【正文】 煤粉噴吹系統(tǒng)是從制煤粉倉(cāng)后面到高爐煤粉噴槍間的整套設(shè)施，主要包括煤粉輸送、煤粉收集、煤粉噴吹、煤粉的分配及風(fēng)口噴吹等。 1．噴吹工藝 1) 本設(shè)計(jì)采用直接噴吹工藝：在煤粉制備站與高爐之間距離小于300情況下，將噴吹設(shè)施布置在制粉站的煤粉倉(cāng)下面不設(shè)輸粉設(shè)施的工藝稱為直接噴吹。該種工藝簡(jiǎn)化了噴吹工藝流程和設(shè)施。不僅降低了工程投資（約降低25%），而且減小了噴吹煤粉的中間環(huán)節(jié)。對(duì)噴吹易爆煤粉，可大大降低其不安全因素。 2) 本設(shè)計(jì)采用串罐噴吹：即將煤粉倉(cāng)、中間罐與噴吹罐自上而下重疊設(shè)置，串罐式噴吹罐可連續(xù)噴吹，噴吹量穩(wěn)定，設(shè)備利用率高，廠房占地面積小。 3) 本設(shè)計(jì)采用單管路噴吹：即由噴吹罐到高爐僅設(shè)一條管線稱為單管路噴吹。單管路噴吹可滿足噴吹易爆易揮發(fā)煤種的要求，是目前噴煤高爐廣泛采用的一種噴煤形式。2．噴吹設(shè)備的確定1) 噴吹罐有效容積的確定噴吹罐有效容積按向高爐連續(xù)噴吹料時(shí)的噴吹量來(lái)設(shè)計(jì)。指最低和最高料面間的容積，最低料面指在料面以下保留2～3噸煤粉的料面；最高料面指在離罐頂?shù)那蛐蔚霓D(zhuǎn)折處800～1000的料面。 可以用以下公式確定： 　　　　　　　　　　　 式中：—噴吹罐有效容積，；—倒罐周期， ， ；—小時(shí)煤粉噴吹量 ， ；—煤粉堆密度,　　設(shè)=；噴吹量 式中： — 噴煤量，= 則 =1982 則 = 2) 貯煤罐貯煤罐有效容積指大于噴煤罐，最低料面是斜閥，最高料面以上也是要留出800～100的距離。取 = 4。3．噴吹系統(tǒng)附屬設(shè)備 1) 混合器：將煤粉與壓縮空氣混合并使煤粉啟動(dòng)的設(shè)備，由殼體與噴嘴組成，安裝在噴吹罐下面。噴嘴長(zhǎng)度在135～17之間，直徑與風(fēng)量相關(guān)，在3～6之間。 2) 分配器：本設(shè)計(jì)采用盤式分配器。一座高爐使用兩個(gè)分配器，兩個(gè)分配器對(duì)稱布置于高爐兩側(cè)，噴吹主管進(jìn)入分配器前應(yīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的垂直段。 3) 噴煤槍：由混合器或經(jīng)過分配器吹送的煤粉，通過噴槍送到高爐直吹管進(jìn)入爐內(nèi)。由耐熱無(wú)縫鋼管制成，直徑15～25之間。本設(shè)計(jì)采用斜插式。 含揮發(fā)分高的煙煤粉是易燃易爆物質(zhì)，在高壓噴吹系統(tǒng)中，貯煤罐和噴煤罐又是高壓容器，一旦爆炸，破壞相當(dāng)大，因此在設(shè)計(jì)與操作中須十分注意安全。 噴吹工藝流程噴吹的工藝流程見圖：供 氣 煤粉制備原煤貯運(yùn) 　 高 爐煤粉噴吹熱煙氣 第二部分 物料平衡及熱平衡計(jì)算第10章 原始條件 原燃料條件原燃料是高爐冶煉的基礎(chǔ)。為了使高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本，就必須實(shí)行精料方針。精料是多快好省地發(fā)展冶金工業(yè)的重要技術(shù)政策。精料的主要措施有：提高鐵礦石含鐵量，增加自熔性燒結(jié)礦和球團(tuán)礦使用率，縮小粒度、篩選粉礦，減少成分波動(dòng)，以及提高原、燃料強(qiáng)度等。煉鐵所需原料包括鐵礦石（天然鐵礦石、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦）、錳礦石、熔劑及輔助原料等。原料條件見表1，高爐使用的主要燃料是焦炭。高爐噴吹用的燃料有重油、煤、天然煤氣等。計(jì)算原始數(shù)據(jù)如下：表11 燒結(jié)礦化學(xué)成分（%）試樣TFeFeOCaOMgOSiO2Al2O3SMnP燒損燒結(jié)礦球團(tuán)礦巴西礦石灰石爐塵C=焦碳灰分煤灰分表12 燃料工業(yè)分析（一）種類FCdAdVdStdH2O焦碳煤粉表13 燃料工業(yè)分析（二）揮發(fā)分CO2COCH4H2N2O2∑焦碳100煤粉100表14 預(yù)定鐵水成分（%）FeSiMnSPC另：燒結(jié)礦：球團(tuán)礦：巴西礦=70：10：20()：高爐有效容積利用系數(shù)即每晝夜生鐵的產(chǎn)量與高爐有效容積之比，即每晝夜1m179。有效容積的生鐵產(chǎn)量?？捎孟率奖硎荆? 式中 高爐有效容積利用系數(shù)，噸鐵/米3晝夜高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量，噸鐵/晝夜高爐有效容積，米3是高爐冶煉的一個(gè)重要指標(biāo)，本設(shè)計(jì) =。 （）：焦比即每晝夜焦炭消耗量與每晝夜生鐵產(chǎn)量之比，即冶煉每噸生鐵消耗焦量?？捎孟率奖硎荆? 式中 高爐焦比，千克/噸鐵 高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量，噸鐵/晝夜高爐每晝夜消耗焦炭量，千克/晝夜焦比可根據(jù)設(shè)計(jì)采用的原燃料、風(fēng)溫、設(shè)備、操作等條件與實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行全面分析比較和計(jì)算確定。當(dāng)高爐采用噴吹燃料時(shí)，計(jì)算叫必須考慮噴吹物的焦炭置換量。 本設(shè)計(jì)的焦比為350 。3. 煤比（）：冶煉每噸生鐵消耗的煤粉為煤比。本設(shè)計(jì)煤比為170 。4. 冶煉強(qiáng)度（）和燃燒強(qiáng)度（）：高爐冶煉強(qiáng)度是每晝夜1有效容積燃燒的焦炭量,即高爐每晝夜焦炭消耗量與的比值,本設(shè)計(jì) = 。燃燒強(qiáng)度既每小時(shí)每爐缸截面積所燃燒的焦炭數(shù)量。本設(shè)計(jì) = 。5. 爐塵重量：20kg6. 鼓風(fēng)濕度：%7. 爐渣堿度：R=8. 還原度：rd=第11章 工藝計(jì)算 配料計(jì)算 (%)表24 元素分配FeMnPS生鐵爐渣煤氣 原燃料的消耗設(shè)生產(chǎn)每噸生鐵所用的復(fù)合礦和石灰石分別為、鐵，其中:焦比350，煤比170，當(dāng)?shù)赜捎陬I(lǐng)?？諝鉂穸葹?%，經(jīng)過脫濕鼓風(fēng)，%，%，燒結(jié)礦：球團(tuán)礦：巴西礦=70：10：20，爐頂溫度180℃，風(fēng)溫1120℃.直接還原度=，爐塵發(fā)生量20。根據(jù)全Fe平衡方程得：Fe鐵+ Fe渣＝ Fe礦+Fe焦+ Fe煤+ Fe熔劑 Fe塵＋＋20＝ ＋ 350＋170 + 根據(jù)堿度的平衡： CaO礦+ CaO焦+ CaO 煤+CaO熔劑 CaO塵R＝————————————————————— SiO2礦+ SiO2焦+ SiO2 煤+ SiO2熔劑 SiO2塵 SiO2還 聯(lián)立兩式得：X= Y=則，，1) CaO量：GCaO渣=CaO礦+CaO焦+CaO煤+CaO熔劑－CaO塵 =++350+170－20 =2) SiO2量：GSiO2量=SiO2礦+SiO2熔劑+SiO2焦+SiO2煤－SiO2塵－SiO2還=++350+170－20－ =3) FeO量：GFeO渣= Fe渣 = =4) MgO量：GMgO渣=MgO礦+MgO熔劑+MgO焦+MgO煤－MgO塵=++350+170－20 =5) Al2O3量：G Al2O3渣=Al2O3礦+Al2O3熔劑+Al2O3焦+Al2O3煤－Al2O3塵=++350+170 －20 =6) MnO量：GMnO渣=(MnO礦－MnO塵)=(－20) =7) 爐渣S含量進(jìn)入高爐的S：S礦+S焦+S煤=+350+170=進(jìn)入爐塵的S：20=進(jìn)入煤氣的S：=進(jìn)入生鐵的S：進(jìn)入爐渣的S：GS渣=－－－ =計(jì)算結(jié)果如下表24 爐渣成分CaOSiO2FeOMgOAl2O3MnOS/2Σ重量(kg/t)配比(%)100需要矯正的：[Mn]= = [P]=(－20) =則 [C]=100－－－－－= 不需矯正的：[S]=% [Si]=% [Fe]=%（si含量代表了爐缸區(qū)的溫度，若si含量改變，則溫度改變，所以不需矯正。S的含量代表 了生鐵的指標(biāo)，若改變?cè)跎F的質(zhì)量則改變，故不能矯正。）表25 生鐵成分表(%)PSMnFeCSi重量% 物料平衡 風(fēng)量的計(jì)算C燃=C焦+C煤C直－C生鐵－CCH4－C塵 =350+170－1000%－%(350+170)－20－[ + + + ] =鼓風(fēng)含氧VO2= = O2=(1－f)+ =(1－)+=則V風(fēng)= = m3G風(fēng)=V風(fēng)γ空氣== 爐頂煤氣成分的計(jì)算1) H2風(fēng)口燃燒：=V風(fēng)= = m3焦炭和煤粉的揮發(fā)：V H2=(350+170) = m3 生成CH4: V H2=(350+170% 2 m3 參加還原（參加還原的氫量為總量的40%）V H2=（+）40%= m3煤氣中的H2量：V H2=+－－= m32) CO2Fe2O3+2CO →2FeO+2CO2Fe2O3 →Fe3O4 →FeO：VCO2=(+) = FeO →Fe：VCO2= (1－－γH2) FeO + H2=Fe+H2O 72 γH2 72 求得γH2=∴VCO2= = (1－－= 熔劑CaCO3 →CaO：VCO2= = 焦中：VCO2=350 = 煤中：VCO2=170 = m3 進(jìn)入煤氣中的CO2量: VCO2=++++= m3 3) CO直接還原：VCO=C直 =[ + + + ] = = 風(fēng)口燃燒生成：VCO= = m3 焦中：VCO=350 = m3 煤中：VCO=170 = m3 間接還原量：VCO=+= m3 進(jìn)入煤氣CO量: VCO =+++－= 4) N2鼓風(fēng)帶入：VN2=V風(fēng)(1－)=(1－)= m3 焦炭和煤粉的揮發(fā)分：VN2=（350+170） = m3 進(jìn)入煤氣中的N2量: VN2=+= 5) CH4風(fēng)口燃燒：VCH4=(370+170）% = m3 焦中：VCH4=350 = m3 煤中：VCH4=170 = m3 進(jìn)入煤氣的CH4量：VCH4=++= m3 表26 爐頂煤氣成分表品種CO2CON2H2CH4ΣV/ m3%煤氣重度： g= =G煤氣== kg 物料平衡表的編制表27物料平衡編制表收入平衡數(shù)量支出平衡數(shù)量礦石爐渣熔劑煤氣焦碳350爐塵20煤粉170鐵水1000風(fēng)量水汽 總計(jì)總計(jì)絕對(duì)誤差相對(duì)誤差%%,所以計(jì)算合理 熱平衡計(jì)算 熱收入的計(jì)算1) 碳的氧化放熱（1 m3 ； 1 m3 ）Q=(－－)+(+)=2) 熱風(fēng)帶入熱量（1100oC，98%帶入能量，2%噴煤粉）Q=(V風(fēng)Cp風(fēng)+VH2OCpH2O) t風(fēng) =[98%x(1－%)+%]1120=3) H2氧化放熱（1 m3 ）Q==4) 成渣熱（熔劑）CaO、MgO（）Q=(+)=5) 爐料的物理熱（25℃kg）Q=(25－0)=總的熱收入為：Q總=++++= 熱支出的計(jì)算 1) 氧化物分解放熱①20％ 以2FeOSiO2存在 , 80％ 以Fe3O4形式存在. 以2FeOSiO2 狀態(tài)存在：FeO=＋350＋170= 以Fe3O4 狀態(tài)存在： FeO== Fe2O3＝ =Fe3O4= +＝游離狀態(tài)： Fe2O3＝＋－= 查表得，分解1kg2FeOSiO2 消耗耗熱量 ； ； 分解1kg 。Q＝＋＋= ②Mn、Si、P的分解。Q＝＋＋=氧化物分解Q總=＋=2) 脫硫吸熱；MgO脫除1kgS耗熱 KJ/Kg； KJ/Kg； KJ/Kg這幾項(xiàng)的平均值為： KJ/Kg Q＝＝3) 碳酸鹽的分解吸熱主要考慮熔劑中的CaCO3和MgCO3，1kg 。Q＝＋673=4) 水的分解熱水由鼓