【正文】 ............................................................................................................................................. 39 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 緒論 高爐煉鐵 概述 高爐結(jié)構(gòu) 高爐是一種豎式的反應(yīng)爐。 關(guān)鍵詞 ： 高爐；煉鐵 工藝計算 ；設(shè)計； 煤氣處理 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計 II Abstract Blast furnace ironmaking was the traditional ironmaking craft, also was one of the most important link in ferrous metallurgy, it played a decisive role in national economic construction. With the vigorous development of the steel industry and more and more strict requirement of energy conservation and environmental protection requirement, the BF became maximization gradually. A large scale BF plant which had annual output of 3 million tons of pig iron was designed in this thesis, design content includeed material balance and thermal equilibrium calculation, determination of BF profile, selection of lining and cooling equipment for each part of BF and design of taphole. In addition, the gas processing sytem which was one of the BF subsidiary system was designed. The ironmaking plant of this thesis has two 2162m179。 本設(shè)計的高爐車間共有容積 2162m179。 本論文 對 年產(chǎn) 300 萬噸生鐵 大型 高爐 車間 進行了 設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括煉鐵 物料平衡和熱平衡 計算 、高爐爐型 確定 、高爐各部位爐襯 、爐體冷卻設(shè)備的選擇 和 風口的設(shè)計。江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 I 年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計 摘要 高爐煉鐵是傳統(tǒng)的煉鐵工藝， 也是鋼鐵冶金過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，在 國民經(jīng)濟建設(shè)中起著舉足輕重的作用 。 隨著鋼鐵行業(yè)的蓬勃發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的日益嚴格，高爐爐型逐漸走向大型化。此外，還就高爐附屬系統(tǒng)的煤氣除塵處理系統(tǒng)進行了設(shè)計。的大型高爐兩座，高爐車間按并列式布置。 BF, they were layouted side by side. Key words:blast furnace； Ironmaking process calculation； design； gas processing 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 III 目 錄 2021 年 4 月 17 日 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽?，F(xiàn)代高爐內(nèi)型一般由圓柱體和截頭圓錐體組成，由下而上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段。 圖 11 高爐的結(jié)構(gòu) 1爐底耐 火材料； 2爐殼； 3生產(chǎn)后爐內(nèi)磚襯侵蝕線； 4爐喉鋼磚； 5煤氣導(dǎo)出管； 6爐體夸襯； 7帶凸臺鑲磚冷卻壁； 8鑲磚冷卻壁； 9爐底碳磚； 10爐底水冷管； 11光面冷卻壁； 12耐熱基墩； 13基座 高爐煉鐵原理及工藝流程示意圖 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風口吹進熱風（ 1000～ 1300℃ ），噴入油、煤或天然氣等燃料。在高溫下，趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計 2 焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。 圖 12 高爐煉鐵工藝流程示意圖 高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟技術(shù)指標 高爐有效容積利用系 數(shù) （ η） 指 高爐 每立方米有效容積一晝夜生產(chǎn)合格鐵水的噸數(shù) ， 單位為 t/(m3?d)。小型高爐利用系數(shù)可達～ ，大型高爐一般為 ~。 先進 高爐焦比為 380～ 400公斤 /噸生鐵。 tkgk 晝夜合格生鐵產(chǎn)量晝夜干焦消耗量焦比 ? 修改后 燃料比 (i) 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 ， 單位為kg/tFe。此時燃料比等于焦比加煤比加油比。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€重要指標。 uVtI 高爐有效容積每晝夜燃料的干焦量高爐冶鐵強度 ?修改后 休風率 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 休風時間占全年日歷時間的百分數(shù)。 %100?? 規(guī)定工作時間 休風時間休風率 生鐵合格率 化學(xué)成分符合規(guī)定要求的生鐵量占全部生鐵產(chǎn)量的百分數(shù)，是評價高爐優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要指標。 高爐爐型發(fā)展趨勢 高爐的爐型隨著高爐精料性能，冶煉工藝，高爐容積，爐襯結(jié)構(gòu)，冷卻形式的發(fā)展而演變，高爐設(shè)計的理念也隨著科學(xué)技術(shù)的進步和生產(chǎn)實踐的進展而更新。較小的爐身角有利于受熱膨脹后爐料下降，較小的爐腹角有利于煤氣流的均勻分布，減小 對爐腹生成渣皮的沖刷，保護爐腹冷卻壁，延長其壽命。同時較深的死鐵層可多貯存鐵水，保證爐缸有充足的熱量儲備，穩(wěn)定鐵水的溫度和成分?？杀ＷC風口前有足夠的風口回旋區(qū)，有利于煤粉的充分燃燒及改善高爐下部中心的透氣性，有利于改善氣體動力學(xué)條件。高爐煉鐵設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則有； 合法性。 客觀性。 先進性。 經(jīng)濟性。 綜合性。 發(fā)展遠景。 安全和環(huán)保。 標準化。 美學(xué)原則。在場內(nèi)應(yīng)具有排列美觀，色彩明快，安全宜人的環(huán)境，以減少疲乏和提高 勞動生產(chǎn)率。對于煉鐵設(shè)計的工藝計算，燃料的用量是預(yù)先確定的，是已知的量，配料計算的主要任務(wù)，就是求出在滿足爐渣堿度要求條件下，冶煉規(guī)定成分生鐵所需要的礦石、熔劑數(shù)量。 配料計算的目的 配料計算的目的，在于根據(jù)已知的原料條件和冶煉要求來決定礦石和熔劑的用量，以配制合適的爐渣成分和獲得合格的生鐵。各礦物成分及混合礦成分 見表 21。 設(shè)計中需要的各種成 分如以下 各 表所示。 濕焦比（ 1t 生鐵）為 420kg/t 煤粉噴吹量（ 1t 生鐵）為 180kg/t 碎鐵使用量（ 1t 生鐵）為 40kg/t 選擇爐渣堿度 w(CaO)/w(SiO2)= 冶煉強度 I=(m3?d) 熱風溫度 t=1100℃ ,鼓風濕度 ф =% 爐頂煤氣溫度 =200℃ 爐塵吹出量為 (1t 生鐵）為 40kg/t 直接還原度 rd= 焦炭與噴吹燃料中總碳量的 1%和 H2 生成 CH4 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石的需求量 焦炭帶入的鐵量 ()jmFe Fe2O3 ~ 2Fe x 故 :x= FeO ~ Fe y 故： y= 所以，焦炭帶入的鐵量 jFem )( = 42 0 ( 1 0. 03 2) 0. 12 9 ( 0. 00 61 6 0. 07 35 ) 4. 19 ( )kg? 創(chuàng) += 礦石的需求量 kQ = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )()t z a c h M j m ekm F e m F e m F e m F e m F e m F em F e+ + 式中 kQ —礦石的需求量（ 1t 生鐵）， kg\t； tFem )( — 進入生鐵的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； zaFem )( — 進入爐渣的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； chFem )( — 進入爐塵的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； MFem )( — 碎鐵帶入的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； jFem )( — 焦炭帶入的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； meFem )( — 煤粉帶入的鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； kFem )( — 礦石含鐵量（ 1t 生鐵）， kg\t； 其中， meFem )( 的計算方法如下： 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計 8 Fe2O3 ~ 2Fe x 故 :x= FeO ~ Fe y 故： y= 根據(jù)以上計算 meFem )( =180 ( ) += 所以 kQ = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )()t z a c h M j m ekm F e m F e m F e m F e m F e m F em F e+ + = .5 945 .5 40 452 40 + ? ? ? 1626( )kg= 根據(jù) CaO 的平衡求石灰石用量 表 211 溶劑的成分表 成分 P S CaO MgO SiO2 Al2O3 P2O5 燒損 Σ 質(zhì)量分數(shù) / % 100 根據(jù) CaO 的平衡求石灰石用量 ，本設(shè)計的堿度 w(CaO)/w(SiO2)=。 在計算時要考慮機械損失，一般原燃料的機械損失和生鐵原料實際消耗量分別列于表212 和表 213。 表 214 爐渣成分與 數(shù)量 化學(xué)成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S 合計 CaO / SiO2 CaO +MgO / SiO2 質(zhì)量 / kg 質(zhì)量分數(shù)/ % 49． 83 100 最終生鐵成分計算 生鐵含 P 量的計算 %1 0 01 0 0 0 )()(1 4 262)()(][ ?????? chljk PmPmPmPmPw %0 3 4 1 0 0 00 0 0 0 0 1 1 0 0 0142620 0 3 2 9 )(4200 0 0 1 6 2 6????????????? 式中 tPw][ — 生鐵含 P 量， %； kPm][ — 礦石帶入的磷量 （ 1t 生鐵）， kg\t； jPm][ — 焦炭 帶入的磷量 （ 1t 生鐵）， kg\t； LPm][ — 溶劑 帶入的磷量 （ 1t 生鐵）， kg\t； chPm ][ — 爐塵 帶出的量 （ 1t 生鐵）， kg\t。 %10001007155)(][ ???zaMn OmMnw 5 5 1 0 08 .5 9 %7 1 1 0 0 00 .6 6 5 %= 創(chuàng)=（ 后補了 %） 生鐵含 Fe 量為 % 趙紫平：年產(chǎn) 300 萬噸生鐵高爐設(shè)計 12 生鐵含 C 的計算。