 )= 160/72=(kg) 因此，礦石帶入的 Fe3O4數(shù)量為： Fe3O4= FeO(磁 )+ Fe2O3(磁 )= +=(kg) 礦石帶入的赤鐵礦數(shù)量為： Fe2O3(赤 ) = － 206. 71=（ kg） 因此，鐵氧化物分解耗熱： = ( + + ) =（ kJ) (2)其他氧化物分解耗熱 其它元素耗熱 Qd″=QdSi+QdMn+QdP 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 26 Si 還原耗熱： QdSi=7366%1000= Mn 還原耗 熱： QdMn=（ +10 ） = P 還原耗熱： QdP=854010= 則 Qd″= QdSi+QdMn+QdP=++= 還原總耗熱 Qd1=Qd′+Qd″=+= Qd2= 1995 =(kJ) 由于加入的是硅石，且硅石中無 CO2成分，所以此項為零，既 Qd3=0。 Qd4= (2580 +3211 120 ) =(kJ) Qd5= {620 +(620+79) } =(kJ) Qd6= 300 120=150480(kJ) Qd7= 300 1000=1254000(kJ) Qd8= 430 350 =629090(kJ) 當爐頂溫度為 200℃，查表各氣體組分的熱焓是 ( ): CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 干煤氣帶走的熱量 Qd9′=∑△ C 氣 V 氣 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 27 =（ ++++） = 煤氣中水蒸氣帶走熱量 Qd9″=[+（ + ） （ ） ]= 爐塵帶走熱量 Qd9’=200= 因此煤氣帶走熱量 Qd9=Qd9