【導讀】年處理50萬噸難選礦。直接還原-選別工程。江蘇冶金設計院有限公司。北京神霧熱能技術有限公司研究院。二〇〇八年十二月。參加編制主要人員名單。專業(yè)名稱設計人審核人主任工程師。機運陳思王正剛劉安治。鐵前吳龍忠周斌夏林。設備堵盤華余幼民楊立生。燃氣王東方何建平耿新萍。通風紀子純朱申何建平。熱力馬利華耿新萍何建平。總圖劉斌楊妙珍蘇根榮。電氣陳少燕丁建寧卞國成。儀表徐青聶英權(quán)崔鳳。建筑虞和剛郭建平林萍。結(jié)構(gòu)王玉輝呂揚。能源王正剛韋春丹吳龍忠。環(huán)保范彩鳳顧元華許宇興。安全衛(wèi)生吳龍忠周斌夏林。消防林子棟錢國祥顧元華。投資咨詢徐寧峰張子平李素珍

　　

【正文】 還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 20 堆 場一 次 篩 分 機圓 錐 破 碎 機配 料 礦 槽顎 式 破 碎 機高 壓 輥 磨 機二 次 篩 分 機 圖 41 鐵礦石加工工藝流程 破碎最終產(chǎn)品粒度為 3mm。 . 還原煤和添加劑 A 加工 . 生產(chǎn)工藝流程 (1) 還原煤或添加劑 A 卸入 地下受礦槽； (2) 通過手動給礦閥將外還原煤或添加劑 A送到振動篩分機預篩分，篩下物去配料礦槽； (3) 篩上物去錘式破碎機破碎，破碎后返回振動篩分機； (4) 生產(chǎn)中注意兩個地下受礦槽，兩套破碎篩分，兩個配料礦槽不要錯料。 工藝流程圖如下： 年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 21 堆 場手 動 給 礦 閥倉 壁 振 動 器振 動 篩 分 機錘 式 破 碎 機受 料 礦 槽配 料 礦 槽 圖 42 還原煤和添加劑 A 加工生產(chǎn)工藝流程 . 生產(chǎn)能力與工作制度 破碎生產(chǎn)能力： 50 萬 t/a 工作制度：年作業(yè) 300 天 ， 2 班 /天 ， 6 小時 /班 . 主要設備選擇 . 主要設備選擇的原則 1)、主要工藝設備的選型遵循 “技術先進，運行可靠，易操作，維護簡單，性能指標穩(wěn)定，低能耗，立足選擇國內(nèi)、外標準節(jié)能設備，降低選廠生產(chǎn)成本 ”的原則。適當考慮設備大型化和關鍵作業(yè)采用自動控制，裝備水平達到國內(nèi)先進水平。 2)、安全環(huán)保遵循 “三同時 ”原則。 . 主要 破碎 設備 選擇 表 44 原料加工主要設備 設備名稱 型號或能力 單位 數(shù)量 系統(tǒng) 備注 顎式破碎機 C100 臺 1 鐵礦石加工 圓錐破碎機 HP4 臺 1 鐵礦石加工 年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 22 設備名稱 型號或能力 單位 數(shù)量 系統(tǒng) 備注 圓振動篩 2YA2460 臺 1 鐵礦石加工 直線振動篩 臺 2 鐵礦石加工 高壓輥磨機 GM10063 臺 2 鐵礦石加工 振動篩分機 100t/h 臺 2 還原煤、添加劑 A 加工 還原煤、添加劑 A 各用 1 臺 錘式破碎機 50t/h 臺 2 . 受料倉 參數(shù) 表 45 鐵礦石、 還原煤和添加劑 A 加工礦槽參數(shù) 名稱 儲位數(shù) 量 /個 有效容 積 /m3 堆密度 /tm3 儲料能力 /t 用量 th1 儲料時 間 /h 單 總 鐵礦石地下受料倉 1 48 108 108 還原劑地下 受料倉 1 30 18 18 添加劑 A 地下 受料倉 1 30 48 48 . 廠房布置 廠房由受料礦槽、破碎車間、篩分車間、轉(zhuǎn)運站、磨礦車間組成。整個 系 統(tǒng) 平地而建，各建筑物相對集中，車間內(nèi)部設備配置力求合理、緊湊。 詳見工程總平面布置圖。 年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 23 5. 轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝 . 生產(chǎn)規(guī)模 年產(chǎn)直接還原鐵 萬噸，預計成分見表 31。 表 51 直接還原鐵預計成分 成分 TFe C P S SiO2 Al2O3 CaO MgO 含量 /% 2 . 鐵礦石 成分 表 52 鐵礦石 成分 成分 TFe P S C SiO2 Al2O3 CaO MgO 含量 /% . 原料消耗 表 53 轉(zhuǎn)底爐直接還原原料消耗 名稱 消耗 年 小時 鐵礦石 500000 還原用褐煤 75000 煤制氣原料煙煤 50000 添加劑 A 75000 添加劑 B 500 合計 700500 . 生產(chǎn)工藝流程 工藝流程概述為：還原煤和添加劑 A 加工，配料混合，潤磨，轉(zhuǎn)底爐還原，還原產(chǎn)品 冷卻 。 . 配料混合 . 生產(chǎn)工藝流程 添加劑 B 單獨外購成品，人工加入添加劑 B 漏斗。 來自鐵礦石 加工系統(tǒng)的礦粉，來自還原煤與添加劑 A 加工系統(tǒng)年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 24 的還原煤與添加劑 A，以及添加劑 B，按照生產(chǎn)要求， 按比例 配料 后 ，進入混合機完成混勻作業(yè)。 混勻后的混合料進入轉(zhuǎn)底爐還原。 4 x 2 5 0 m 3 配 料 礦 槽鐵 礦還 原 煤 添 加 劑 A混 合 機轉(zhuǎn) 底 爐添 加 劑 B 圖 51 配料混合生產(chǎn)工藝流程 . 配 料 槽參數(shù) 表 54 配料礦槽參數(shù) 名稱名稱 儲位數(shù) 量 /個 有效容 積 /m3 堆密度 /tm3 儲料能力 /t 用量/th1 儲料時 間 /h 單 總 鐵礦石 配料槽 2 250 400 800 還原劑配料槽 1 250 150 150 添加劑 A 配料槽 1 250 400 400 添加劑 B 漏斗 1 4 . 設備選型計算 (1) 配料設備 表 55 配料設備參數(shù) 名稱 設備數(shù) 量 /臺 款式 給料能力 /th1 工作制度 鐵礦石 配料礦槽 2 定量圓盤給料機 3194 二開一，連續(xù)，可開動率 % 還原用褐煤配料礦槽 1 定量皮帶給料機 514 連續(xù)，可開動率% 添加劑 A 配料礦槽 1 定量皮帶給料機 514 連續(xù)，可開動率% 添加劑 B 配料礦槽 1 減量秤 3194kg/h 連續(xù)，可開動率% (2) 混合機 年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 25 表 56 混合機參數(shù) 項目 單位 指標 備注 處理能力 t/h 120 可開動率 % 96 烘干機內(nèi)徑 m 烘干機長度 m 18 傾斜度 % 5 填充率 % 驅(qū)動功率 kW 110 混合時間 s 360 . 轉(zhuǎn)底爐還原 轉(zhuǎn)底爐的工 藝過程為：裝料 —加熱升溫 —還原 —冷卻 —出料。然后送到還原產(chǎn)品分選系統(tǒng)。 從原料準備系統(tǒng)輸送來的均勻混合 物料 進入轉(zhuǎn)底爐裝料口上部的料倉，通過設在料倉卸料口的閥門及給料裝置，向爐內(nèi)供料，根據(jù)爐底轉(zhuǎn)動速度自動控制料的流量，滿足連續(xù)均勻布料的要求。料層在爐底上鋪 ~40mm。 轉(zhuǎn)底爐的爐底勻速轉(zhuǎn)動，載著布在爐底上的 物料 依次經(jīng)過各個區(qū)段。通過調(diào)節(jié)爐底轉(zhuǎn)動速度，可以改變 物料 在爐內(nèi)停留還原的時間。物料 在爐內(nèi)的還原時間 ~30min。 轉(zhuǎn)底爐圓環(huán)爐膛劃分為裝料區(qū)、還原區(qū)、冷卻區(qū)和出料區(qū)。 物料隨爐底旋轉(zhuǎn)，經(jīng)歷上述各區(qū)后完成還原過 程。 為了實現(xiàn)快速還原，還原區(qū)必須提供高溫條件，設計還原溫度達到 1200℃ 。為保護出料設備，完成還原的高溫 物料 在爐內(nèi)被冷卻到~900℃ 出爐。 由設于爐底上方的螺旋出料機將 直接還原鐵 連續(xù)排出，經(jīng)由轉(zhuǎn)底爐的卸料口及與其連接的導管，送至冷卻水槽進行冷卻后送 選別 工年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 26 序。 在爐內(nèi)各區(qū)，安裝在爐膛兩側(cè)的燒嘴燃燒煤氣，另外補風噴嘴吹入空氣使還原反應釋出的 CO燃燒，為 物料 升溫和還原反應提供熱量。在還原區(qū)通過調(diào)節(jié)燒嘴的煤氣量和空氣量控制爐內(nèi)氣氛，以達到最佳的還原條件。隨著還原過程的不斷進行，鐵氧化物處在一個被 C0 還原氣體包圍的 氛圍下而逐漸被還原。 物料在加熱升溫過程中，隨著溫度繼續(xù)升高，還原反應加劇進行。在還原性氣氛下，煤中碳與粉礦中的氧結(jié)合生成 CO 游離出來，一部分快速與粉礦中鐵元素進行還原反應，另一部分參與燃燒，放出大量熱量。析出 CO 燃燒釋放的熱量，滿足爐子大部分熱量需求。 . 轉(zhuǎn)底爐設備 . 轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)能力 轉(zhuǎn)底爐按年處理粉礦產(chǎn)量為 50 萬 t，年工作時間 8000 小時計算。設計處理 混合物料 能力：按平均小時產(chǎn)量為 70t/h 考慮。 . 轉(zhuǎn)底爐基本尺寸 表 57 轉(zhuǎn)底爐基本尺寸 項目 單位 參數(shù) 爐子中心直徑 mm 45000 爐膛外徑 mm 520xx 爐膛內(nèi)徑 mm 38000 爐膛寬度 mm 7000 爐膛高度 mm 1500 . 轉(zhuǎn)底爐爐體結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)底爐爐體由固定的內(nèi)外環(huán)形爐墻、爐頂和轉(zhuǎn)動爐底組成。爐墻、年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 27 爐頂由爐體鋼結(jié)構(gòu)支承，爐底耐火材料砌在轉(zhuǎn)底機械的鋼結(jié)構(gòu)底盤上。 爐體鋼結(jié)構(gòu)由立柱、側(cè)墻鋼板和爐頂橫梁等部分組成。爐體鋼結(jié)構(gòu)承載爐墻爐頂全部耐火材料的荷重，同時承載安裝在爐體上的燒嘴、管道及其他附屬設備的荷重，因此鋼結(jié)構(gòu)要足夠堅固。 爐頂采用特殊耐火澆 注料整體澆注。爐墻采用復合內(nèi)襯整體澆注結(jié)構(gòu)。爐底工作層采用抗渣澆注料，次工作層和隔熱層采用耐火磚、隔熱磚等材料。 在兩側(cè)爐墻上安裝燒嘴和補風噴嘴。在冷卻區(qū)設水冷裝置。 轉(zhuǎn)動爐底與內(nèi)、外固定爐墻之間留有環(huán)縫，外環(huán)縫寬度大于內(nèi)環(huán)縫寬度，以滿足爐底熱膨脹的需要。內(nèi)外環(huán)縫用水封槽密封。 爐頂下料口、出料滑口、冷卻區(qū)的冷卻裝置、出料機保護罩等都是采用北京神霧公司研發(fā)的特殊結(jié)構(gòu)。 . 轉(zhuǎn)底爐供熱燃燒系統(tǒng) . 概述 蓄熱式 直接還原轉(zhuǎn)底爐既有外供燃料的燃燒，又有析出 CO 的燃燒，因此爐子布置有燃燒煤氣的燒嘴和給 CO 燃燒供空氣的風口。 在高溫還原區(qū)，要形成有特定要求的還原性氣氛，即 CO 與 CO2的比例要控制在一定范圍內(nèi)。 本工程外供燃料采用冷潔發(fā)生爐煤氣，煤氣熱值 。為了使爐溫達到 1200℃ 以上的要求，將助燃空氣預熱到高溫。助燃空氣由安裝在煙道里的換熱器預熱。燃燒器采用調(diào)焰燒嘴。 年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 28 . 燃燒系統(tǒng)流程 (1)煤氣流程 煤氣從煤氣接點連接轉(zhuǎn)底爐煤氣總管，總管設置硬密封蝶閥、盲板閥和快速切斷閥。由煤氣總管分出支管，分別接到各供熱區(qū)域，再分送到各個燒嘴。每條支管安裝流量測量裝置和 流量調(diào)節(jié)閥。每個燒嘴的煤氣管上安裝手動硬密封蝶閥。 (2)空氣流程 助燃空氣由鼓風機供給。設置 3 臺鼓風機，兩用一備。 從鼓風機出來助燃空氣進入換熱器預熱，空氣預熱到 450℃ 以上。 從換熱器出口側(cè)的熱風總管分支管，接至各供熱段的后分送到燒嘴。 支管上安裝流量測量裝置和流量調(diào)節(jié)閥。每個燒嘴和每個噴風口的空氣管上安裝手動空氣蝶閥和波紋膨脹節(jié)。 . 排煙系統(tǒng)流程 爐內(nèi)所有煙氣從預熱區(qū)爐頂煙道排出，煙氣排放溫度約 1000℃ 。 煙氣出爐后先經(jīng)過沉降室，將粉塵沉降后由沉降室出口接至輻射換熱器煙氣入口，在輻射換熱器前摻入冷空氣 將煙氣溫度降低到適應輻射換熱器的使用溫度。煙氣經(jīng)輻射換熱器后溫度降至 ~750℃ 后送余熱鍋爐回收熱量 及 于發(fā)電。 換熱器后設煙道閘板，用于調(diào)節(jié)爐壓。 . 輻射換熱器 由于爐尾排煙含大量粉塵，采用普通的鋼管換熱器易出現(xiàn)堵塞，年處理 50 萬噸難選礦 直接還原 選別工程 可行性研究報告 江蘇省冶金設計院有限公司 北京神霧熱能技術有限公司研究院 29 因此所有助燃空氣由輻射式空氣換熱器進行預熱?？諝忸A熱溫度＞450℃ 。 輻射式空氣換熱器由內(nèi)筒、外筒、導向片和風環(huán)等部分組成，煙氣從筒中間通過，被預熱空氣從內(nèi)、外筒之間的環(huán)縫中通過，由于空氣通過環(huán)縫流速很高，在內(nèi)筒外壁焊接螺旋導向形肋片，起到增加傳熱效果的作用。 . 轉(zhuǎn)底爐附屬機械設備 轉(zhuǎn)底爐機械設備主 要有：裝料機、轉(zhuǎn)底機械、出料機、潤滑系統(tǒng)等。 . 裝料機 裝料機用于承接皮帶輸送機送來的粉礦并均勻地將其散布在轉(zhuǎn)底上。 裝料機由配料皮帶機、儲料倉、布料滑槽、收集螺旋機四部分組成。 配料皮帶機：用于承接皮帶輸送機送來的還原料，并將其按需分配至儲料倉。 儲料倉：用于承接皮帶輸送機送來的還原料，倉下設有 7個出料口，料口用鱷口閥封閉，調(diào)