【導(dǎo)讀】湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。題目容量為1800m3的高爐煉鐵車間設(shè)計(jì)。院（系）湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院制藥與生物工程系。專業(yè)班級(jí)冶金技術(shù)1211班。指導(dǎo)教師職稱講師

　　

【正文】 本設(shè)計(jì)采用膠帶機(jī)上料。由于高爐大型化和自動(dòng)化，膠帶上料系統(tǒng)已經(jīng)成為一種主流配置，其優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)上料，不受加減速的影響，可以大幅度提高生產(chǎn)率，更好地滿足上料要求，允許貯礦槽距離高爐較遠(yuǎn)，高爐車間布置分散，同時(shí)可以改善高爐周圍的工作環(huán)境。 8 高爐送風(fēng)系統(tǒng) 從冶煉角度看，“風(fēng)”是高爐的重要原料之一。高爐發(fā)展史充分說明，改進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)對(duì)高爐進(jìn)展有著極重要的 作業(yè)，同時(shí)風(fēng)也是強(qiáng)化高爐冶煉的最積極因素。 高爐送風(fēng)系統(tǒng)是為高爐冶煉提供足夠數(shù)量和高質(zhì)量風(fēng)的鼓風(fēng)設(shè)施。送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備主要包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、加濕或脫濕裝置、送風(fēng)管道和閥門等。 高爐鼓風(fēng)機(jī) 高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐冶煉最重要的動(dòng)力設(shè)備。它不僅直接為高爐冶煉提供所需要的氧氣，而且還要為爐內(nèi)煤氣流的運(yùn)動(dòng)克服料柱阻力提供必需的動(dòng)力。高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐的心臟。 常用的高爐鼓風(fēng)機(jī)類型有離心式、軸流式及定容式三種。 8. 2 熱風(fēng)爐設(shè)計(jì) 現(xiàn)代熱風(fēng)爐是一種蓄熱式熱交換器。現(xiàn)代高爐普遍采用蓄熱式熱風(fēng)爐，它由蓄熱室和燃燒室兩 大部分組成。其工藝流程是：首先，在熱風(fēng)爐的燃燒期內(nèi)，借助煤氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱⑿顭崾覂?nèi)的格子磚加熱。由于燃燒和送風(fēng)是間斷、交替工作的，為保證向高爐聯(lián)系供風(fēng)，每座高爐至少配備兩座熱風(fēng)爐，一般配置 3至 4座。 熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是盡量提高熱風(fēng)爐的熱效率，降低燃料消耗，提高熱風(fēng)溫度。這是高爐煉鐵技術(shù)的重要組成部分，是降低工序能耗、創(chuàng)建資源節(jié)約型企業(yè)的重要手段。 目前熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式包括內(nèi)燃式、外燃式、頂燃式和球式。 各種形式熱風(fēng)爐的重要特點(diǎn)如下： 內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，蓄熱室和燃燒室同在一個(gè)筒體的 爐殼內(nèi)，兩者由耐火隔墻分開。 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 外燃式熱風(fēng)爐，將蓄熱室和燃燒室分開，分別置于兩個(gè)筒體的爐殼內(nèi)。 頂燃式熱風(fēng)爐，也是將蓄熱室和燃燒室同置于一個(gè)筒體內(nèi)，其燃燒室設(shè)置在熱風(fēng)爐頂部。 球式熱風(fēng)爐，其結(jié)構(gòu)和頂燃式熱風(fēng)爐相同，只是耐火球代替格子磚 。 9 高爐噴吹燃料系統(tǒng) 高爐噴吹燃料主要有三類：氣體燃料、液體燃料和固體燃料。氣體燃料主要有天然煤氣和焦?fàn)t煤氣等，其中以噴吹天然氣居多。液體燃料主要有重油和焦油等。固體燃料主要有無煙煤粉、氣煤、顆粒塑料等。目前我國高爐主要噴吹無煙煤粉，有的高爐也噴吹煙煤粉和其他燃料 [3]。 富氧噴吹是強(qiáng)化高爐冶煉過程的重要技術(shù)措施之一，特別是隨著高爐噴吹燃料技術(shù)的進(jìn)步，富氧噴吹技術(shù)得到快速發(fā)展，現(xiàn)已成為提高產(chǎn)量和提高噴煤量、降低焦比以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，富氧率增加 1%，增產(chǎn)～ %，增加煤比 12～ 20 Kg/t。因此，國內(nèi)外高爐普遍應(yīng)用了富氧 噴吹 技術(shù) 。 煤粉噴煤系統(tǒng) 高爐噴吹煤粉要求煤粉固定碳含量高，灰分及硫分等有害元素少，粒度合適，成分均勻，穩(wěn)定。因此，原煤在噴吹前必須通過配煤、混勻、制煤等一系列準(zhǔn)備處理，成為合格煤粉，然后才由噴煤設(shè)施噴入高爐。 噴吹工藝流程 高爐噴煤系統(tǒng)主要由供煤系統(tǒng)、制煤系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、熱煙氣系統(tǒng)等部分組成。本設(shè)計(jì)采用中速磨制粉、并聯(lián)罐、單管直接噴吹、分配器的工藝。 工藝流程見圖 ： 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 噴吹系統(tǒng) （ 1） 噴吹工藝 1)采用高壓直接噴吹工藝。在煤粉制備站與高爐之間距離小于 300m情況下，將噴吹設(shè)施布置在制粉站的煤粉倉下面不設(shè)輸粉設(shè)施的工藝稱為直接噴吹。該種工藝簡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。另外高壓操作 高爐必須采取高壓噴吹。 2)采用三罐并列形式噴吹，避免了串罐形式倒罐時(shí)不易計(jì)量的問題，噴吹連續(xù)性好。 3)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。 4）采用 3三個(gè)噴吹罐的氮?dú)饣厥占夹g(shù)，噴吹完畢的噴吹罐內(nèi)氣體有一半回收到等待充壓的噴吹罐內(nèi)，節(jié)約了大量氮?dú)狻? 5）采用濃相噴吹技術(shù)，噴吹濃度達(dá)到 30～ 45 kg/kg，煤粉在管道內(nèi)流速為 3～5 m/s，避免了管道磨損，并且大大降低了耗氣量。 （ 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～ 3t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 mm的料面。 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～ 1000mm的距離。 （ 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，由殼體與噴咀組成，安裝在噴吹罐下面。噴嘴長度在 135～ 17 mm之間，直徑與風(fēng)量相關(guān)，在 3～ 6 mm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)。由耐熱無縫鋼管制成，直徑 15～ 25 mm之間。本設(shè)計(jì)采用斜插式。 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的燃燒行為直接影響高爐噴煤效果和高爐生產(chǎn)過程。假如噴煤量較大，而風(fēng)溫、富氧水平較低 ,煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的燃燒率較低 ,就會(huì)有大量的未燃煤粉存在。一部分未燃煤粉會(huì)隨爐頂煤氣帶出爐 外 ,隨渣鐵排出爐外，起無效作用；另一部分未燃煤粉滯留在爐內(nèi)，參加滲碳、氣化、直接還原等 ,起有效作用。但當(dāng)滯留在爐內(nèi)的未燃煤粉超過一定量時(shí)，也會(huì)起到相反的作用，如爐缸內(nèi)未燃煤粉過多，就會(huì)影響爐缸內(nèi)爐渣的透液性，引起爐缸堆積，渣中帶鐵，大量燒壞風(fēng)口、渣口，爐渣流動(dòng)性變差 ,不利于高爐出渣出鐵；如高爐上部滯留的未燃煤粉過多，就會(huì)影響整個(gè)料柱的透氣性、透液性，特別是對(duì)軟熔帶部位的透氣性影響極大，造成高爐風(fēng)壓升高，風(fēng)量降低，總差壓升高，易造成爐況難行；如大量的未燃煤粉粘于爐墻，就容易造成爐墻結(jié)厚，從而影響正常生產(chǎn)。 塑料以其質(zhì)輕、耐用、美觀、價(jià)廉等特點(diǎn) ， 取代了一大批傳統(tǒng)的材料 ,但是出乎人類預(yù)料的是 ， 恰恰是塑料的這些優(yōu)良性能制造了大量耐久不腐的塑料垃圾 。 用后丟棄的大量塑料廢棄物已成為危害環(huán)境的一大禍害 ,其主要原因就是這些塑料垃圾難以處理 ,無法使其分解并化為塵土 。 國內(nèi)傳統(tǒng)的廢舊塑料處理方式主要是通過掩埋和焚燒處理 ,會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染 。 同時(shí)也浪費(fèi)了大量的可利用資源 ，而高爐噴吹技術(shù)則是將鋼鐵工業(yè)與塑料工業(yè)有機(jī)結(jié)合 ， 綜合利用了廢舊塑料的高熱值和化學(xué)能 ， 使進(jìn)入高爐的廢塑料粒子在爐內(nèi)高溫和還原氣氛下 ， 被氣化成 H2 和 CO ,隨熱風(fēng)上升的過程中 ， 它們作為還原劑 ,將鐵礦石還原成鐵 。 該技術(shù)從根本上解決了傳統(tǒng)廢舊塑料的處理方式所帶來的嚴(yán)重的二次污染問題 ， 能夠真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目標(biāo) ,合理利用社會(huì)資源 。 國內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究和國外的實(shí)踐表明 ， 高爐噴吹廢舊塑料技術(shù)國內(nèi)尚處于實(shí)驗(yàn)室階段 ,國外己成功應(yīng)用于生產(chǎn) 。 我國既是世界上的塑料生產(chǎn)大國 ,也是鋼鐵生產(chǎn)大國 ； 既是 “ 白色污染 ” 相當(dāng)嚴(yán)重的國家 ， 又是能源非常緊張的國家 。 因此 ， 用廢舊塑料代替部分煤粉實(shí)行高爐噴吹是切實(shí)可行的 。 該技術(shù)的有效實(shí)施可以最大限度地降低環(huán)境污染 ， 實(shí)現(xiàn)社會(huì) 能源的綜合利用 ， 具有廣闊的市場前景和良好的社會(huì)效益 [10]。 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 28 10 高爐煤氣除塵系統(tǒng) 高爐冶煉生產(chǎn)大量煤氣。高爐煤氣中含有 CO、 H CH4等可燃?xì)怏w成分，其發(fā)熱值一般為 3360～ 4200 kJ/m179。，可以作為熱風(fēng)爐、燒結(jié)點(diǎn)火和鍋爐的燃料。但是，未經(jīng)除塵的高爐煤氣中含有 10～ 30 g/m179。的灰塵，如直接使用，不僅運(yùn)送時(shí)堵塞管道，而且會(huì)使熱風(fēng)爐和燃燒器等的耐火磚襯被侵蝕破壞。因此，高爐煤氣必須除塵后才能作為燃料使用 [3]。 高爐煤氣全干式布袋除塵是目前我國冶金行業(yè)重點(diǎn)推廣的具有共性和關(guān)鍵作用的 節(jié)能環(huán)保技術(shù)之一。布袋除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率高， 除塵效率一般 99%， 粉塵排放濃度可達(dá)到 10mg/Nm3 以下，甚至達(dá)到 2mg/Nm3，運(yùn)行穩(wěn)定，不受風(fēng)量波動(dòng)影響，不受粉塵比電阻值限制 [11]。較濕法除塵相比其各類性能指標(biāo)效益明顯 ,特別是增加 TRT發(fā)電量、減少運(yùn)行費(fèi)用和環(huán)境污染等方面較為突出。目現(xiàn)已成功應(yīng)用于 3000 m179。級(jí)高爐 ,并向 4000～ 5000 m179。級(jí)高爐推廣使用。 高爐煤氣沿下降管經(jīng)過重力除塵器后，再經(jīng)過溫度調(diào)整沿位于除塵箱體下側(cè)的箱體入口進(jìn)入干法布袋除塵箱體；在除塵箱體內(nèi)，由懸掛于箱體 內(nèi)部的除塵布袋外壁進(jìn)入布袋內(nèi)（過濾），灰塵被阻擋在布袋外壁；經(jīng)過布袋除塵后的干凈煤氣沿位于除塵箱體上部的箱體出口流出，進(jìn)入凈煤氣管道匯合，然后經(jīng)過減壓閥組或 TRT 機(jī)組降壓和噴水降溫后并入煤氣管網(wǎng) 。 重力除塵器殼體采用普通碳素鋼板焊接成，在重力除塵器下設(shè)螺旋清灰器，把從重力除塵器下來的灰塵經(jīng)螺旋清灰器打水旋出，出來的是灰泥，避免了揚(yáng)沙的粉塵污染。重力除塵器為圓筒形，上下部均為圓錐形，錐面水平夾角 50176。 ，以避免集灰，并有利于集灰的排出，除塵器中心煤氣導(dǎo)入為直管形中心管，由于煤氣流在管端部的流速較大，灰塵在出口 處有較大的慣性，除塵效果較好。 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 29 圖 全干式布袋煤氣除塵法 工藝流程 11 渣鐵處理系統(tǒng) 高爐冶煉中有大量高溫液態(tài)的生鐵和爐渣由高爐下部的鐵口和渣口放出。及時(shí)、合理的處理這些生鐵和爐渣是保證高爐正常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。為了搞好這些工作，必須有完好的出鐵和出渣設(shè)施及足夠的運(yùn)輸能力。 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場 風(fēng)口平臺(tái)是設(shè)置在高爐下部沿高爐爐缸四周風(fēng)口前設(shè)置的工作平臺(tái)，為了操作方便，風(fēng)口平臺(tái)一般比風(fēng)口中心線低 1150～ 1250 mm，應(yīng)該平坦并且還要留有排水坡度。其主要作用是方便高爐操作人員 窺視風(fēng)口，了解爐內(nèi)情況及布置上渣溝。 出鐵場是布置鐵溝、安裝爐前設(shè)備、進(jìn)行放渣出鐵操作的爐前平臺(tái)。大型高爐鐵口數(shù)目多時(shí)，可設(shè) 2～ 4個(gè)出鐵場，本設(shè)計(jì)的高爐設(shè)有 二 個(gè)出鐵場。 本設(shè)計(jì)風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場采用架空的結(jié)構(gòu)形式，支撐在鋼筋混凝土柱子上的預(yù)制鋼筋混凝土板，上面填充 mm厚的沙子，最上面地坪立砌一層建筑磚。 本設(shè)計(jì)風(fēng)口平臺(tái)的標(biāo)高比出鐵場的標(biāo)高要高 m，風(fēng)口平臺(tái)比風(fēng)口中心線低1250 mm，凈空寬度為 6 m。上面布置 2條上渣溝。出鐵場的位置應(yīng)與鐵口位置相適應(yīng)。其長度為 50 m，寬度為 20 m，高度保證 任何一個(gè)渣鐵溜嘴下沿不低于 5m 。出鐵場上面布置出鐵溝和下渣溝。 鐵水處理設(shè)備 高爐生產(chǎn)的鐵水主要是供給給轉(zhuǎn)爐用來煉鋼，同時(shí)還考慮煉鋼設(shè)備檢修等暫湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 30 時(shí)性生產(chǎn)能力配合不上時(shí)，將部分鐵水鑄成鐵塊；生產(chǎn)的鑄造生鐵一般要鑄成鐵塊，因此鐵水處理設(shè)備包括運(yùn)送鐵水的鐵水罐車和鑄鐵機(jī)兩種。 鐵水罐車是用普通機(jī)車牽引的特殊的鐵路車輛，由車架和鐵水罐組成，鐵水罐通過車身的兩對(duì)樞軸支撐在車架上。另外還設(shè)有被吊車吊起的樞軸，供鑄鐵時(shí)翻罐用的雙耳和小軸。鐵 水罐由鋼板焊成，罐內(nèi)砌有耐火磚襯，并在磚襯與罐殼之間填以石棉絕熱板。鐵水車可以分為兩種類型：上部敞口式和混鐵爐式。 本設(shè)計(jì)采用混鐵爐式鐵水罐。 水渣渣處理工藝 本設(shè)計(jì)采用英巴法沖渣工藝。傳統(tǒng)的水渣生產(chǎn)采用泡渣法和渣池法。其特點(diǎn)是工藝簡單，投資少，能耗低，但占地面積大，環(huán)境污染嚴(yán)重。 英巴法沖水渣工藝在國外應(yīng)用廣泛， 20世紀(jì) 80 年代末引入中國后得到了迅速推廣，在新建或改造的現(xiàn)代化大型高爐上業(yè)績卓著。其成熟性表現(xiàn)為設(shè)計(jì)和設(shè)備制造技術(shù)已臻完善，現(xiàn)代化高爐操作英巴法工藝的水渣沖制率已長期達(dá)到 95%以上(鞍鋼 10號(hào)高爐、寶鋼 3號(hào)高爐和上鋼一廠 2500 m3高爐等 )， INBA 法系統(tǒng)布置緊湊 ， 占地面積小、水系統(tǒng)完全封閉循環(huán) ， 從根本上解決了外排水的環(huán)境污染 ，利用轉(zhuǎn)鼓過濾器分離渣和水 ， 可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)性 ， 過濾效果好。水渣質(zhì)量高，環(huán)保條件好等等 [9]。 英巴法沖渣工藝 英巴法水渣處理工藝流程見圖 湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 31 圖 英巴法水渣處理工藝流程 圖 ?；に? 高爐熔渣與鐵水分離后經(jīng)熔渣溝進(jìn)入爐渣?；瘏^(qū)。水渣沖制箱噴出的高速水流使熔渣水淬冷卻，形成顆粒狀水渣。在一定的水壓力條件下，沖渣時(shí)的渣 水比大、沖渣水溫度低則水渣質(zhì)量好、沖制率高。 過濾工藝 經(jīng)?；蟮脑旌衔锝?jīng)水渣溝、水渣槽送至轉(zhuǎn)鼓過濾器內(nèi)的分配器，均勻地將渣水分配進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓過濾器。轉(zhuǎn)鼓過濾器攜帶渣水混合物旋轉(zhuǎn)濾水，至轉(zhuǎn)鼓上部時(shí)水渣落入膠帶機(jī)運(yùn)出，濾出的水進(jìn)入集水槽。濾出水中的殘?jiān)诩蹆?nèi)沉淀，經(jīng)底流泵泵至水渣溝重新過濾，集水槽上部的清水溢流進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)。渣、水均為閉路循環(huán)，在設(shè)備完好、連續(xù)沖渣的情況下，沖渣率可視為 100％。 ?；h(huán)系統(tǒng) 經(jīng)過濾的沖渣水進(jìn)入熱水池，再經(jīng)熱水泵送入冷卻塔冷卻后進(jìn)入冷水池， 粒