设计年产120万吨制钢生铁的炼铁厂.

1、河北理I大学轻工学院Hebei Polytechnic University课程设计说明书设计题目：设计年产120万吨制钢生铁的高炉学号：201015090502班级:10冶金五姓名：俞占扬导师：刘卫星2014年1月4日目录摘要 1ABSTRACT. 错误!未定义书签。第一节绪论 21.1概述 21.2高炉冶炼现状及其发展 31.3高炉生产主要技术经济指标 31.4高炉冶炼的主要操作技术措施 41.5本设计采用的技术 5第二节工艺计算 62.1配料计算 6原料成分计算 6参数设定 7预定生铁成分 8矿石需求量的计算 9生铁成分校核 9渣量及炉渣成分计算 10炉渣性能及脱硫能力的计算 102.2

2、物料平衡计算 11风量计算 11炉顶煤气成分及数量计算 12编制物料平衡表 142.3热平衡计算 15热收入 15热支出 16编制热量平衡表 19第三节高炉本体设计 213.1设定有关参数 213.2高炉内型设计 213.3风口、铁口设计 233.4高炉内衬 25炉底设计 26炉缸设计 27炉腹设计 27炉腰设计 27炉身设计 27炉喉设计 273.5炉体冷却 28冷去卩目的 28炉底冷却形式选择 28冷却设备选择 28冷却水耗量的计算 30供水水压 313.6高炉承重结构设计 32参考文献 34致谢 35摘要本设计建造一座年产180万吨制钢生铁的炼铁厂，力求达到低污染，低能 耗，高效率。高炉

3、炼铁是现代获得生铁的主要手段，而高炉是炼铁的主要设备。 设计中高炉的主要经济技术指标：年产量 P： 120X 104t焦比：350kg/t煤比：160kg/t综合冶炼强度：1.05t/m 3 d高炉有效容积利用系数：2.197t/m 3 day本设计说明书高炉设计内容包括绪论、工艺计算（配料计算、物料平衡和 热平衡）、高炉炉型设计、厂址的选择、高炉炉顶设备、高炉送料系统、送风 系统、煤气处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系统和炼铁车间的布置等。设 计同时借鉴了了国外先进技术和经验，尽量实现高机械化、自动化，并获得最 大的经济效益。关键词：高炉炼铁设计，物料平衡，渣铁处理，热平衡，喷吹，热风炉，煤

4、气 处理第一节绪论1.1概述高炉冶炼是获得生铁的主要手段，它以铁矿石（天然富矿，烧结矿，球团 矿）为原料，焦碳，煤粉，重油，天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为溶 剂，在高炉内通过燃料燃烧，氧化物中铁元素的还原以及非氧化物造渣等一系 列复杂的物理化学过程，获得生铁。其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。为 了实现优质，低耗，高产和延长炉龄，高炉本体结构及辅助系统必须满足冶炼 过程的要求，即耐高温，耐高压，耐磨，耐侵蚀密封性好，工作可靠，寿命长， 而且具有足够的生产能力我国自1996年粗钢产量突破1亿吨以来，连续稳居第一钢国的位置。2012 年我国粗钢产量更是达到7.16亿吨，占全球钢产量的46.3

5、%。虽然多年来我国 生铁产量居世界第一位，但是我们应该看到与世界先进国家的差距。目前，我 国正在生产的高炉有几千座。近年来，由于生铁铁水供不应求，价格上涨，一 些本应该淘汰的500m3容积以下的小高炉，又开始生产。应当承认，小高炉的发 展现状，一定程度上阻碍了我国高炉大型化的发展。在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简 单的概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目 前的我国的实际情况来看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋 势。高炉大型化，有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质 量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污

6、染点，污染容易集中管理，有利 于环保。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。1.2高炉冶炼现状及其发展（1）炉容大型化及其空间尺寸的横向发展。最近几年来，大型钢铁企业大 多采用V有4000m3以上的高炉，中国沙钢拥有世界上最大的高炉，有效容积达35860m。（2）精料：精料是改善高炉冶炼的基础， 近代高炉冶炼必须将精料列为头 等重要措施，精料包括提高入炉况品味，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率, 稳定入炉原料成分和整粒。（3）提高鼓风温度：提高鼓风温度可以大幅度降低焦比，特别是在鼓风温 度比较低时效果更为显著。（4）高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善

7、煤气热能 及化学能利用，有利于高压操作，为强化冶炼创造条件。（5）富氧大喷吹：从60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技 术，取代部分焦炭。喷吹得燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与 国家和地区的资源条件有关。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟煤和烟煤）为 主。（6）电子计算机的应用：60年代起高炉开始已用计算机，目前已可以控 制配料、装料和热风炉操作。高炉冶炼计算机控制的最终目标是实现总体全部自动化控制，但由于目前 冶炼技术水平，还难于实现这一目标。1.3高炉生产主要技术经济指标高炉生产主要技术经济指标是衡量高炉生产优劣的参数，因此，现代高 炉在冶炼过程中总是尽量提高高炉的主要生产

8、经济技术指标。1 综合冶炼强度冶炼强度是指每昼夜每立方米高炉有效容积燃烧的焦碳量，高炉喷吹燃料 时，冶炼强度应包括燃烧焦碳和喷吹物折合焦碳的总量，即称为综合冶炼强度。冶炼强度的选择主要应根据原燃料及冶炼条件、同类型的高炉的实际生产指 标、鼓风机能力等经过计算、比较后确定。在原燃料相似的情况下，一般较大容积的高炉采用较低的冶炼强度，较小容积的高炉采用较高的冶炼强度。2焦比焦比是指冶炼一吨生铁所需要的焦碳量。焦比可根据设计所采用的原燃 料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。 当高炉采用喷吹燃料时，计算焦比必须考虑喷吹物的焦碳置换量。3煤比（Y）o冶炼每吨生铁消耗的煤粉

9、量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗 量为QY时，则：QyY=- P喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同，但气体燃料应以体积（m3）计算单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率 的高低。一般煤粉的置换比为 0.70.9 o4高炉有效容积利用系数利用系数是指每昼夜每立方米高炉有效容积生产的生铁量。5. 休风率休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。休风率反映高炉 设备维护的水平。一定的高炉休风率是保证高炉检修以获得安全操作和高指标 的途径之一，但是高炉休风率不能过大，否则会降低年产量。本设计选取年工 作日为355天。6. 高炉一代寿命高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间

10、的冶炼时间，或是指高炉相邻 两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015年。7. 生铁合格率：高炉生产的化学成分符合国家的规定的合格生铁占生铁量 的百分数为生铁合格率。8. 生铁成本。生产1t合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、 人工等一切费用的总和，单位为元/t。1.4高炉冶炼的主要操作技术措施高炉基本操作制度包括热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。高炉冶炼强化的主要途径是提高冶炼强度和降低燃料比，本设计由于采用 了现代炼铁新技术，单位容积的产铁量较大，使高炉达到强化生产，其主要措 施有精料、提高风温、高压、加湿和脱湿鼓风、喷吹燃料以及高炉生产过程的 自动化等。本设计主要操作

11、技术措施如下：(1) 采取调节喷吹量来维持稳定的热制度，以保持炉况顺行。(2) 采用高炉高碱度渣操作制度，有利脱硫。1.5本设计采用的技术(1) 无钟炉顶和皮带上料，布料旋转溜槽可以实现多种布料方式。(2) 本设计采用了陶瓷杯炉缸炉底结构。(3) 高炉喷煤设备。(4) 有余热回收和余压发电装置。(5) 水渣系统采用过滤式。第二节工艺计算2.1配料计算原料成分计算表2-1原料成分原始资料项目%Fe%FeO3%FeO%CaO%PO5%MgO%SiO烧结矿58.374.158.358.720.121.694.76球团矿61.8386.361.500.690.010.606.80天然矿63.9290.

12、410.820.620.030.423.70炉尘40.0845.2210.766.680.164.024.88项目%A2Q%MnO%TiO%C5%S/2%烧损%烧结矿1.710.390.110.000.0060.00100.012球团矿1.710.181.770.030.022.85102.54天然矿1.620.120.000.000.032.31100.11炉尘2.500.14C=25.560.10.00100.03表2-2校核后原料成分资料项目%Fe%FeQ%FeO%CaO%PO5%MgO%SiO烧结矿58.4074.148.358.720.121.694.76球团矿60.0984.221

13、.460.670.010.596.63天然矿63.8590.310.820.620.030.423.69炉尘39.8645.2110.756.680.164.024.88项目%A2Q%MnO%TiO%g%S/2%烧损%烧结矿1.710.390.110.000.0050.00100球团矿1.670.171.730.030.022.78100天然矿1.620.120.000.000.032.31100炉尘2.500.14C=25.550.10.00100表2-3焦炭成分固定碳灰分（12.24%）SiO2AI2OCaOMgOFeOF2Q86.056.84.240.260.140.790.01挥发分（

14、1.03%）全硫合计HOCOCOCH1420.300.300.040.260.130.681000.23表2-4煤粉成分固定碳灰分（10.2%）SiO2AI2OCaOMgOFQF2Q74.315.462.880.220.320.800.52挥发分（15.1%）全硫合计HOCOCOCH22.57.72.81.60.50.391000.8参数设定焦比：350kg/t 煤比：160kg/t综合焦比：350+160X 0.8=478kg/t铁水温度：1500 r炉渣温度：1550C炉尘吹出量：18Kg/t炉顶煤气温度：200 r鼓风温度：1200 r入炉烧结矿温度：80 r直接还原度：0.40炉渣碱度

15、：1.2鼓风湿度：1.5%综合冶炼强度：1.05t/d m氢的高炉利用率nH2 ：0.35被利用氢中参加还原FeO的质量分数a： 0.9Si : 0.40%S: 0.03%C=1.30+2.57t 铁水 X 10-3+0.04Mn-0.35P-0.03Si-0.54S预定生铁成分表2-5元素在生铁、炉渣与煤气中的分配率项目FeMnPSVTi生铁0.9980.51.00.80.1炉渣0.0020.50.00.20.9煤气0.00.00.00.050.00.0假设冶炼一吨生铁烧结矿的用量为 1350kg，球团矿的用量是150kg，天然矿的用量是100kg。生铁中Si=0.4%,S=0.03%。则:

16、(1) 生铁中P按原料带入全部进入生铁计算，贝P=( 1350 X 0.12%+150 X 0.01%+100 X 0.03%-18 X 0.16%+350 X0.01%+160X 0.52%)X 62/142 X 1/1000=0.11%(2) 生铁中Mn按原料带入量的50%+算，贝Mn= (1350X 0.39%+150X 0.17%+100X 0.12%-18X 0.14%) X 55/71 X 50% X 1/1000=0.22%(3) 生铁中的C量为：3C= (1.30+2.57 X 1500X 10-+0.04 X 0.22-0.35 X 0.11-0.03 X 0.4-0.54X

17、 0.03) /100=5.10%(4) 生铁中的V为：V=150 X 0.0003 X 102/182 X 0.2/1000=5.04 X 10-6(5) 生铁中的Ti为：Ti=(1350X 0.11%+150X 1.77%) 48/80 X 0.9/1000=0.22%(6) 生铁中的Fe为：Fe=100-(0.4+0.03+0.11+0.22+5.10+0.22 ) /100=93.92%表2-6预定铁水成分(%)FeMnPSSiTiVC93.920.220.110.030.40.225.04 X 10-45.10矿石需求量的计算焦炭带入的铁量：350X 0.79%X 56/72=2.1

18、5kg煤粉带入的铁量：160X 0.80%X 112/160=0.90kg炉尘带走的铁量：18X(45.21 X 112/160+10.75 X 56/72 ) =7.20kg进入渣中的铁量：939.2 X 0.002/0.998=1.88kg设需烧结矿X kg/t，球团矿固定150 kg/t，天然矿丫 kg/t 。根据铁平衡939.2+7.20+1.88=58.40%X+150 X 60.09%+63.85%Y+2.15+0.90碱度平衡铁水等价带走的 SiO2 量=1000X 0.4%X 60/28=8.57kgCaOR=SiO20.0872X 150 0.0067 0.0062Y - 0

19、.0668 18 350 0.0026 160 0.0022 1.2= 一0.0476X 150 0.0663 0.0369T-18 0.0488 350 0.068 160 0.0546-8.57由式得 X=1379.89kg, Y=77.60kg生铁成分校核(1 )生铁中含P=(1379.89 X 0.12%+150X 0.01%+77.60 X 0.03%-18 X0.16%+350X 0.01%+160X 0.52%)X 62/142 X 1/1000=0.11%(2) 生铁中含Mn=(1379.89 X 0.39%+150X 0.17%+77.60X 0.12%-18X 0.14%)

20、X 55/71 X 50%X 1/1000=0.22%(3) 生铁中含C=( 1.30+2.57 X 1500 X 10-3+0.04 X 0.22-0.35 X0.11-0.03 X 0.4-0.54 X 0.03 ) /100=5.10%(4) 生铁中含V=150 X 0.0003 X 102/182 X 0.2/1000=5.04 X 10-6(5) 生铁中含Ti=(1379.89 X 0.11%+150X 1.77%) 48/80 X-09 =0.22%1000(6) 生铁中含Fe=100- (0.4+0.03+0.11+0.22+5.10+0.22 ) /100=93.92%表2-7

21、校核后铁水成分（）FeMnPSSiTiVC93.920.220.110.030.40.225.04 X 10-45.10渣量及炉渣成分计算刀 Ca0=350< 0.0026+160 X 0.0022+1379.89 X 0.0872+150 X 0.0069+77.60 X0.0062-18 X 0.0668=121.90kg刀 SiO2=350 X 0.068+160 X 0.0546+1379.89 X 0.0476+150 X 0.068+77.60 X0.037-18 X 0.0488=110.41kg刀 Al 203=350 X 0.0424+160 X 0.0288+1379

22、.89 X 0.0171+150 X 0.0167+77.60 X0.0162-18 X 0.025=46.08kg刀 MgO=35X 0.0014+160 X 0.0032+1379.89 X 0.0169+150 X 0.0060+77.60 X0.0042-18 X 0.0402=24.82kg刀 MnO=(1379.89X 0.0039+150 X 0.0018+77.60 X 0.0012-18 X 0.0014) X0.5=2.86kg刀 FeO=93.92X 72/56 X 0.002/0.998=2.42kg刀 S=350X 0.0068+160 X 0.0039+1379.8

23、9 X 0.0001+150 X 0.0004+77.60 X0.0006-18 X 0.002-1000 X 0.03%=2.91kg刀 TiO2=(1379.89 X 0.0011+150 X 0.0177) X 0.9=3.76kg刀 V2O=150X 0.0003 X 0.2=0.01kg表2-8炉渣的成分组成CaOSiO2Al 2QMgOMnOFeOTiO2kg121.90110.4146.0824.822.862.423.76%38.6835.0314.627.880.910.771.19组成UQSCaO/ SiO2kg0.012.91315.171.2%0.92100炉渣性能及脱

24、硫能力的计算将SiO2、CaO AI2Q、MgO看成四元素换算成100嗷口下：%SiO+%CaO+%Al%+MgO=35.03+38.68+14.62+7.88=96.21换算为100%后SiO2：35.03 X 100/96.21=36.41CaO:38.68X 100/96.21=40.20MgO:7.88X 100/96.21=8.19Al2O:14.62 X 100/96.21=15.20所以：(R)' ) =50-0.25(Al 2Q)+3(S)- 0.3Si 30S=50-0.25 X 15.20+3 X 0.245-0.3 0.430 0.030.38447=44.28(

25、Ro) =CaO+MgO+FeO+MnO=38.68+7.88+0.77+0.91 =48.24(R0') v (R0)所以能保证脱硫2.2物料平衡计算风量计算1. 风口前燃烧的碳量(1) 燃料带入总C量GC、=G焦 C焦+G煤 C煤=350X 0.8605+160 X 0.7431=420.07kg(2) 溶入生铁中的C量GC生铁=1000X 0.0510=51.0kg(3) 生成CH的C量：(燃料带入的总碳量约有1%到1.5%与氢化合成甲烷)GC 甲烷=1% GC、=1%< 420.07=4.20kg(4) 炉尘带走的碳量GC炉尘=18X 0.2555=4.60kg(5) 直

26、接还原消耗的C量锰还原消耗的 C量=1000X 0.0022 X 12/55=0.48kg磷还原消耗的 C量=1000X 0.0011 X 60/62=1.06kg硅还原消耗的 C量=1000X 0.004 X 24/28=3.43kg钛还原消耗的 C量=1000X 0.0022 X 24/48=1.10kg 铁直接还原消耗的 C量=939.2 X 12/56 X 0.40=80.50kg 故 GC直=0.48+1.06+3.43+1.10+80.50=86.57kg(6) 脱硫消耗的C量GG脱硫=2.91 X 12/32=1.09kg风口前燃烧的碳量GC燃=420.07-51.0-4.20-

27、4.60-86.57-1.09=272.61kg2. 风量计算(1) 鼓风中氧的浓度=21%(1-1.5%) +0.5 X 1.5%=21.44%(2) 风口前碳燃烧消耗的氧 VO2 =272.61 X 22.4/24=254.44m(3)焦炭带入氧量=350X 0.0023 X 22.4/32=0.56m(4)煤粉带入氧量=160X 0.008 X 22.4/32=0.90m(5)需鼓风供给的氧气体积为V=254.44-0.56-0.90=252.98mV 风=252.98/21.44%=1179.94 m炉顶煤气成分及数量计算(1)甲烷的体积VCH4由燃料C生成的CH量=4.20 X 22

28、.4/12=7.84m 3焦炭挥发分中的CH量=350X 0.0004 X 22.4/16=0.20m 3煤粉挥发分中的CH量=160X 0.028 X 22.4/16=6.27 m 3故 VCH4 =7.84+0.20+6.27=14.31 m3(2)氢的体积Vh由鼓风中水分分解产生的 H2量=1179.94 X 1.5%=17.70用焦炭水分分解产生的 H2量=350X 0.0023 X 22.4/18=1.00m焦炭挥发分中的 H量=350X 0.0026 X 22.4/2=10.19m煤粉挥发分中的 H量=160X 0.016 X 22.4/2=28.67m煤粉水分分解产生的H量=16

29、0X 0.008 X 22.4/18=1.59m生成甲烷消耗的H量=4.20 X 2=8.40 m3炉缸煤气中 H 的总量=17.70+1.00+10.19+28.67+1.59=59.15m参加间接还原消耗的HH量=59.15 X 0.35=20.70m3故 Vh2 =59.15-8.40-20.70=30.05 m 3(3)二氧化碳的体积Vco2由矿石和煤粉带入的 Fe03 的量=1379.89 X 74.14%+150X 84.22%+77.60X90.31%+160X 0.8%-18X 45.21%=1212.60kg参加还原 FQ为 FeO的氢气量=20.70 X( 1-0.9 )X

30、 2/22.4=0.185kg由氢还原的 FeO 的量=0.185 X 160/2=14.80kg由 CC还原的 FeO 的量=1212.60-14.80=1197.80kg故 CO还=1197.80 X 22.4/160=167.69m3CO 还原 FeO 为 Fe 生成 CO 的量=939.92 X (1-0.4-20.70 0.9 56 ) X939.92 22.422.4/56=206.62m 3焦炭挥发分中的 CO量=350X 0.30%X 22.4/44=0.53m煤粉挥发分中的 CO量=160X 2.5%X 22.4/44=2.04m故 VCO2 =167.69+206.62+0

31、.53+2.04=376.88 m(4) 一氧化碳的体积Vco风口前碳燃烧生成 CO量 =GC1X 22.4/12=272.61 X 22.4/12=508.87m直接还原生成 CO量 =86.57 X 22.4/12=161.60m3焦炭挥发分中的CO量=350X 0.3%X 22.4/28=0.84m 3煤粉挥发分中的CO量=160X 7.7%X 22.4/28=9.85m 3间接还原消耗的CO量=206.62+167.69=374.31m3故 Vco =508.87+161.60+0.84+9.85-374.31=306.85m(6)氮气的体积Vn鼓风带入的 N 量=1179.94 X(

32、 1-1.5%)X 79%=918.17 m焦炭带入的2 量=350X 0.13%X 22.4/28=0.364m煤粉带入的2 量=160X 0.5%X 22.4/28=0.64m故VN2 =918.17+0.364+0.64=919.17 m由以上结果可得煤气成分表，见表2-8表2-9煤气成分表成分COCO2CH3 m376.88306.85919.1730.0514.311647.26%22.8818.6355.801.820.87100223编制物料平衡表(1) 鼓风量的计算每立方米鼓风的质量为丫风0.21(11.5%)32 + 0.79(11.5%)28+18 XI.5%Y风=一22.

33、4 =1.28g/m 3G风=V风 Xy 风=1179.94 X 1.28=1510.32kg(2) 煤气质量的计算44 22.88% 28 18.63% 28 55.80%2 1.82% 16 0.87%Y煤气=22.4 =1.387kg/m3所以煤气的质量 G煤气=V煤气Xy煤气=1647.26 X 1.387=2284.74kg(3) 煤气中的水分氢气参加还原生成的水分量 =20.70 X 2/22.4 X 18/2=16.63kg则 GH2o=16.63kg由以上计算结果编制物料平衡表，见表2-9表2-10物料平衡表收入项支出项组成质量/kg百分数%组成质量/kg百分数%烧结矿1379

34、.8938.04生铁100027.51球团矿1504.13炉渣315.178.67天然矿77.602.14煤气2284.7462.86焦炭3509.65煤气水分16.630.46煤粉1604.41炉尘180.50鼓风1510.3241.63总计3627.81100总计3634.54100校核误差：3634.54-3627& X100% =0.185% V0.3%3634.54故符合要求2.3热平衡计算热收入（1）碳素氧化放热碳素氧化为CO放出热量Qc°2的计算：碳素氧化为CO的体积为：VCO2氧化=VCO2煤气-VCO2挥发=376.88-2.04-0.53=374.31mQ

35、cO2 = VCO2 氧化X 33436.2 X 12/22.4=374.31 X 33436.2 X12/22.4=6704734.30kJ其中：33436.2为C氧化为CO的反应热碳素氧化为CC放出热量QO的计算：碳素氧化为CO的体积为：3VCo氧化=Vo某气-Vco挥发=306.85-0.84-9.85=296.16mQo= Vco氧化 X 9840.6 X 12/22.4=296.16 X 9840.6 X 12/22.4=1561281.48kJ其中：9840.6为C氧化为CO的反应热由上述计算可得：Q= Qco2+Qco=6704734.30+1561281.48=8266015.

36、78kJ(2)鼓风带入的热量Q风Q风=v风x (1- © ) X C空 + V 风X©X Ch2°=(1-1.5%) 1179.94 X 1708.9+1179.94 X 1.5%X 2110.5=2023507.43kJC空1200C下空气的热容量Ch 2。1200C下水蒸气的热容量(3) H2氧化成HHO放出的热量HH氧化成HO放热为13454.09kJ/kgQ水=16.63 X 13454.09=223741.52kJ(4) CH生成热生产IkgCH产生的热量为4709.56kJQch4 =VCH4 X 4709.56 X 16/22.4=14.31 X 4

37、709.56 X 16/22.4=48138.43 kJ(5) 炉料物理热Q物80C时烧结矿和球团矿比热容为 0.6740 kJ/kgQ物=(1379.89+150)X 80 X 0.6740=82491.67 kJ故 Q收=8266015.78+2023507.43+223741.52+48138.43+82491.67=10643894.83 kJ热支出(1)氧化物分解吸热Q氧分Fe的氧化物分解吸热GFeO=1379.89 X 8.35%+150X 1.46%+77.60X 0.82%+350X 0.79%-18X 10.75% =118.88 kJGFe2O3 =1379.89 X 74

38、.14%+150X 84.22%+77.60 X 90.31%+160X 0.80%-18X 45.21%=1212.60kg入炉矿石中FeO般有20% 35%以 2FeO- S©形态存在(取20%,其余 以FeQ存在。GFeO?sQ2 =GeOX 20%=118.88x 20%=23.78kgGFeo磁=118.88 X 80%=95.10kgGFe2Q3磁=95.10 X 160/72=211.33kgGFe2O3 游=GFe2Q3 - GFe2Q3W =1212.60-211.33=1001.27kgGfq = G Feo磁 + G Fe2o3磁 =95.10+211.33=3

39、06.43kg因为2FeO SiO2 的分解热为 4078.25 kJ/kgFaQ的分解热为4803.33 kJ/kgFqQ的分解热为5156.57 kJ/kg故 QFegiO2 =23.78 X 4078.25=96980.79kJQFe3o4 =306.43 X 4803.33=1471884.41 kJQfo 游=1001.27 X 5156.57=5163118.84kJ故 Qe分=96980.79+1471884.41+5163118.84=6731984.04Mn氧化物分解吸热由MnO分解产生的1kgMn吸热7366.02kJQmo分=0.22%X 1000X 7366.02=16

40、205.24kJSi氧化物分解吸热由SiO2分解产生的1kgSi吸热31102.37kJQSiO分=0.4%X 1000X 31102.37=124409.48kJP氧化物分解吸热由P2O5分解产生1kgP吸热35782.6kJQ分=0.11%X 1000X 35782.6=39360.86kJ因此氧化物分解吸热 Q氧分=Qe分+QMn分+QSi°2分+ Q分=6731984.04+16205.24+124409.48+39360.86=6911959.62kJ(2) 脱硫吸热设烧结矿中S以FeS存在，脱出1kgS吸热8359.05kJQ脱 s=GS渣X 8359.05=2.91 X

41、 8359.05=24324.84 kJ(3) 碳酸盐分解吸热VCaO?CO =0.62% X 77.60 X 22.4/56=0.19m 3VMgO?CO =0.42%X 77.60 X 22.4/40=0.18m所以 Q碳酸分=0.19 X 44/22.4 X 4048+0.18 X 44/22.4 X 2489=2390.81kJ其中，CaCO和MgCO分解每产生IkgCO吸收的热量分别为 4048kJ和2489kJ(4) 水分解吸热QH2o分 =V风X 0.015 X 13454.1 X 18/22.4=1179.94 X 0.015 X 13454.1 X 18/22.4=19135

42、0.82kJ(5) 铁水带走的热量铁水带走的热量为1259.85kJ/kgQ 铁水=1000X 1259.85=1259850kJ(6) 炉渣带走的热量炉渣带走的热量为1910.26kJ/kgQ渣=315.17 X 1910.26=602056.64kJ(7) 煤粉分解吸热煤粉分解吸热1048kJ/kgQ 煤粉=160X 1048=167680kJ(8) 炉顶煤气带走的热量200C以下煤气各种气体的比热容见表如下表2-11煤气中各气体的比热容组分COCO14CHHO比热容kJ/m31.2841.7771.2841.2781.6101.605干煤气带走的热量Q 干煤气=(1.777 X 376.

43、88+1.284 X 306.85+1.284 X 919.17+1.278 X30.05+1.610 X 14.31 ) X 200=461073.69kJ煤气中水带走的热量Qh2o(煤气)=1.605 X 16.63 X 22.4/18 X (200-100)=3321.57kJ故 Q煤气=Q干煤气 + Qh2°(煤气)=461073.69+3321.57=464395.26kJ(9)炉尘带走的热量炉尘比热容为0.7542kJ/kgQ炉尘=6尘 0.7542 X 200=18X 0.7542 X 200=18X 0.7542 X 200=18X 0.7542 X 200=2715

44、.12kJ则0出=0氧分+0脱s+Q碳酸分+Qh2o分+Q铁水+Q渣+Q煤粉+Q煤气+Q炉尘+Q喷=6911959.62+24324.84+2390.81+191350.82+1259850+602056.64+167680+464395.26+2715.12+167680=9626723.11kJ由上可得：冷却及炉壳散热热损失Q损=Qa-Q 出=10643894.83-9626723.11=1017171.72kJ编制热量平衡表根据以上计算结果，列出热量平衡表，见表2-11表2-12热量平衡表热收入热量/kJ百分数%热支岀热量/kJ百分数%碳素氧化放热8266015.7877.60氧化物分解

45、吸热6911959.6264.94热风带入热量2023507.4319.01脱S吸热24324.840.23氢气氧化放热223741.520.45水分解吸热191350.821.80甲烷生成热48138.430.78铁水物理热125985011.84炉料物理热82491.672.10炉渣物理热602056.645.656煤气物理热464395.264.36喷吹物分解热1676801.58炉尘物理热2715.120.02碳酸盐分解吸热2390.810.02冷却及热损1017171.729.554总计10643894.83100总计10643894.83100热利用系数Kt=总热量收入-（煤气带走

46、的热+热损失）=100%-（ 4.36%+9.554%=86.086%碳利用系数K=碳素氧化放热除进入铁中的碳全部燃 烧放热100%=8266015.7833436.2(350 86.05%160 74.31% 1000 5.10%18 25.55%)=67.83%第三节高炉本体设计3.1设定有关参数综合冶炼强度：1.05t/m【d;年均工作日：347天;年产量：p =12OX 104t每昼夜出铁次数nY =103.2高炉内型设计(1) 确定容积VU日产量=p/347=3458.2t燃料比K=350+160X 0.8=478kg/t有效容积利用系数n V=l/K=1.05/0.478=2.19

47、7t/mIday有效容积：Vu=/n V=864.6m3取=864用(2) 炉缸尺寸炉缸的直径d=0.4087V0.4205U=0.4087 X 864.60.4205VU /A=26.15=6.43m炉型大型中型小型Vu/A22 2815 2210 13表3-1不同炉容的 Vu/A校核:864.62-6.4本设计为大型高炉，结果在允许值范围内，故校核无误取 e=1.2 , C=0.55，丫 =7.1t/m3，则渣口高度ep1 2 1729hz=1.272 =1.272=1。674mmed10 0.55 7.1 6.4取风口、渣口中心线的高度差为 a=1.3m,安装风口的结构尺寸b=0.44m

48、,则炉缸高度为 h1=hz+a+b=1.76+1.3+0.44=3.5m(3) 死铁层厚度取 ho=1.5m(4) 炉腰直径D炉腹角a、炉腹高度h2和HU选取D/d=1.09，则D=1.09X 6.4=7.04m选a =81° 30,贝U炉腹高度 h2=- (D-d) tan a =- (11.6-10.6 ) tan81 ° 30=1.7m2 2校核a：a =tan-1 2 h2D -d=tan-1=81 ° 06'选 H /D=3则 H =3 X 7=21m(5) 炉喉直径d1,炉喉高度h5取 d1/D=0.65，贝Ud1=0.65 X 11.6=7.

49、5mh5=0.3527V；2446-28.3805V u-0.7554=0.3527 X 2307.880.2446-28.3805 X 2307.88-0.7554=2.3m(6) 炉身角B、炉身高度h,炉腰高度ha选取B =84h4=1 tan B7 4.5 + = tan842=12.0m因止匕 h3=Hr( h 1+ h2+ h4+ h5)=21- (3.5+1.7+12+2.0 )=1m(7) 校核炉容Vd2x h1=112.54m4V2=h2(D2 + D d+ d2)=59.95 m1223Vb= D h3=54.35 m4V4=h4(D2+ D- d1 + d$=316.36

50、m12V5=d12 h5=31.79 m34'3VU =V + V2+ V3+V4+ V5=574.99 m误差:574.99 864.6864.6100% =0.156%符合要求3.3风口、铁口设计1 .风口设计(1) 风口数n及风口直径的计算n=2 (n+2) =2 (6.4+2) =17 个，取 n=163458.2 2.197 1179.94 4 , 取风速 160m/s,贝U风口直径 df =、=0.15m86400 24160(2) 风口结构和形式风口也称风口小套或风口三套，是送风管路最前端的部件。它位于高炉 炉缸上部，成一定角度探出炉壁。风口装置由风口大套、二套和小套组成

51、。风 口大套一般用铸铁或铸铜制成，内有蛇形无缝钢管通水冷却，用法兰盘与炉壳 联结。高压高炉的风口大套与炉壳焊接。风口二套和小套常用紫铜铸成空腔式 结构，空腔内通水冷却。风口二套靠固定在炉壳上的压板压紧，小套由直吹管 压紧。风口三个水套之间均以摩擦接触压紧固定。因此，接触面必须精加工， 以避免漏气。风口小套的通风道一般为锥状，其直径应根据操作风速来确定。有些为了 满足高炉操作的需要，也有设计成向下倾斜的或椭圆形的风口小套通风道。直吹管的端头与风口密合装配在一起。风口装置不仅要求密封性好、耐高温和隔 热，而且要求拆换风口水套方便、迅速，避免影响高炉操作风口的破损机理：风口破损主要是因为渣、铁对风口

52、的熔蚀作用，其次是 风口被磨损和龟裂破坏。部位一般为风口伸入炉内部分的前端上缘和下缘，中 部破损占极少数。 为了提高风口使用寿命，提出如下措施：1、提高材质。采 用含铜99.5%的贯流式风口，使导热能力大为提高，降低了高温渣铁对风口的 熔蚀作用。2、使用贯流式风口。由于其不同于其它风口的水道结构，使低温 水首先进入高温区，而且由于水道前端截面积最小，所以水速最高，加强了前 端的换热能力。而冷却水到了后端时，由于水道截面积增大、水速减慢、水温 升高、热交换减弱，从而减弱了由于风口冷却使风温降低的作用。3、提高冷却水质量和增加水速。使用纯水密闭冷却，不产生水垢，保证了风口壁良好的 导热能力。风口压力提高到1.0 1.4MPa 水速提高到14m/s以上。这些都大 大改善了风口的传热效果 延长了风口寿命。4、加强风口监测。在风口前端 焊接热电偶，以监测风口温度。在每个风口进出水管上各安装一个双管式