【正文】 9。 1 高爐爐體結構技術的進步 高爐爐體結構中，兩方面的進步是顯著的。同時，我國的銅冷卻避及傳統(tǒng)的球磨鑄鐵冷卻壁都具有世界先進水平。首鋼自主設計研制的無料鐘爐頂設備經(jīng)歷了 20多年的創(chuàng)新發(fā)展歷程 ,結合大型高爐生產(chǎn)技術的進步 ,在已有技術的基礎上不斷優(yōu)化創(chuàng)新 ,攻克了大型高爐無料鐘爐頂布料裝置、齒輪箱冷卻、設備工作可靠性及設備使用壽命等關鍵性技術難題 ,成為中國自主設計制造全部實現(xiàn)國產(chǎn)化并具有核心競爭力的關鍵技術裝備。 20xx年 1月 ,中國自主開發(fā)的高爐煤氣全干式低壓脈沖布袋除塵技術在遷鋼 2號高爐 (2650m179。 研究開發(fā)助燃空氣高溫預熱技術 近年來 我國 高爐風溫水平有了提高，多數(shù)在 1100～ 1150℃左右， 日本、歐洲及中國寶鋼的高爐風溫達到 1250℃。 2 其 原理是 :設置兩座助燃空氣高溫預熱爐 ,通過燃燒低熱值的高爐煤氣將預熱爐加熱后 ,再用來預熱熱風爐使用的助燃 空氣。由于提高了助燃空氣、煤氣的物理熱 ,使熱風爐拱頂溫度也相應提高 ,從而可以有效地提高送風溫度。我國現(xiàn)有 870多家鋼鐵企業(yè)，擁有 1300多座高爐。以上容積的高爐只有 167多 座，平均爐容只有 570m179。 另外 我國燒結機、焦爐、高 爐的裝備容積偏小且數(shù)量太多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定和能耗高，企業(yè)效益受到影響。我國與國際先進水平的熱風溫度差距在 100℃ 左右 ,是我國煉鐵技術指標中與國際差距最大的地方。熱風溫度是廉價的能源，這是用 45%高爐煤氣換來的 ,是降低煉鐵燃料比的工作重點 。所以說，煉鐵工序要承擔聯(lián)合企業(yè)的節(jié)能降耗、降成本、實現(xiàn)環(huán)境友好的重任。 精料技術 的 提高 高爐煉鐵應當以精料為基礎，精料技術水平對高爐煉鐵的影響率占 70%，高爐操作占 10%，設備影響占 10%，管理水平占 5%，外界因素（包括上下工序，運輸和動力 )占 5%。 開發(fā)非高爐煉鐵 技 術裝備，促進煉鐵技術的發(fā)展 目前非高爐煉鐵技術有了較大的發(fā)展，但是仍然競爭不過高爐煉鐵，是煉鐵技術 的發(fā)展方向，應以予以高度重視，有條件的鋼鐵企業(yè)可進行研究、試驗。 3對于煉鐵設計的工藝計算，燃料的用量是預先確定的，是已知的量，配料計算的主要任務，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。因 此，應該先確定元素在原料存在的形態(tài)，然后進行核算， 使總和為 100%。調(diào)整幅度不大時，以 調(diào) 整Al2O3 或 MgO 為宜。燒結礦分析 的 S， P， Mn 分別 以 FeS, P2O5,MnO 形態(tài)存在。 ω(Fe2O3)= (112162ω(Fe)ω(FeO) 7256 ω(FeS) 8856 )% 重慶科技學院畢業(yè)設計 式中 的 Fe， FeO 為分析所得燒結礦的全鐵和氧化亞鐵的百分含量 ， FeS 為換算所得的硫化亞鐵量。 選配礦石 在使用多種礦石冶煉時，應根據(jù) 礦石 供應量及爐渣成分適當配比選取。 2）冶煉鑄造鐵時，應該核算生鐵含錳量是否滿足要求。 ω(Fe) 礦 =(100ω[Mn]ω[C]ω[Si]ω[P])/100 (ω[Mn]/ωMn 礦 ηMn) 式中 ： ω[Mn],ω[Si],ω[C],ω[P]表示錳鐵中該元素含量 ， % ω(Mn)礦 ── 錳礦含錳量， % ω(Fe)礦 ── 錳礦允許含鐵量， % ηMn── 錳回收 率，通常為 ～ 4）適當控制堿金屬 [2]。 C， P 元素一般操作不能控制， 而 Si,Mn,S 等元素可以改變操作條件加以控制。按照經(jīng)驗和實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)選取 。 5 (4）燃料比 確定 。 (5）原燃料成分分析 ， 入爐礦石成分見表 表 入爐礦石成分 （ %） 成分 原料 TFe Mn P S Fe2O3 FeO MnO MnO2 CaO 燒結礦 0 球團礦 0 塊礦 0 混合礦 不必空這一行，下同 續(xù)上表 成分 原料 MgO SiO2 Al2O3 P2O5 FeS2 FeS SO2 燒損 合計 燒結礦 0 0 球團礦 0 0 塊礦 0 0 混合礦 0 焦炭成分分析見表 表 焦炭成分 （ %） 固 灰分 揮發(fā)分 定 碳 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 CO2 CO CH4 H2 N2 續(xù)上表 有機物 ∑ 全 S 游離水 H2 N2 S 100 重慶科技學院畢業(yè)設計 噴吹物成分見表 表 噴吹物成分 成分 C H2 O2 H2O N2 S 灰分 ∑ SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 煤粉 100 6）確定焦比與煤比 根據(jù) 目前國內(nèi) 生產(chǎn) 經(jīng)驗 ，選 擇焦比為 360 Kg/t，煤比為 160 Kg/t。 計算方法與過程 計算方法 為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設計的生產(chǎn)要求，先假定生鐵成分，然后用理論方法進行配料比計算，然后以配出的礦石為基礎對礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進行計算，最后爐渣性能、生鐵成分進行校核。 7 計算所配礦石比例 根據(jù)以上已知條件，先以 1t 生鐵作為計算單位進行計算，確定礦石配比。 SiO2(1), SiO2(2), SiO2(3) ,SiO2(焦 ), SiO2(煤 ) ， SiO2(R)，分別表示燒結礦、球團、生礦、焦炭、煤粉中 的 SiO2 含量、還原到鐵水中 的 SiO2量 （ kg） ，其中 SiO2(R)= ]Si[]Si[10 ?? 以 1t 生鐵作為計算單位進行計算 ， 據(jù)以上各表數(shù)據(jù) 可以求得 焦炭帶入鐵量=，煤粉帶入鐵量 =， 行距不對 假定配燒結 礦 Xkg,球團礦 配 Ykg,塊礦 =100kg,因此有： 鐵平衡方程： 0 . 9 9 79 5 2 . 70 . 5 62 . 8 80 . 5 8 7 21 0 00 . 6 3 5 4 Y0 . 5 5 6 3 X ?????? 堿度平衡方程 : 1 . 1 00 . 3 51 . 4 320 . 0 7 4 81600 . 0 5 1 23600 . 1 1 71000 . 0 4 1 2 Y0 . 0 6 2 X 0 . 0 0 61600 . 0 5 1 23601000 . 0 1 50 . 0 0 9 5 ????????? ??????? 聯(lián)立 解 出 方程 組 可得： 燒結礦 = kg（ 占 79%） ，球團礦 = kg（ 占15%） ，塊礦 =110 kg（ 占 6%） ， 需要礦石 總量為 kg， 入爐 熟料率 =94%。 8 9 MgO%=%，符合設計要求 。S(1450℃ )。 生鐵成分校核 （ 1)含 P 量 0 . 0 8 %）142620 . 0 0 0 13600 . 0 0 0 4 41 6 7 0 . 8 6（10 3 ?????? （ 2)含 S 量 %? ， 2 8 .6 70 .0 3 20 .4 3Ls ??? （ 3)含 Si量 %? （ 4)含 Mn 量 0 . 0 8 %1 0 0 01 0 071551 . 0 1 ???? （ 5)含 Fe 量 =% （ 6)含 C 量 ==% 生鐵成分列于表 表 生鐵成分 （ %） Fe Si Mn P S C 合計 100 校驗結果與生鐵成分 的 誤差很小，表明 原定 生鐵成分恰當。 10而在此基礎上進行的高爐物料平衡計算，則要確定單位生鐵的全部物質(zhì)收入與支出，即計算單位生鐵鼓風數(shù)量與全部產(chǎn)品的數(shù)量，使物質(zhì)收入與支出平衡。 高爐物料平衡計算 的 內(nèi)容 物料平衡是建立在物質(zhì)不滅定律的基礎上，以配料計算為依據(jù)編算的。物料平衡有助于檢驗設計的合理性，深入了解冶煉過程的物理化學反應，檢查配料計算的正確性。 (1) 原料全分析并校正為 100%（ 表 ；表 ； 表 ）； (2) 生鐵全分析；（表 ） (3) 各種原料消耗量（表 ）； (4) 鼓風濕度 ， f=%； (5) 本次計算選擇直接還原 度 rd=； (6) 假定焦炭和噴吹物 含 C 總量的 %與 H2 反應生 成 CH4。 根據(jù)碳平衡計算風量 (1) 風口前燃燒的碳 量 C 風 根據(jù)碳平衡得： C 風 =∑C 燃 （ C） 103 ∑C 直 CCH4 式 中 C 風 ── 風口前燃 燒 C 量 ， kg； (C)── 生鐵 含 C 量 %； ∑C 燃 ， ∑C 直 ， CCH4 ── 分別為燃料帶 入 C 量，直接還原 耗 C 和生 成 CH4 3 高爐物料平衡計算 的 C 量，㎏ [2]； 按上式分別進 行計算： 燃料帶入的 C=m(C)J+m(C)M=360 +160 = 溶于生鐵 的 C= 直接還原耗碳 =m(C)Mn+m(C)Si+m(C)P+m(C)Fe = 5512 + 2824 + 6260 + 5612 =+3++= 生 成 CH4 耗 碳 = = kg 風口前燃燒 的 C 量 == kg，占入爐總碳量的%。） ，(? 燃)m(C 為燃燒帶入 C 量， 風c? 為 C 在風口前的燃燒率 )； Q2o── 為燃料帶入的氧量 （ M 為煤粉 ， V（ O） M， V（ H2O） M 為煤帶入的氧 和 H2O 量）； +── 鼓風含氧濃度 （ f為鼓風濕度） [2]。 每噸生鐵鼓風量 = ? = m3 煤氣成分及數(shù)量計算 (1) 計 算 CH4 量 由燃料帶入 的 C 生 成 CH4 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分 含 CH4 量 =360 = m3 進入煤氣 的 CH4 量 =+= m3 重慶科技學院畢業(yè)設計 (2)入爐 總 H2 量 =鼓風帶 入 H2+焦炭帶 入 H2+煤粉帶 入 H2 即 入爐的 總 H2 量 = +360 （ +） +160 （ +18 ?） =++= m3 設噴吹條件下有 40% 的 H2 參加還原， 則參加還原 的 H2 量= = 生 成 CH4 的 H2 量 = 2= m3 進入煤氣 的 H2 量 == m3 2Hir= 950 ?? =%（ 假定 用 H2 還原的鐵氧化物中， 1/3 用于還 原Fe2O3， 2/3 用于還 原 FeO） (3)由 Fe2O3→FeO 生成 CO2的量 = = m3 由 FeO→Fe 生成 CO2 的量 =（ ） = m3 由 MnO2→MnO 生成 的 CO2 的量 = = m3 另外 ， H2 參加還原反應，相當于同體積 的 CO2 所參加的反應，所 以 CO2 的生成量中應該減去 ，總計間接還原生成 的 CO2 量 為 ++= 各種爐料分解或者帶入 的 CO2 量 =焦炭 的 CO2 量 +礦石 的 CO2 量 =360 + = m3 因此， 煤氣的 總 CO2 量 =+= m3 (4)風口前碳素燃燒生成 的 CO= = m3 元素直接還原生 成 CO 的量 = = m3 焦炭揮發(fā)分 中 CO 的量 =360 = m3 因此， 間接還原 消 耗碳 = 煤氣中 總 CO 的量 =++= m3 (5)總 N2 的量 = 煤焦風 VVV ?? =()0 .79 +360 +160 3 高爐物料平衡計算 =++= m3 根據(jù)以上計算結果，列出煤氣組成表 表 煤氣組成 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 總計 Vg/ V 風 M3 % 編制物料平衡表 （ 1）計算鼓風量： 1 m3 鼓風質(zhì)量 = kg/ m3 全部鼓風質(zhì)量 =1 .28= kg （ 2）計算煤氣的質(zhì)量 2 2 . 4 20 . 0 2 8 4160 . 0 0 5 6280 . 5 4 8 6280 . 2 3 9 7440 . 1 7 7 7m1 3 ??????????煤氣的質(zhì)量 = kg/ m3 全部煤氣質(zhì)量 == kg （ 3）水分計算 爐料帶入水分 =360= kg 煤粉 帶入 水分 =160= kg H2 還原生成的水分 = = kg 所以 水分 的總 質(zhì)量 =++= kg （ 4）爐料機械損失 == kg 根據(jù)上述結果，列出物料平衡，如下表 表 物料平衡表 序 號 收入項 Kg 序號 支出項 Kg 1 原燃料 1 生鐵 2 鼓風 2 爐渣 3 煤氣 4 水分 5 爐塵 共計 共計 據(jù)對誤差 % 相對誤差 % 一般要求物料計算的相對誤差應在 %以下，故本計算 符合要求 。 141