炼铁课程设计

1、课程设计说明书设计题目：设计一座年产制钢生铁（L08） 220万吨的高炉1物料计算1.1 原燃料成分的整理表一原燃料成分的整理品种T.FeFeQFeOCaOMgOSiO2AI2O3SP烧结矿56.269.739.59.62.845.620.060.12校核56.269.739.59.62.845.620.060.12球目jr61.869.1717.21.6r 1.018.50.60.060.04校核62.9370.4417.521.631.038.650.610.060.04澳炉64.791.960.420.020.252.461.420.020.14校核64.8692.190.420.020

2、.252.471.420.020.14复合矿58.0872.95r 9.037.462.35.471.780.050.11石灰石53.460.521.241.32校核53.460.521.241.32炉尘48.0654.8612.424.640.9415.041.420.120.11校核48.5155.3812.544.680.9515.181.430.120.11焦炭加分5.056.166.240.9946.4339.69校核5.056.166.240.9946.4339.69煤灰分5.727.353.281.648.0639.71校核5.727.353.281.648.0639.71MnO

3、MnOBOFeS1/2S3/2SCOH2O120.330.270.030.11000.330.270.030.11000.090.0398.20.09P 0.03 1000.120.150.320.030.262.4696.2380.120.150.320.030.262.471000.270.250.030.110.3510043.4610043.461001.440.250.061.66.499.071.450.250.031.626.461000.080.411000.080.41100100100表二燃料工业分析及挥发份成分焦炭成分（）固定碳灰分(12.17)CSiO2Al 2O3Ca

4、OMgOFeOFeSP2O585.635.654.830.760.120.750.050.01挥发分（0.9）有机物（1.30）EH2OTFeTSCO2COCH4H2N2H2N2S0.330.330.030.060.150.40.40.510040.620.52煤粉成分（）固定碳灰分(14.96)有机物及挥发分（10.43）ZH2OTFeTSCSiO2Al2O3CaOMgOFeOH2O2H2ON2S1001.60.860.5874.617.195.940.490.241.104.464.150.810.430.58表三元素分配FeMnPS生铁0.9970.51.0炉渣0.0031 0.5煤气0

5、.051.2 主要技术经济指标表4:其他条件焦比kg/t煤比kg/t炉渣碱度直接还原度炉尘kg/t鼓风湿度风温C4001501.20.45201.211001.3 预定钢水成分表三预定铁水成分FeSiMnSPC94.5160.450.30.0280.154.5i1.4 矿石配比的确定烧结矿：球团矿：混合矿=76: 10: 141.5 铁矿石的用量设生产每吨生铁所用的复合矿和石灰石分别为X , Y 单位：Kg根据铁平衡0.5808X+400 X 0.1217 乂 0.0505+150 乂 0.1496 乂 0.0572=945.16+945.16 乂0.003/0.997+20 X 0.4851

6、碱度平衡0.0746X 0.5346Y 400 12.17% 6.24% 150 14.96% 3.28%-20 4.68%1 260-0.0547X 0.0124Y 400 12.17% 46.43% 150 14.96% 48.06%-20 15.18%-4.5 -6028解得：X=1642.5kg Y=14.08kg烧结矿：1248.3kg 球团矿：164.25kg 澳矿：229.95kg1.6 渣量和炉渣成分的计算1、S原燃料带入的 S: 1642.5X 0.0005+400 X 0.005+150 X0.0058=3.69Kg进入生铁的S : 0.28 Kg进入煤气的 S : 3.6

7、9 X0.05=0.18Kg进入炉尘的 S: 20 X 0.0012=0.024 Kg炉渣中的 S : 3.69-0.28-0.18-0.024=3.21 Kg2、FeO945.16 0003 72=3.66 Kg0.997 5671Kg3、MnO(0.0027 1642.5 -20 0.0145) 一 0.5 = 2.67554、SiO2碱度平衡中的分母110.75kg5、CaO碱度平衡中的分子132.89kg6、MgO 1642.5 X 0.023+14.08 X 0.0052-20 X 0.0143+400 X 0.1217 X0.0099+150 X 0.1496 X 0.016=38

8、.5 Kg7、Al2O31642.5X 0.0178+14.08 乂 0.0132+400 乂 0.1217 乂 0.3969+150 乂0.1496 X 0.3971-200.0143=57.37 Kg表四炉渣成分表组元CaOSiO2Al 2O3MgOMnOFeOS/2E1.7kg132.89110.7557.3738.52.673.661.61347.45%38.2531.8816.5111.080.771.050.46100生铁成分的校对S=0.028%Si=0.45% Fe=94.516%Mn=2.67 x 55/71 x 100/1000=0.21%P= (1642.5 x 0.00

9、11-20 x 0.011 ) x 62/142 x 100/1000=0.07% C=100-0.028-0.45-94.516-0.07-0.21=4.72%2.1 物料平衡2.1.1 风量的计算直接还原度rd=0.45 鼓风湿度f=1.2%C燃=C焦+C煤-C 直-C 生铁-CcH-C 尘进入高炉 C总=400X 0.8563+150 X 0.7461=454.44KgCch=0.7%C 总=454.44X 0.007=3.18 KgC 生铁= 1000X4.72%=47.2KgC 直=24/28 X 4.5+12/55 乂 2.1+0.7 乂 60/62+945.16 乂 0.45 乂

10、 12/56=96.14C尘=20X0.0162 X 12/44=0.09 KgC燃=454.44-3.18-47.2-96.14-0.09=307.83 KgWo与0.21 X (1-0.012)+0.5 X 0.012=0.21353V。产307.83 X 22.4/24=287.31 m煤粉提供的氧气=150X 0.0415 X 22.4/32=4.38 m鼓风 Vo2=287.31-4.38=282.93 m 3风量 V风=282.93/0.2135=1325.2 m 3鼓风重量=1325.2 X 1.28=1696.26 Kg2.1.2煤气量的计算1、CH4炭生成的 CH4=3.18

11、X 22.4/12=5.94 m 3焦炭挥发的 CH4=400X 0.0033 X 22.4/16=1.85生成总量=5.94+1.85=7.79 m 32、H2鼓风带入 H2=1325.2X 0.012=15.9 m3煤粉带入._ _ _一_ 3H2=150X 0.0446 X 22.4/2=74.93 m焦炭带入.3H2=400X 0.0006 x 22.4/2=2.69 m还原消耗H2= (15.9+74.93+2.69) X 0.4=37.413、生成CH4炉顶力=CO2,_ _. 3H2=5.94X 2=11.88 m(15.9+74.93+2.69) X 0.6-11.88=44.

12、23 m3FeQ+CO> FeO+CO_ _3CO2=(1642.5X 0.7295) X 22.4/160=167.75 mFeO+HH Fe+HOrH2=72 x 44.23 x 56/ (22.4 x 945.16 x 72)解得:rH2=0.123FeO+CO Fe+COCO2=945.16X (1-0.45-0.123)X 22.4/56=161.43 m表五煤气成分表CH4CON2H2CO2总体积m37.79425.961036.1544.23332.971847.1%0.2623.0656.092.3918.021004、5、6、石灰石分解 CO2=14.08X 0.434

13、6 X 22.4/44=3.12 m 3焦炭带入 CO2=400X 0.0033 x 22.4/44=0.67 m 3进入炉顶 CO2=167.75+161.43+3.12+0.67=332.97m3CO燃烧生成 CO=307.83 X 22.4/12=574.62 m 3直接还原 CO=96.14 X 22.4/12=179.46 m 3焦炭挥发份 CO=400X 0.0033 x 22.4/28=1.06 m 3间接还原 CO=167.75+161.43=329.18m3炉顶 CO=574.62+179.46+1.06-329.18=425.96m3N2鼓风 N2=1325.2X ( 1-

14、0.012 ) X 0.79=1034.35 m 3焦炭带入煤粉带入炉顶带入3N2=400X 0.004 X 22.4/28=1.28 m3冲=150乂 0.0043 X 22.4/28=0.52 m3N2=1034.35+1.28+0.52=1036.15m炉顶煤气成分煤气密度=(0.0026 X 16+0.2306 X 28+0.5609 X 28+0.0239 X_ _32+0.1802 乂 44)/22.4=1.35 Kg/m煤气重量=1847.1 X 1.35=2493.59 Kg氢还原生成 H2O=37.41X 18/22.4=30.06 Kg62.1.3物料平衡表表六物料平衡表收

15、入项支出项名称数量kg百分比名称数量kg百分比复合矿1642.542.08铁水100025.7石灰石14.080.36炉尘200.51焦炭40010.25水分30.060.77煤粉1503.84煤气(干)2493.5964.08鼓风1696.2643.47炉渣347.458.94总计3902.84100总计3891.1100绝对误差=3902.84-3891.1 = 11.74误差校核：11.74/3902.84.61=0. 29%<0.3% 符合要求。2.2热平衡2.2.1 热收入的计算一、热收入碳氧化：由C氧化生成1m3CO2放热17869.50KJ由C氧化生成1m3CO放热5241

16、.72 KJQ1=( 425.96-1.06 ) X 5241.72+(167.75+161.43) X17869.50=8109488.84KJ热风：1100C的空气热容1.4233KJ/ m3 C1100 c水蒸气的热容1.7393 KJ/ m3 C鼓风中98%进入热风炉，2%用常温喷吹煤粉Q2=1298.7 X (1-0.012) X 1.4233+1298.7 X 0.012 X 1.7343 X 1100=2038702.54 KJH2氧化放热：1 m3 H2氧化成水蒸气放热10788.58Q3=30.06X 10788.58=324304.72KJ成渣热：1千克氧化钙和氧化镁的成渣

17、为1128.60KJQ4=(0.5346+0.0052) X 14.08X 1128.60=8577.79KJ矿带入物理热：25°C炉料的热容为0.6897KJ/ Kg CQ5=1642.5X 0.6897X 25=28320.81KJ热收入Q=Qi+Q2+Q3+Q4+Q5=8109488.84+2038702.54+324304.72+8577.79+28320.81= 10509394.7 KJ、热支出1 .氧化物的分解铁氧化物分解 FeOFe3O480%2FeO.SiO220%以2FeO.SiO2存在的 FeOFeO=1248.3X 0.095 x 0.2+400 x 0.12

18、17X 0.0616+150X 0.1496 x0.0735= 28.37Kg以Fe3O4存在的FeOFeO=1248.3X 0.095X 0.8+164.25X 01752=123.65Kg以Fe3O4存在的Fe2O3Fe2O3=123.65X 160/72=274.77Kg贝U FqO4=123.65+274.77=398.42Kg游离的 Fe2O3=1642.5X 0.7295-274.77=923.44 Kg分解1Kg以2FeO.SiC2状态存在的FeO消耗408.52 KJ分解 1Kg Fe3O4 消耗 4791.78KJ 分解 1Kg Fe2O3消耗 5144.28 KJ铁氧化物耗

19、热 G= 28.37X 4068.52+398.42X 4791.78+923.44X 5144.28=6774998.82 KJ其他氧化物MnO 分解 1Kg Mn 耗热 7350.53 KJ由 SiO2 分解出 1KgSi 耗热 31028.14KJ由 3CaO.O5分解出 1KgP 耗热 35697.26KJ其他氧化物分解吸热G=2.1 X7350.53+4.5X 31028.14+0.7X 35697.26=180050.83KJQi=6774998.82+180050.83=6955049.65KJ2 .脱硫吸热CaO.脱硫耗热 5392.20 KJ/ KgMgO.脱硫耗热 8025

20、.60 KJ/ KgMnO 脱硫耗热 6249.10 KJ/ KgFeO .脱硫耗热 5496.70 KJ/ Kg平均耗热=6290.90 KJ/ Kg脱硫吸热 Q2=(3.21+0.18) X 6290.90=19061.43KJ3 .碳酸盐分解吸热CaCO3 分解 1Kg CaO 吸热 4037.88 KJMgCO3分解 1Kg MgO 吸热 2482.92 KJ碳 酸盐分 解吸热 Q3=14.08 X 0.5346 X 4037.88+14.08 X 0.0052 X2482.92=30575.59KJ4 .水分分解吸热分解1m3水蒸气吸热10788.58KJQ4=1325.2X 0.0

21、12X 10788.58=171564.31KJ5 .煤粉分解吸热分解1Kg煤粉吸热836KJQ5=150X 836=125400KJ6 .游离水蒸发吸热主要是焦炭带入1KgH2。是由0 c升高到100 C吸热418KJ1Kg 1000 C H2O 变成 100 C 水蒸气吸热 2257.2KJQ6=400X (0.04+1) X 0.04X (418+2257.2) =37977.80KJ7 .铁水带走1Kg1450 C铁水带走热量1237.28KJQ7=1000X 1237.28=1237280KJ8 .炉渣带走1Kg1500 C铁水带走热量1851.74KJQ8=347.45X 1851

22、.74=643387.06KJ9 .煤气带走 200 C煤气带走的热量N2COCO2H2CH4H2O热容 1.31041.31041.78441.29961.81661.5086干燥气热容=0.0026 X 1.8166+0.2306X 1.3104+0.5609X 1.3104+0.1802X 1.7844+0.0239X 1.2996=1.46KJ/ m3 C干燥气带走热量=1847.1X 1.46X ( 200-0) =687899.53KJ煤气中水分带走热量=(400X 0.04X 22.4/18) X ( 200-100) x 15.086+28.93X ( 200-0) X1.50

23、86=38766.66KJ炉尘带走热量炉尘热容0.836 KJ/ Kg =20X0.836X (200-0) =3344KJQ9=687899.53+12610.55+3344=703854.08KJ 10.热损失Qi0=热收入-(Qi +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9) = 10509394.7-(6955049.65+19061.43+30575.59+171564.31 + 125400+37977.8+ 1237280+643387.06+703854.08)=585244.78 KJ表七热平衡表热收入热支出名称数量 kJ%名称数量 kJ%碳素氧化放热8109488.8

24、477.16氧化物分解6955049.6564.29鼓风带入热2038702.5419.4脱硫吸热19061.430.18氢氧化放热324304.723.09水分解171564.311.63成渣热8577.790.08游离水蒸发37977.800.36炉料物理热28320.810.27铁水带走123728011.77炉渣带走643387.066.13喷吹物分解1254001.19碳酸盐分解30575.590.29煤气带走703854.086.7热损失585244.785.57总计10509394.7100.00总计10509394.7100.003.高炉本体设计3.1 高炉总容积的确定设计一座

25、年产制钢生铁220万吨的高炉车间。作业率为 95%(1)确定年工作日：365X95%=347 天日产量：P 总=220X 10000/347=6340.06t(2)定容积:高炉利用系数刀v=2.0t/(m3.d)每座高炉日产量：P= P总/1=6340.06t每座高炉容积：Vu=P/i v=6340.06/2.0=3170m33.2 炉型设计(1)炉缸直径(d):选定冶炼强度I=0.90t/(m3.d)炉缸截面燃烧强度：i燃=1.05t/(m2.h)贝U d=0.23 区=0.23 p90'3170 =ii.98m i 燃11.05取 d=12m校核：Vu'/A= 3170 =

26、28m：1:.21224设计符合要求。(2)炉缸高度：渣口高度：hz=1.27=卫士山吗=17NcP铁 d10X0.557.1X122取 h z=1.7m式中：N一昼夜出铁次数，10次；P铁一铁水比重，7.1t/ m3;b一生铁波动系数，1.2;C一渣口以下炉缸利用系数，0.55。风口高度：取 K =0.50 hf= hz/k=1.7/0.5 =4.15m取hf=4.1m风口数目：n=2x(d+2)=2 *12+2)=28 取 n=28个风口结构尺寸：选取a=0.5则炉缸高度：hi= hf+a=4.1+0.5=4.6m(3)死铁层厚度：选取 h0=2Xd=2X 1.2=2.4m(4)炉腰直径、

27、炉腹角、炉腹高度：选取 D/d=1.1则D=1.1 x 12=13.2m取 D=13.2m选取 认=80则h2=(D-d) tg80 /2=(13.2-12) tg80 /2 =3.4m取h2=3.4m校核 % : tg % =2 hz/(D-d)=2 >.4/(13.2-12) =6民=80炉喉直径、炉喉高度的确定：选取 d1/D=0.67则d1=0.67X13.2=8.85m取 d1=8.9 m14选取 h5=1.5m(6)炉身角、炉身高度、炉腰高度：选取B =83o贝Uh4=(D- di) >tgB/2二(13.2-8.9) tg83o/2=17.51m取h4=17.5 m校

28、核 B： tg”2x h4/(D- di)=2X17.5/(13.2-8.9)=8.14B =83o选取 Hu/D=2.28贝 U Hu=2.28X 13.2=30.09 m取 H =30 m求得：h3=Hu-h1-h2-h4-h5=30-4.6-3.4-17.5-1.5=3m(7)校核炉容：炉缸体积：V1=-d2h1 4=3.14 X22M.6/4=520.24 m3炉腹体积：V2=h2(D2 Dd d2)12=424.26m3炉腰体积：V3=-D2h34=3.14X13.22X3/4=410.34m3炉身体积：V4=h4(D2 Dd1 d12)12=3.14X 17.5X ( 13.22+

29、13.2 X 8.9+8.92) /12=1699.41m3炉喉体积：V5=-d12h54=3.14X8.92X 1.5/4=93.27 m3高炉容积：Vu= V1+V2+V3+V4+V5=520.24+424.26+410.34+1699.41+93.27=3147.52 m3误差： AV = (Vu' - Vu) / Vu'=(3170-3147.52) X 100%/3170=0.7% <1%213.3内型尺寸及示意图4.1高炉砌石专（高铝石专）1 .炉衬设计：炉缸、炉底采用全碳砖，风口区以上的炉腹、炉腰采用粘土砖，炉身中下部采用碳化硅砖， 炉身上部采用粘土砖，炉喉

30、采用钢砖护板，基墩用耐火混凝土，基墩用钢筋混凝土，选用 过渡式炉腰。2 .高炉砌砖（高铝砖）计算（1）炉腹砌砖炉腹用高铝砖，高炉炉腹高度为3400mm,则所需高铝砖层数=迹=45层，炉腹内衬厚75度为345mm,采用G4-G2配合。为设计方便，将炉腹分为3段进行砌砖计算，从下往上每段的砖层数为 15层。第1段 圆环内径d=12000mm。G4:2 ans二b - h2 3.14 345150-125=87块G2:二 d - Qhnz二b3.14 12000-87 125150=179 块G4=87G2=179x 15第2段 根据砌砖公式AR = - -= 1125 =199mmtan ： ta

31、n 80式中：h为砖的厚度=1125mm第 2 段内径 d2=12000+2AR=12000+2Xl99=12398mm2 a 2 3.14 345G4: ns=87 块bf 150-125d2 - Qh 3.14 12398-87 125 dG2: nz=187 块150第 3 段 内径 d3=12000+4AR=12000+4X199=12796mm2 a 2 3.14 3454G4: ns=87 块bf 150-125d3 一 3,14 12796 -87 125G2: nz=196 块炉腹石专的总数为11640块。150(2).高炉炉腰砌砖用高铝砖炉腰高度为3000mm。则所需高铝砖层

32、数为3000=40层。炉腰内衬厚度为345mm,采用75G4-G2配合。G4: ns=87 块二d - Qh 3.14 13200 -87 125 cc,G2: nz=204150G4=87G2=204X 40炉腰石专的总数为9735块。(4)高炉炉身砌砖用黏土砖炉身高度为17500 mm,所需黏土砖的层数为 ""ZBd层1)炉身下半部75将炉身下半部分为15段，炉身下部炉衬厚度为575mm。第1段G4: ns=87块二d 一 3.14 13200 -87 130 八4G2: nz=201 块150G3=97|G4=87G1=201G2=201X 5第 2段 AR= = l

33、Z5=46mmG4=87G3=97G2=195G1=1806 段 G3: ns=97 块 G1: nz=180 块7 段 G4: ns=87 块 G2: nz=190 块tan： tan 83G4=87G3=97 j- X5G2=202G1=187 13 段 G4: ns=87 块G2: nz=197 块G3=97G4=87一 X5G1=197G2=197 II4 段 G3: ns=97 块 G1: nz=184 块G4=87G3=97'X5G2=199G1=1845 段 G4: ns=87 块 G2: nz=194 块G3=97G4=87X5G1=194G2=194 1G3: ns=97 块 G1: nz=187 块X 5弟弟弟G3=97G4=87G1