【炼铁高炉设计毕业论文】年产300万吨生铁高炉车间设计

年产300万吨生铁高炉设计摘要高炉炼铁是传统的炼铁工艺，也是钢铁冶金过程中最重要的环节之一，在国民经济建设中起着举足轻重的作用。随着钢铁行业的蓬勃发展和节能环保要求的日益严格，高炉炉型逐渐走向大型化。本论文对年产300万吨生铁大型高炉车间进行了设计，设计内容包括炼铁物料平衡和热平衡计算、高炉炉型确定、高炉各部位炉衬、炉体冷却设备的选择和风口的设计。此外，还就高炉附属系统的煤气除尘处理系统进行了设计。本设计的高炉车间共有容积2162M的大型高炉两座，高炉车间按并列式布置。关键词高炉；炼铁工艺计算；设计；煤气处理ABSTRACTBLASTFURNACEIRONMAKINGWASTHETRADITIONALIRONMAKINGCRAFT,ALSOWASONEOFTHEMOSTIMPORTANTLINKINFERROUSMETALLURGY,ITPLAYEDADECISIVEROLEINNATIONALECONOMICCONSTRUCTIONWITHTHEVIGOROUSDEVELOPMENTOFTHESTEELINDUSTRYANDMOREANDMORESTRICTREQUIREMENTOFENERGYCONSERVATIONANDENVIRONMENTALPROTECTIONREQUIREMENT,THEBFBECAMEMAXIMIZATIONGRADUALLYALARGESCALEBFPLANTWHICHHADANNUALOUTPUTOF3MILLIONTONSOFPIGIRONWASDESIGNEDINTHISTHESIS,DESIGNCONTENTINCLUDEEDMATERIALBALANCEANDTHERMALEQUILIBRIUMCALCULATION,DETERMINATIONOFBFPROFILE,SELECTIONOFLININGANDCOOLINGEQUIPMENTFOREACHPARTOFBFANDDESIGNOFTAPHOLEINADDITION,THEGASPROCESSINGSYTEMWHICHWASONEOFTHEBFSUBSIDIARYSYSTEMWASDESIGNEDTHEIRONMAKINGPLANTOFTHISTHESISHASTWO2162MBF,THEYWERELAYOUTEDSIDEBYSIDEKEYWORDSBLASTFURNACE；IRONMAKINGPROCESSCALCULATION；DESIGN；GASPROCESSING目录2011年4月17日1摘要IABSTRACTII目录III第一章绪论111高炉炼铁概述112高炉生产主要经济技术指标213高炉炉型发展趋势314高炉炼铁设计应遵循的原则3第二章高炉配料计算521配料计算的目的522配料计算时需要确定的已知条件523冶炼条件的确定5231根据铁平衡求铁矿石的需求量7232根据CAO的平衡求石灰石用量8233最终炉渣成分和数量计算9234最终生铁成分计算1124物料平衡12241根据C的平衡计算风量12242风量的计算13243炉顶煤气成分及数量的计算14244物料平衡表的编制1625热平衡17251热量收入的计算17252热量支出项的计算18253热平衡表21第三章高炉本体设计2331高炉容积的确定2332高炉炉型及尺寸确定2333绘制高炉炉型图26第四章高炉基础和内衬2741炉基的形状及材质27411高炉基础的要求2742高炉炉底和各段炉衬的选择2843炉腹和炉腰的炉衬设计28第五章冷却设备选择、风口及铁口设计2851高炉冷却设备的作用及冷却介质2852炉底冷却形式选择2953高炉各部位冷却设备选择2955风口数目及直径3056铁口3057炉壳及钢结构的确定30第六章煤气除尘系统3361概述3361重力除尘器及文氏管除尘原理33611重力除尘器33612文氏管除尘原理3462荒煤气管道35621荒煤气通道的布置35622荒煤气管数尺寸计算3563重力除尘器直径及高度设计36第七章高炉车间设计3771厂址的选择3772高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则3773车间布置形式37参考文献38致谢39第一章绪论11高炉炼铁概述1、高炉结构高炉是一种竖式的反应炉。现代高炉内型一般由圆柱体和截头圆锥体组成，由下而上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段。由于高炉炼铁是在高温下进行的，所以它的工作空间是用耐火材料围砌而成，外面再用钢板作炉壳。图11高炉的结构1炉底耐火材料；2炉壳；3生产后炉内砖衬侵蚀线；4炉喉钢砖；5煤气导出管；6炉体夸衬；7带凸台镶砖冷却壁；8镶砖冷却壁；9炉底碳砖；10炉底水冷管；11光面冷却壁；12耐热基墩；13基座2、高炉炼铁原理及工艺流程示意图高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。高炉炼铁工艺流程示意图见图12。图12高炉炼铁工艺流程示意图12高炉生产主要经济技术指标1、高炉有效容积利用系数（）指高炉每立方米有效容积一昼夜生产合格铁水的吨数，单位为T/M3D。修改后UVT高炉有效容积昼夜合格生铁产量高炉有效容积系数是高炉冶炼的一个重要指标，越大，其高炉生产率越高。小型高炉利用系数可达2832，大型高炉一般为2022。2、焦比（K）每炼一吨生铁所消耗的焦炭量,单位为KG/TFE。先进高炉焦比为380400公斤/吨生铁。焦炭价格昂贵，降低焦比可降低生铁成本。TKGK昼夜合格生铁产量昼夜干焦消耗量焦比修改后3、燃料比I高炉采用喷吹煤粉、重油或天然气后，折合每炼一吨生铁所消耗的燃料总量，单位为KG/TFE。每吨生铁的喷煤量和喷油量分别称为煤比和油比。此时燃料比等于焦比加煤比加油比。根据喷吹的煤和油置换比的不同，分别折合成焦炭公斤，再和焦比相加称为综合焦比。燃料比和综合焦比是判别冶炼一吨生铁总燃料消耗量的一个重要指标。修改后TKGI昼夜合格生铁产量烧总量昼夜干焦消耗和喷吹燃燃烧比4、高炉炼铁强度I每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值，是表示高炉强化程度的指标，单位为T/M3D。修改后UVTI高炉有效容积每昼夜燃料的干焦量高炉冶铁强度5、休风率休风时间占全年日历时间的百分数。降低休风率是高炉增产的重要途径一般高炉休风率低于2。10规定工作时间休风时间休风率6、生铁合格率化学成分符合规定要求的生铁量占全部生铁产量的百分数，是评价高炉优质生产的主要指标。10生铁总产量合格生铁量生铁合格率7、炉龄炉龄的定义为两代高炉大修之间高炉实际运行的时间，即不计划中进行中小修而造成的休风以及封炉时间。13高炉炉型发展趋势高炉的炉型随着高炉精料性能，冶炼工艺，高炉容积，炉衬结构，冷却形式的发展而演变，高炉设计的理念也随着科学技术的进步和生产实践的进展而更新。总结国内外同类型容积高炉尺寸，原燃料条件，强化冶炼的矮胖型炉型已成为主要的炉型，其优点如下1、适当矮胖，减小炉腹角，炉身角。较小的炉身角有利于受热膨胀后炉料下降，较小的炉腹角有利于煤气流的均匀分布，减小对炉腹生成渣皮的冲刷，保护炉腹冷却壁，延长其寿命。2、加深死铁层厚度，有利于开通死料柱下部通道，从而减少出铁时铁水环流对炉衬的侵蚀，提高炉底炉缸的寿命。同时较深的死铁层可多贮存铁水，保证炉缸有充足的热量储备，稳定铁水的温度和成分。3、加大炉缸的高度。可保证风口前有足够的风口回旋区，有利于煤粉的充分燃烧及改善高炉下部中心的透气性，有利于改善气体动力学条件。14高炉炼铁设计应遵循的原则高炉炼铁设计应保证新建高炉车间的工艺布置合理，技术经济指标先进，设备有较高的机械化，自动化水平，有安全和尽可能舒适的劳动条件，有可靠而稳定的环境保护措施。高炉炼铁设计应遵循的基本原则有；1、合法性。设计原则和设计方案确定，应符合国家工业建设的方针和政策。2、客观性。设计所选的指标和技术方案应以客观的数据为依据，做出的设计经得起全面的客观的评价，保证所采用的方案有坚实的基础，并能成功的付诸实践。3、先进性。设计应反映出最近的该领域的成就，并应考虑发展趋势。4、经济性。在厂址，产品，工艺流程等多方案的比较中，选择最经济的方案，使得单位的产品投资最少，成本最低，经济效益最佳。5、综合性。设计过程中，各部分的设计方案要相互联系，局部方案应与总统方案一致，各专业的设计应服从工艺部分。6、发展远景。要考虑车间将来发展的可能性，适当的保留车间发展所需的土地，交通线和服务设施。7、安全和环保。保证个领域和工作岗位都能安全生产，不受污染，力争做到“场外看不到烟，场内听不到声”，排出的废水，废气都应达到国家的环保法的要求。8、标准化。在设计中尽可能的采用各种标准设计，这样可减小设计工作量和所点建设的周期。9、美学原则。车间和工作环境具有良好的布局和较好的劳动条件。在场内应具有排列美观，色彩明快，安全宜人的环境，以减少疲乏和提高劳动生产率。第二章高炉配料计算冶炼1T生铁，需要一定数量的矿石、熔剂和燃料焦炭及喷吹燃料。对于炼铁设计的工艺计算，燃料的用量是预先确定的，是已知的量，配料计算的主要任务，就是求出在满足炉渣碱度要求条件下，冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。对于生产高炉的工艺计算，各种原料的用量都是已知的，从整体上说不存在配料计算的问题，但有时需通过配料计算求解矿石的理论出铁量、理论渣量等，有时因冶炼条件变化需要作变料计算。21配料计算的目的配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的用量，以配制合适的炉渣成分和获得合格的生铁。22配料计算时需要确定的已知条件本设计所选混合矿的组成为烧结矿球团矿生矿80128。各矿物成分及混合矿成分见表21。表21各矿物及混合矿成分（）成分原料TFEPSFEOFE2O3SIO2CAOMGO烧结矿55120013004514796236114237272天然矿6220002400257968084396074029球团矿5987001600520708848183234174混合矿5688001400441255366471044330240续表21成分原料AL2O3P2O5S/2K2ONA2OMNO烧损合计烧结矿27502250030020027198010000天然矿32000125005502320063219116810000球团矿09500260037000108910000混合矿2570022003201780026175902241000023冶炼条件的确定根据冶炼铁种和原燃料条件，除确定矿石的配比之外，尚需预定炉渣碱度，焦比，喷吹物数量，炉尘，生铁成分与各种元素在渣及铁中的配比。设计中需要的各种成分如以下各表所示。成分MGOSIO2AL2O3BAOCAOFEOS/2MNO合计表22炉渣成分表表23碎铁成分表成分FESIO2AL2O3烧损合计质量分数/8500900300300100表24焦炭工业分析表成分固定碳灰分挥发分S合计有离水质量分数/8502129411708710032表25焦炭、煤粉灰分分析表成分MGOSIO2AL2O3P2O5CAOFE2O3SO3FEO合计焦炭0954993409037302088124946100质量分数/煤粉10348813582030368292093695100表26焦炭挥发成分成分CO2COH2CH2N2合计质量分数/3423786418100表27煤粉成分表成分C灰分HONSH2O合计质量分数/76491118351601060036185100表28炉尘成分表成分TFEPSFE2O3FEOCAO合计质量分数/41420040405145701830100表29各种元素在炉渣、生铁和煤气中的分配率产品FEMNPS生铁0997070100002质量分数/814361399337238919093134100炉渣0003030000098煤气0000表210生铁成分表成分SIMNPCFES质量分数/032094014640194550035100其它各种参数的选择。1、湿焦比（1T生铁）为420KG/T2、煤粉喷吹量（1T生铁）为180KG/T3、碎铁使用量（1T生铁）为40KG/T4、选择炉渣碱度WCAO/WSIO2115、冶炼强度I090T/M3D6、热风温度T1100,鼓风湿度157、炉顶煤气温度2008、炉尘吹出量为1T生铁）为40KG/T9、直接还原度RD040KG/T10、焦炭与喷吹燃料中总碳量的1和H2生成CH4231根据铁平衡求铁矿石的需求量1、焦炭带入的铁量JMFEFE2O32FE1597111700088X故X000616FEOFE7175558500946Y故Y00735所以，焦炭带入的铁量JFEM42013012960735419KG2、矿石的需求量KQTZACHMJMEKEMFEF式中矿石的需求量（1T生铁），KGT；K进入生铁的铁量（1T生铁），KGT；TF进入炉渣的铁量（1T生铁），KGT；ZAE进入炉尘的铁量（1T生铁），KGT；CH碎铁带入的铁量（1T生铁），KGT；MM焦炭带入的铁量（1T生铁），KGT；J煤粉带入的铁量（1T生铁），KGT；MEF矿石含铁量（1T生铁），KGT；K其中，的计算方法如下EFE2O32FE1597111700298X故X0021FEOFE7175558500695Y故Y0054根据以上计算MEF1800215416038所以KQTZACHMJMEKFEMFE039454152408196038976162KG232根据CAO的平衡求石灰石用量表211溶剂的成分表成分PSCAOMGOSIO2AL2O3P2O5烧损质量分数/0014001252781321621320034290100根据CAO的平衡求石灰石用量，本设计的碱度WCAO/WSIO211。石灰石的用量LLCHSIMEMJKLIORCAMRSISIOIMQ22222LCHEJKICAAC2016257801489017949134201620162527808343140162527003294346338KG式中溶剂的需要量（1T生铁），KGT；LQ炉渣的碱度；RO矿石所带入的SIO2量（1T生铁），KGT；KSIM2矿石所带入的CAO量（1T生铁），KGT；CA焦炭所带入的SIO2量（1T生铁），KGT；J碎铁所带入的SIO2量（1T生铁），KGT；MI2碎铁所带入的CAO量（1T生铁），KGT；煤粉所带入的SIO2量（1T生铁），KGT；MESO煤粉所带入的CAO量（1T生铁），KGT；CA还原硅所消耗的SIO2量（1T生铁），KGT；SI2炉尘带走的SIO2量（1T生铁），KGT；CH炉尘带走的CAO量（1T生铁），KGT；溶剂中的SIO2量（1T生铁），KGT；LIO2溶剂中的CAO量（1T生铁），KGT。CAM在计算时要考虑机械损失，一般原燃料的机械损失和生铁原料实际消耗量分别列于表212和表213。表212原燃料的机械损失原燃料机械损失/原燃料机械损失/矿石2焦炭1溶剂1表213生铁原料实际消耗量原燃料理论消耗量/KG机械损失/水分/实际消耗量/KG混合矿1626201659碎铁400040石灰石328103313焦炭4065613242364总计233最终炉渣成分和数量计算1、进入炉渣的全部S量MCHTYMEJLKZASSSMS4716035980540803291803618320429421386KGSSMEJLK式中进入炉渣的硫量（1T生铁），KGT；ZASM矿石带入的硫量（1T生铁），KGT；K溶剂带入的硫量（1T生铁），KGT；L焦炭带入的硫量（1T生铁），KGT；J煤粉带入的硫量（1T生铁），KGT；MES重油带入的硫量（1T生铁），KGT；Y进入生铁带入的硫量（1T生铁），KGT；T炉尘带走的硫量（1T生铁），KGT；CH煤气带走的硫量（1T生铁），KGT；MS2、进入炉渣的FEO量720372945665FEKG3、进入炉渣的SIO2量CHSIMEMJKZAOSIOIMSIOISIO22222210710319406498488612KG4、进入炉渣的CAO量CHLMEMJKZACAOCAOMCAOMCO0834527093806180914236725G5、进入炉渣的MGO量CHLMEMJKZAMGGMG0197401329801381054262KG6、进入炉渣的AL2O3量CHLMEMJKZAOALLOALLMALLMAL32323232323206140185018094716G7、进入炉渣的MNO量MNOKZAQN598301762KG所以，炉渣成分与数量如表214。表214炉渣成分与数量化学成分SIO2AL2O3CAOMGOMNOFEOS合计CAO/SIO2CAOMGO/SIO2质量/KG2094871462257343328593664475607111128质量分数/369612674983764152065078100234最终生铁成分计算1、生铁含P量的计算1010426CHLJKPMMW03414284263729436式中生铁含P量，；TW矿石带入的磷量（1T生铁），KGT；KM焦炭带入的磷量（1T生铁），KGT；J溶剂带入的磷量（1T生铁），KGT；L炉尘带出的量（1T生铁），KGT。CH2、生铁含S量的计算10TTMW03513、生铁含SI量为0324、生铁含MN量的计算。107ZAMNOMW（0665后补了）589065、生铁含FE量为94556、生铁含C的计算。TTTTTTFEWSIMNWSPW145946032503所以，生铁的最终成分如表215。表215生铁的最终成分成分SIMNPCFES质量分数/0320660034449455003510024物料平衡高炉物料平衡计算包括风量计算、煤气量计算以及编制物料平衡表。通过它可以进一步了解高炉反应过程的各种变化和检查有关计算（配料计算、风量和煤气量计算的正确性，同时也可以检查称量工作及其他工作的情况。241根据C的平衡计算风量1、风口前燃烧的总C量。炉料带入的C量CHYMEJLUM28476176407649018520310KG式中炉料带入的C量（1T生铁），KGT；LU焦炭带入的C量（1T生铁），KGT；JC煤粉带入的C量（1T生铁），KGT；ME重油带入的C量（1T生铁），KGT；Y炉尘带走的C量（1T生铁），KGT。CH（1）生成甲烷的C量42HC47801763KG（2）溶于生铁中的C量104104TMWKG（3）碎铁带入的C量32MKG（4）还原MN消耗的C量ON修改后（94应为66，铁含锰为066）1645（5）还原SI消耗的C量SII22783KGCM（6）还原FE消耗的C量OFE13784056124059KG（7）还原P消耗的C量252修改后（00343应为0343）6034032MPKG根据以上计算，得出直接还原消耗的C量为DMNSIFEPMM修改后17818264KG给出式子中字母代表的意思风口前燃烧的C量为MTCHDLUFCC4476287631235KG给出式子中字母代表的意思242风量的计算鼓风中氧的浓度150202ON401式中鼓风中氧的浓度；2O鼓风中水分。风口前碳燃烧时需氧量C212/42FCMOV8353其中，煤粉供氧0612/42ME573则需要由鼓风供氧MECFOVOV2229314683所以，每吨生铁需要风量78142032NVOFF243炉顶煤气成分及数量的计算1、甲烷的计算（1）由燃料碳素生成的甲烷42CH8912/76334MV（2）焦炭挥发分中的甲烷2601/40703M则进入煤气中的甲烷为156928342、氢量的计算（1）由鼓风水分中分解出的氢2HFFV03157846M（2）焦炭挥发分级有机物中的的氢19732/46903MJ（3）煤粉分解出的的氢702/4351832VME（4）在喷吹条件下，一般有30的氢参加还原，故参加还原的量为2HFEOH28697032H（5）生成甲烷的氢8183V则进入煤气的氢42C40798271601973023MHV3、CO2的计算。（1）FE2O3还原为FEO时，生成的CO2为2CFEE160/4332OKEQCV（式中“224/2”应为2242/160）5176M（2）FEO还原为FE时，生成的CO2为2CFEE56/42/56122MTHDMTOFEMHVREV（最好带入数据后再得的答案）96183（3）焦炭挥发分中的CO2为804/23070432C（4）石灰石分解出的CO2为4/2COLQV19383M（5）混合矿分解出的CO2为/2COKK85714063M则进入煤气中的CO2为4158701829613MV4、CO的计算（1）风口前燃烧生成的CO为CO212/4FFMV976533（2）直接还原生成的CO为MEOCMECO（ME为FE、SI、MN、P）12/4DDCOV1583M（3）焦炭挥发分中的CO为43812/37801024M（4）间接还原消耗的CO为32COFEOE2COFEEFEOIVV34619850M进入煤气的CO为35460317MC5、N2的计算。（1）鼓风带入的N236179018714689051MVFF（2）焦炭带入的N262/340J（3）煤粉带入的N28640/61832MME则进入煤气带入的N2为157073V根据以上计算列出的煤气成分见表216。表216煤气成分及数量化学成分体积/M体积分数/化学成分体积/M体积分数/CO24154420H249407238CO4603522202CH491560442N21139045494总计20734100244物料平衡表的编制1、鼓风质量的计算1M鼓风的质量为/2814/051793201528053MKG则全部鼓风质量为48468KG2、煤气质量的计算1M煤气的质量为/36214/06738157684202920403MKG则全部煤气质量为98313、水分的计算（1）氢参加还原生成的水为/2（2）煤粉含水量（3）焦炭含水量根据以上计算，得到吨铁物料平衡表217。表217物料平衡表收入项目数量/KG支出项目数量/KG原、燃料245364生铁100000鼓风188004炉渣566715煤气282396炉尘40煤粉180水分需重新算总计451368总计4453815绝对误差需要重新计算相对误差需重新计算一般相对误差应小于3，否则应该检查计算是否有错误。25热平衡进行高炉热平衡的计算，可以深入了解在高炉冶炼过程中热量利用率的情况，从而找到高炉进一步降低焦比的途径。根据能量守恒定律，在高炉冶炼过程中吸收的热量应等于支出的热量。热平衡和物料平衡这两个概念构成了高炉计算的全部基础。综合前面的配料计算和物料平衡，以下进行热平衡计算。251热量收入的计算热量收入的各项计算如下1、碳氧化放热（1）由C氧化成1M放出的热量为2O7980/2495KJ其中，7980为C氧化为CO2放热，KJ/KG。（2）由C氧化成1MCO放出的热量为264/3补充2340代表意义则碳氧化放出的总热量为KJ50897219258730182415643162、鼓风带入的热量1100干空气的热容量为03751，水蒸气比焓是04576。CMKCAL03/CMKCAL03/J4875306241457623113、氢氧化放热。1M3氢氧化成水蒸气放出热量为2581KCAL。KJ763129254、成渣热炉料的碳酸盐或磷酸盐中存在的1KG的CAO及MGO在高炉内生成钙镁酸盐所放出的热量为270KCAL。混合矿中呈CA3PO42存在的CAO为162056/15KGCACO3存在的CAO为644/溶剂中的（CAOMGO为KG170132582则成渣热为064764239K补充270意义5、混合矿带入热本设计只需计算烧结带入的物理热，其他料如煤粉）等带入的物理热均忽略不计。烧结矿带入热量ATCNKJ96250245181式中每吨生铁烧结矿用量，KG；烧结矿入炉温度下比热容，本设计取019；TACCMKCAL03/TAC30/KLMC烧结矿入炉温度，本设计取20。T6、甲烷生成热焦炭与喷吹燃料中总碳量的1和H2生成CH4。CH4的生成热976108503142KJ394/6补充1124意义则冶炼1T生铁的总热量收入为KJ35120796046763129488252热量支出项的计算热量支出项的各项计算如下1、氧化物的分解热计算时首先应该弄清各种氧化物在不同原料中的存在形态。一般原料分析中没有指出各种形态氧化物的含量，计算时依据矿物常识做出假定。铁矿石中没有自由的FEO，在溶剂性烧结矿中的FEO约有20呈2FEOSIO2，其余以FE2O3形态存在，焦炭中的全部以2FEOSIO2的形态存在。（1）铁氧化物的分解热计算MFE硅酸铁1620814970103219406439KG（应为162601255380）532四氧化三铁7/16032四氧化三铁OFEG8835416游离MK97补充FE3O4量的计算分解1KGFEO（2FEOSIO2）需要97333KCAL热量，故FEO的分解热KJ961752434分解1KGFE3O4需要114638KCAL热量，故FE3O4的分解热J6548370365160分解1KGFE2O3需要123069KCAL热量，故FE2O3的分解热29749237所以氧化物的总分解热KJ91640573658015（2）MN氧化物的分解热计算由MNO分解出1KGMN需要17585KCAL热量。故锰氧化物的分解热98241723锰的量并不为123，请修改（3）SIO2的分解热计算由SIO2分解出1KGSI需要7423KCAL热量，故SIO2的分解热KJ12976547231032、磷酸钙的分解热计算由CA3PO42分解出1KG磷需要8540KCAL热量，故CA3PO42的分解热340805磷的量并非为00375，请改正3、脱S需要热量的计算使用不同脱S剂时，脱S消耗的热量见表218。表218脱S消耗的热量脱S剂1KMOL硫消耗热量/KCAL1KG硫消耗热量/KCALCAO413401290MNO479101495FEO420701315MGO614101920以CAO、MNO、FEO作为脱S剂时，它们脱除1KGS所消耗的热量很相近，只有MGO脱S消耗的热量较大。一般当渣中的MGO较少时，计算生成硫化物的热效应时应该采用平均值，所以1KGS消耗的平均热量为12904513920415/KCALKG所以脱S消耗的热量24150CHYMEJLKSSSMJ728668故氧化物的分解和脱S消耗的总热量J37465072598613450918914、碳酸盐的分解热由CACO3分解出1KGCO2需966KCAL，由MGCO3分解出1KGCO2需594KCAL，由MNCO3分解出1KGCO2需522KCAL。混合矿以MNCO3存在的CO2量KG7651/4029816混合矿以CACO3存在的CO2量761溶剂中以CACO3存在的CO2量35/3溶剂中以MGCO3存在的CO2量4所以碳酸盐分解热KJ8657142459619165025、水分分解热只考虑鼓风中水蒸气分解热故风中水蒸气分解热KJVF034282581716补充2581意义6、喷吹物分解热4297802952142QWCHWSQ分解低（）式中1KG喷吹物的分解热，KJ/KG；分解1KG喷吹物的低发热值，KCAL/KG；低，喷吹物中该成分的质量分数，。HS煤粉的分解热约为300KCAL/KJ，所以分解KJ2680430187、炉料游离水的蒸发热1KG水由0升至100吸热100KCAL，再变为100水蒸气吸热540KCAL，共640KCAL。所以游离水的蒸发热KJ7236142348、铁水带走的热取铁水的焓量为270KCAL/KG，则铁水带走热01079、炉渣带走的热取炉渣的焓量为410KCAL/KG，则炉渣带走热KJ1296573456410、煤气带走的热取炉顶煤气温度T顶200。200时煤气各成分的热熔见表219。表219200时煤气各成分的热熔CMKCAL03/N2COCO2H2CH4H2O031303140434030704250364（1）干煤气带走的热量干煤气的热熔为CMKCAL03/40425723106731989所以干煤气带走的热量为KJ039718（2）水蒸气带走的热量为065294/182254168J（3）炉尘的比热容为02，CMKCAL03/则炉尘带走的热量为KJ674故煤气走的总热量为J71026318,2954035711、外部热损失KJ654127160239758130738048419253热平衡表根据以上计算，列出吨铁热平衡表220。表220吨铁热平衡表收入支出项目热量/KJ百分数项目热量/KJ百分数碳的氧化897722950743氧化物分解热66445043745527鼓风255306249214碳酸盐分解热57141486475氢氧化3121977625水238828034201成渣热20463964169喷煤226800178炉料带入热2596096021游离水3612672030铁水1134000142炉渣97588323803煤气60263171502热损164290141342共计1207309033100共计1207309033100能量利用的评定根据总热平衡的数据，可以计算出高炉内有效热量利用系数及碳的利用系数。1、有效热利用系数TKT10全部有效Q式中单位生铁的全部热量消耗，KJ/T；全部单位生铁的有效热量消耗，KJ/T；有效TK4810312079762143显然，的高低标志着高炉热量利用的好坏。一般情况下，此值为7585。TK2、碳的利用系数KCKCCMQ7980式中冶炼1T生铁在高炉生成的CO和CO2碳放出的总热量，KCAL；C冶炼1T生铁在氧化生成CO和CO2的总C量，KG。KC476104/534198702402KC是表述高炉能量利用好坏的又一指标。KC值一般在5060之间，个别可高达65。第三章高炉本体设计31高炉容积的确定1、年工作日的计算假定高炉一代炉龄为8年，大修时间为56天，一代中有一次中修，时间为30天，每年一次计划检修，时间是48H，则高炉年工作日为836502347天2、高炉车间日产铁量401865T年产量高炉车间日产铁量年工作日3、高炉车间高炉座数高炉车间建设高炉的座数，既要考虑尽量增大高炉容积，又要考虑企业煤气平衡和生铁量的均衡，保证在一座高炉停产时，铁水和煤气的供应不致间断。一般新建车间由两23座高炉组成为宜。本设计确定高炉为2座。4、高炉容积计算高炉座数为2座，利用系数20T/M3DV每座高炉日产量PTP总/286455/2432276T每座高炉容积取216134376182TUVPMH3M32高炉炉型及尺寸确定1、炉缸直径D023IUIVD燃其中，冶炼强度IK20042084M3D；燃烧强度取093T/M3HHI燃则（式中105应换成093）取D10M084216305DM不同炉容高炉的VU/A（炉容/炉缸截面积比）比值是不同的，一般大型高炉为2228，中型高炉为1522，小型高炉为1115。对本设计符合大型高炉数值，所以炉缸直径取值合理。27104UAP（在式中补上直径10的平方号）2、炉缸高度H1铁口中心线至风口中心线的高度（1）渣口高度HZ渣口中心线至铁口中心线的高度取HZ17M22170437168D5BPNCR铁给出式中字母代表的含义（2）风口高度风口中心线至铁口中心线的高度FH取30M13056ZFKFH补充K含义（3）风口数目N补充大小高炉选风口数目方法N2（D2）2（102）24取N24个补充D的含义，单位（4）风口结构尺寸A选取A05M补充A的意义，选取依据则炉缸高度H1H1A300535MF3、死铁层厚度H0选取H015M4、炉腰直径D、炉腹角、炉腹高度H2选取D/D113则D11310113取D113M选取8030则H2（DD）TAN/238取H238M校核TAN2H2/DD5858015”5、炉喉直径D1、炉喉高度H5选取D1/D068则D1068113768取D177M选取H520M6、炉身角、炉身高度H4、炉腰高度H3选取08则H4DD1TAN/21713取H4171M校核TAN2H4/DD195取0583选取HU/D255则HU25711228815取HU288M求得H3HU（H1H2H4H5）24M7、校核炉容（1）炉缸体积V1D2H127475M4（2）炉腹体积V2H2（D2DDD2）33876M（3）炉腰体积V3D2H324057M（4）炉身体积V4H4（D2DD1D12）1226M1（5）炉喉体积V5D12H59309M高炉容积VUV1V2V3V4V5217317M误差553676002736炉身上部区域20112002240炉身下部区域22112002464炉腰及其以下部位27112003024炉缸及炉底301000030炉壳形状要与高炉内型，炉衬厚度，冷却设备结构形式相适应。炉缸下部炉壳转折点在风口大套，法兰盘边缘以上不小于100MM处。炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/41/35。炉壳一般由碳素钢板或低合金钢板焊成，厚度大于10MM的钢板要铲坡，竖缝采用“V”或“X”坡口焊接，横缝采用“V”或“K”坡口焊接。第六章煤气除尘系统61概述要完成高炉生产，除高炉本体外，还必须有其他的附属设备。1、供料系统，包括贮矿槽、过筛、输送、称量及上料机等一系列设备。2、送风系统，包括鼓风机、加湿和脱湿装置、热风炉及一系列管道阀门等设备，主要是连续不断地供给送风。3、除尘系统，包括粗除尘、半精除尘、精细除尘等设备。其主要任务是保证回收高炉煤气，使其含尘量降到15毫克每立方米，以资利用。4、渣、铁处理系统，包括炉前出铁场设备、渣铁运输设备、铸铁机生铁炉外处理设备、水渣场机器设备等。主要任务是及时处理渣铁，保证高炉正常运行生产。5、燃料喷吹系统，包括燃料的制备、贮存、空压机、高压泵和一系列管道阀门输送等。其任务是喷入燃料，降低焦炭消耗。可见，高炉是一个庞大复杂的设备组合，是一个有上述系统组成的联动机。本设计在对高炉本体进行设计之余，对附属系统之一的煤气除尘系统进行了设计。高炉煤气可作为热风炉，炼焦和多种冶金炉的燃料，但由于煤气中含有大量的灰尘，所以必须经过除尘才能使用。高炉煤气传统的除尘流程见图61。图61煤气除尘流程1高炉；2重力除尘器；3洗涤塔；4文氏管；5调压阀组；6脱水器本设计采用的除尘系统由重力除尘器和双文氏管组成，并配有余压发电装置，消音器，这种除尘方法文氏管阻力损失较大，耗水量较低，第二文氏管之后的重力灰泥捕集器设有塑料环脱水器，煤气中水分含量可降至7G/M3以下，发电机组入口煤气温度为5055，环缝洗涤器具有消音效果，不必设消音设备，故系统投资较低，占地面积小。61重力除尘器及文氏管除尘原理611重力除尘器重力除尘器属粗除尘设备，其除尘原理是利用煤气速度的突然降低和改变气流方向，使炉尘动能降低，大粒度的灰尘在重力和惯性力的作用下与煤气流分离而沉淀，从而达到除尘的目的。煤气在除尘器的流速必须小于灰尘的沉降速度，而灰尘的沉降速度与灰尘的粒度有关，荒煤气中灰尘的粒度与原料状况及炉顶压力有关。重力除尘器结构如图62所示。图62重力除尘器1煤气下降管；2除尘器；3清灰口；4中心导入管；5塔前管通常，重力除尘器可以出去粒度大于30微米的颗粒灰尘，除尘效率可达80，出口煤气含尘可降至210G/M3，阻力损失较小，一般为50200PA。612文氏管除尘原理文氏管由收缩管，喉管和扩散管三部分组成，煤气通过文氏管的厚口时，速度很大，呈紊流状态，它与高压喷嘴喷出的水雾在通过喉口时接触，使气流中更细的粉尘颗粒得以湿润与煤气分离，粉尘互相粘结而尘降，达到除尘清洗的目的，文氏管的除尘效率与喉口处煤气流速和耗水量有关。文氏除尘管属半精细除尘设备。溢流文氏管的结构见图63。图63溢流文氏管结构图1煤气入口；2溢流水箱；3溢流口；4收缩管；5喉口；6扩张管由于高炉冶炼条件时有变化，常使煤气量发生波动，设计中采用多根不同直径文氏管并联调节作用，亦可采用调径文氏管，本设计采用可调节椭圆式文氏管，通过调节喉口断面积来适应煤气流量和压力的波动，保证喉口流速稳定。这种文氏管设备小，处理煤气量大。62荒煤气管道从粗除尘设备到半精细除尘设备之间的煤气管道称为荒煤气管道。621荒煤气通道的布置图101炉顶荒煤气管道622荒煤气管数尺寸计算1、导出管直径的确定导出管均匀分布在炉头处。小型高炉设置两根导出管，大型高炉设四根导出管。导出管总截面积大于炉喉截面积的40，煤气在导出管内流速为34M/S。导出管倾角应大于50，一般为53在本设计中，对一座高炉煤气量207339M3/T生铁日产铁量432276T/D则日产煤气量为207339432276896274662M3取4根导出管，单位时间内流过每根上升管的流量V896274662/424360026M3/S炉顶煤气在导出倾角取53，总截面积大于炉喉面积的40，煤气在导出管的标态流速为34M/S，本设计取35M/S，则导出管直径26/（D1/2）235可得D131M，管壁厚忽略不计。2、上升管直径确定导出管上部成对地合并在一起的垂直部分称为煤气上升管。上升管采用两根，煤气上升管的总截面积为炉喉截面积的2535，上升管内煤气流速为57M/S。本设计取上升管截面积为炉侯截面积的28，经过计算，上升管直径D2367M。在直径下，煤气在上升管的流速为262/（D2/2）2492M/S7M/S符合要求。4、下降管直径确定由上升管通向重力除尘器的一段为煤气下降管。下降管内煤气流速一般为69M/S，下降管总截面积为上升管总截面积的80，同时应保证下降管倾角大于40，本设计取45，经过计算得下降管直径D3465M，煤气在下降管的流速为264/（D3/2）2613M/S9M/S，符合要求。63重力除尘器直径及高度设计设计除尘器时，其圆筒部分直径以其煤气标态流速不超过0610M/S为准，高度应保证煤气停留时间达到1215S，中心导管可以是直圆筒壮，也可做成喇叭状，清灰口下部装有盘式清灰阀或螺旋清灰器，定期清除积灰。本设计流速为09M/S，停留时间取15S，则直管高度为H1509135M除尘器圆筒直径D计算如下D煤气流量/煤气流速207339432276/（24360009）1212M第七章高炉车间设计71厂址的选择确定厂址要做多方案比较，选择最佳者。厂址选择的合理与否，不仅影响建设速度和投资，也影响到投产后的产品成本和经济效益，必须十分慎重。厂址选择应考虑以下因素1、要考虑工业布局，有利于经济协作；2、合理利用地形设计工艺流程，简化工艺，减少运输量，节省投资；3、尽可能接近原料产地及消费地点、以减小原料及产品的运输费用；4、地质条件要好，地层下不能有有开采价值的矿物，也不能是已开采区；5、水电资源要丰富，高炉车间要求供水、供电不得间断，供电要双电源；6、尽量少占良田；7、地址要位于居民区主导风向的下风向或侧风向。72高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则合理的平面布置应符合下列原则1、在工艺合理、操作安全、满足生产的条件下，应尽量紧凑，并合理地共用一些设备与建筑物，以求少占土地和缩短运输线、管网线的距离。2、有足够的运输能力，保证原料及时入厂和产品副产品及时运出。3、车间内部铁路、道路布置要畅通。4、要考虑扩建的可能性，在可能条件下留一座高炉的位置。5、在高炉大修、扩建时施工安装作业及材料设备堆放等不得影响其它高炉正常生产。73车间布置形式本设计采用并列式市置。并列式高炉平面布置如图71所示，其主要特点是高炉与热风炉分设于两条列线上，出铁场布置在高炉列线，车间铁路线与高炉列线平行。这种布置可以共用一些设备和建筑物，节省投资；高炉间距离近。图71并列式高炉平面布置图1高炉；2热风炉；3重力除尘器；4出铁场；5高炉主控室；6休息室；7水渣沟；8卷扬机室；9热风炉主控室；10烟囱；11铁水罐车停放线；12洗涤塔参考文献1那树人炼铁计算M北京冶金工业出版社，20052梁中渝炼铁学M北京冶金工业出版社，200943万新炼铁厂设计原理M北京冶金工业出版社，20094郝素菊，等高炉炼铁设计原理M北京冶金工业出版社，20035万新等炼铁设备及车间设计M北京冶金工业出版社，20076杨双平冶金课程工艺设计计算（炼铁部分）北京冶金工业出版社，200987胡洵璞高炉炼铁设计原理北京冶金工业出版社，2O1O28徐文钧长寿高炉的设计J鞍钢技术，2001,249周传典高炉炼铁生产技术手册M北京冶金工业出版社，2002,825210曹忠南钢4号高炉炉喉钢砖改造实践J炼铁，2001，3353711喻道明涟钢2200耐高炉串罐无料钟炉顶系统设计炼铁，2003,121212周传典高炉炼铁生产技术手册M北京冶金工业出版社，2002,859913刘达伦,张勇重钢750M高炉新技术应用及效果评价四川冶金2005,8314周传典高炉炼铁生产技术手册M北京冶金工业出版社，2002,847515张化宾全干法布袋除尘技术在大中型高炉煤气净化中的应用实践J冶金动力，2004，658致谢本次毕业设计是在老师的辛勤指导下完成的，从查资料到冶金计算，绘制图纸最后论文的完成，其间我们克服了不少困难，刘书祯老师都给