【正文】 須滿足冶煉過(guò)程的要求，即耐高溫、耐高壓、耐磨、耐侵蝕密封性好、工作可靠、壽命長(zhǎng)，而且具有足夠的生產(chǎn) 能力。 高爐煉鐵廠的廠址選擇 確定廠址需要做多方案比較，選擇最佳者，廠址選擇 [1]的合理與否，不僅影響建設(shè)速度與投資，也影響到投產(chǎn)后的產(chǎn)品成本和經(jīng)濟(jì)效益，必須十分慎重。廠址選擇應(yīng)考慮以下因素： 1） 工業(yè)布局要合 理。即要考慮地區(qū)工業(yè)的綜合平衡，也要考慮鋼鐵生產(chǎn)對(duì)原料的依賴性 ； 2） 以節(jié)省投資，降低應(yīng)運(yùn)費(fèi)用 ； 3） 合理利用地形設(shè)計(jì)工藝流程 ； 4） 接近原料產(chǎn)地，減少原料運(yùn)輸 ； 5） 地質(zhì)條件要好，耐壓力大于 ； 6） 水電資源豐富，供水供電不能間斷，供電雙電源 ； 7） 少占良田 ； 8） 位于城市居民區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向 ； 9) 不受洪水及大雨的淹沒(méi)。 高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 高爐生產(chǎn)效果以其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)衡量，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下： 1） 高爐有效容積利用系數(shù) (η)：高爐有效容積利用系數(shù)即晝夜生鐵的產(chǎn)量 P(t)與河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 3 高爐有效容積 V 有 (m3)之比。 ? 是高爐冶煉的一個(gè)重要指標(biāo)， ? 越大，其高爐生產(chǎn)率越高。本設(shè)計(jì) η 取 。 2） 焦比 (k)：焦比即每晝夜焦炭消耗量 Qk (t 或 kg)與每晝夜生鐵產(chǎn)量 P(t)之比，噴吹燃料可以有效地降低焦比，從而降低生鐵成本。 3） 煤比 (Y)，油比 (M)，燃?xì)獗?(G)：指每噸生鐵消耗的煤粉或油量或燃?xì)饬?。從風(fēng)口向爐內(nèi)噴吹煤粉，重油以及天然氣，焦?fàn)t煤氣等燃料，可降低焦炭的消耗量。 4） 冶煉強(qiáng)度 (I)：高爐冶煉強(qiáng)度是每晝夜 1m3有效容積燃燒的焦炭量。冶煉強(qiáng)度表示高爐的主業(yè)強(qiáng)度，它與鼓入高爐的風(fēng)涼成正比，在焦比不變的情況下，冶煉強(qiáng)度越高，高爐產(chǎn)量越大。本設(shè)計(jì)取 。 5） 休風(fēng)率：休風(fēng)率指休風(fēng)時(shí)間占日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù) 。 6） 生鐵合格率：高爐生產(chǎn)的化學(xué)成分符合國(guó)家的規(guī)定的合格生鐵占生鐵量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率。 7） 高爐一代壽命：指高爐從點(diǎn)火開(kāi)始到停爐大修之間的冶煉時(shí)間或相鄰兩次大修之間的時(shí)間稱為高爐一代壽命。 高爐冶煉現(xiàn)狀及其發(fā)展 1） 爐容大型化及其空間尺寸的橫向發(fā)展。近年來(lái)，大型鋼鐵企業(yè)大多采用 V 有4000m3以上巨型高爐。 2） 精料：精料包括提高入爐礦石品位，改善入爐原料的還原性能，提高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成分和整粒，精料是改善高爐冶煉的基礎(chǔ)。 3） 提高休風(fēng)溫度：提高休風(fēng)溫度可以大幅度的降低焦比 ，特別是鼓風(fēng)溫度較低時(shí)效果更為顯著。 4） 高壓操作：高壓操作可以延長(zhǎng)煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，改善煤氣性能及化學(xué)能利用，有利于穩(wěn)定操作，為強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造條件。 5） 富氧噴吹：富氧噴吹可達(dá)到優(yōu)質(zhì)，低耗，高產(chǎn)，長(zhǎng)壽的冶煉效果。 6） 電子計(jì)算機(jī)的采用：計(jì)算機(jī)目前已可以控制配料，裝料和熱風(fēng)爐操作。 本設(shè)計(jì)采用的新技術(shù) 1） 無(wú)鐘爐頂和皮帶上料，布料旋轉(zhuǎn)溜槽可以實(shí)現(xiàn)多種布料方式。 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 4 2） 熱風(fēng)爐采用錐球形爐頂，有利用拱頂氣流分布和熱風(fēng)溫度的提高，隔墻間加耐熱鋼板防止蓄熱室氣流短路。 3） 冷卻采用軟水密封循環(huán)系統(tǒng) 。 4） 高爐噴煤設(shè)備。 5） 有余熱回收和余壓發(fā)電裝置。 6） 水渣系統(tǒng)采用過(guò)濾式。 7） 采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控。河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 2 工藝計(jì)算 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，篩除粉礦，減小成分波動(dòng)，以及提高原 燃料強(qiáng)度等。 表 1 物料成分表 (%) 品種 TFe FeO CaO MgO SiO2 Al2O3 S Mn P 燒損 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 澳礦 石灰石 爐塵 C= 焦炭灰分 煤粉灰分 表 2 燃料工業(yè)分析 表 3 燃料揮發(fā)分成分 Fcd Ad Vd Std H2O 焦炭 煤粉 揮發(fā)分 CO2 CO CH4 H2 N2 O2 焦炭揮發(fā)分 煤粉揮發(fā)分 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6 配料計(jì)算 燒結(jié)廠處理的原料種類繁多 ， 且物理化學(xué)性質(zhì)差異甚大 [2]。為了保證燒結(jié)礦的物理性能和化學(xué)成分穩(wěn)定 ， 符合冶煉要求 ， 同時(shí)使燒結(jié)料具有良好透氣性以獲得較高的生產(chǎn)率 ， 必須把不同成分的含鐵原料、熔劑和燃料等 ， 按燒結(jié)過(guò)程及燒結(jié)礦質(zhì)量的要求進(jìn)行精確配料 [3]。 目前 ， 我國(guó)采用的配料計(jì)算方法主要有經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法、簡(jiǎn)易理論計(jì)算法、迭代搜索法及基于多目標(biāo)求解的規(guī)劃調(diào)優(yōu)法。計(jì)算方法的選擇及配料結(jié)果恰當(dāng)與否對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的成本、產(chǎn)量、質(zhì)量均有很大影響。通用的可供用戶自選配料計(jì)算方案的軟件的開(kāi) 發(fā)也即成了燒結(jié)試驗(yàn)的迫切需求 [4]。據(jù)此 ， 我們借助先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù) ，開(kāi)發(fā)了燒結(jié)通用配料計(jì)算軟件系統(tǒng)。本軟件系統(tǒng)構(gòu)架了一種通用的配料計(jì)算框架 ， 選取了常用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，可快速合理地選定所需的配礦方案 ， 預(yù)算燒結(jié)礦各項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ， 并對(duì)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)具有重要意義。 原燃料成分的整理 (見(jiàn)表 3)。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 焦比 ： tkg360 煤比 ： tkg150 爐渣堿度 ： 爐塵 ： tkg20 直接還原度 ： 鼓風(fēng)濕度 ： % 設(shè)計(jì)風(fēng)溫： 1250℃ 預(yù)定鐵水成分 表 4 預(yù)定鐵水成分 Fe Si Mn S P C 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 7 礦石配比的確定 燒結(jié)礦：球團(tuán)礦：巴西礦 =70:10:20 元素分配 表 5 元素分配 Fe Mn P S 生鐵 爐渣 煤氣 鐵礦石的用量 設(shè)生產(chǎn)每噸生鐵所用的復(fù)合礦和石灰石分別為 x ， y ，單位 ： kg 鐵平衡： ???????????? yx 堿度平衡： 28604 . 80 . 0 6 2 . 1 0 9 . 0 1 2 6 y0 . 0 4 6 1 x . 5 2 9 5 y0 . 0 6 0 4 x ????????????????????? 解得： tkgx ? ， tkgy ? 燒結(jié)礦： ，球團(tuán)礦： ，澳礦： 渣量和爐渣成分的計(jì)算 1） CaO 堿度平衡中的分子 2） SiO2 堿度平衡中的分母 3） FeO ??? 4） MnO M g )( ?????? 5） MgO 爐渣中的 MgO 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 ??? ????????? 6） Al2O3 爐渣中的 Al2O3 ??? ????????? 7） S 原燃料帶入的 kgS 0 4 5 00 0 6 6 00 0 0 1 5 9 2 ??????? 進(jìn)入生鐵的 kgS ? 進(jìn)入煤氣的 kgS ??? 進(jìn)入爐塵的 kgS ??? 爐渣中的 kgS ?????河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 表 6 爐渣成分表 生鐵成分的校對(duì) [S]： % [Si]： % [Fe]： % [Mn]： % ??? [P]： % ???????? ?? [C] ： 100－ － － － =（ %） 物料平衡 計(jì)算分析的可靠性在于計(jì)算方法是否科學(xué)和準(zhǔn)確，原始資料是否準(zhǔn)確，實(shí)測(cè)或根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選定的數(shù)據(jù)是否符合實(shí)際等。在生產(chǎn)中產(chǎn)生較大的是原燃料的成分分析和實(shí)際產(chǎn)量與生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量有差別 [5]。所以在進(jìn)行物料平衡計(jì)算前要注意原燃料成分的調(diào)整和生鐵損耗的確定，有些需要進(jìn)行多次實(shí)測(cè)，例如各種磅秤的誤差 [6]。在我國(guó)由于上述 原因，常將各元素平衡計(jì)算改為焦比、礦石和熔劑單耗的驗(yàn)算，然后再以驗(yàn)算所得消耗量作為平衡計(jì)算的依據(jù)。 風(fēng)量的計(jì)算 1. kgC ????：總 2. C 的消耗 4CH ： % ?? 生鐵 ： 4 8 7 0 0 0 ?? SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO MnO S/2 ∑ kg % 100 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 直接還原消耗的 C： (Fe、 Si、 Mn、 P ) ????????? 爐塵： 53 ?? 燃燒消耗的 C ： 6 1 8 ????? 3. 空氣中氧氣的含量： 2 1 4 )( ????? 由 COOC 22 2 ?? 得 mV O ???? 4. 煤粉提供氧氣 mV O ????? 5. 鼓風(fēng)中氧氣 mV O ??? 6. 鼓風(fēng)量 mV ??風(fēng)3/ mkg?????????空氣? kgW 4 6 1 4 4 ???空氣 爐頂煤氣成分的計(jì)算 1. CH4 由 C 生成的 4CH ： m?? 焦炭揮發(fā)分中 4CH ： m???? mV CH ??? 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 2. 2H 1) 鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量 1 4 4 m?? 2) 煤粉揮發(fā)分 2 m???? 3) 焦炭揮發(fā)分 2 m???? 4) 還原消耗 ? ? m???? 5) 生成 4CH m?? 進(jìn)入煤氣的氫氣體積： m????? 3. CO2 1) 由 232 2 COFeOCOOFe ??? )(2 mV CO ?????? 2) 由 2COFeCOF e O ??? ) ( mV CO ??? ????? 3) 23 COC a OC a C O ?? mV CO ???? 4) 焦炭揮發(fā)份 mV CO ????? 進(jìn)入煤氣的 CO2 的體積 4 6 7 72 mV CO ????? 4. CO 1) 燃燒反應(yīng)生成的 ?? 3m 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 2) 直接還原生成的 812 ?? 3m 3) 焦炭揮發(fā)份 28 ???? 3m 4) 間接還原消耗 ?? 3m 煤氣的體積 3 3 7 9 52 ?????COV 3m 5. N2 1) 鼓風(fēng)帶入的 9 )0 1 ( 1 4 4 ???? 3m 2) 焦炭揮發(fā)分 m???? 3) 煤粉揮發(fā)分 ???? 3m 氮?dú)饪傮w積 9 9 02 ????NV 3m 煤氣總體積 ??????煤氣V 3m 表 7 煤氣成分表 CH4 CO N2 H2 CO2 總體積 m179。 % 100 3/ mkg???????????煤氣? 煤氣的重量 kgW 2 2 6 3 ???煤氣 6. H2O 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 13 氫氣還原生成的水 ?? 物料平衡表 表 8 物料平衡表 收 入 項(xiàng) 支 出 項(xiàng) 名稱 數(shù)量 kg 百分比 % 名稱 數(shù)量 kg 百分比 % 燒結(jié)礦 鐵水 1000 球團(tuán)礦 爐渣 澳礦 煤氣 (干 ) 石灰石 爐塵 20 焦炭 360 水分 煤粉 150 鼓風(fēng) 總計(jì) 100 總計(jì) 100 誤差校核 %% ??? 因 為 %% ? ，所以計(jì)算合理。 河北 聯(lián)合 大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 熱平衡 根據(jù)計(jì)算的目的和分析的需要，常把過(guò)程的熱平衡分為全爐熱平衡和區(qū)域熱平衡[7]。 60 年代前，煉鐵工作者大都采用全爐熱平衡，其原因在于區(qū)域熱平衡的邊界條件，特別是邊界處的爐料和煤氣溫度差的選定有較大的任意性，而這個(gè)溫度差的大小又在很大程度上決定著熱平衡分析的可靠性 [8]。 60 年代以來(lái)，對(duì)高爐傳輸過(guò)程的研究和高爐解剖研究的結(jié)果或多或少地幫助了這一溫差的選定，而且隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，決定高爐冶煉指標(biāo)的因素又較多地集中在高爐下 部，因此高溫區(qū)域熱平