万吨的炼铁设计说明书

400万t的高炉炼铁车间，用资源、能源和控制环境污染,提高资源和能源利用效率等,使炼铁生产高效、节焦()、节能、节水、环保、优质和长寿,实现我国高炉炼铁生产大且强的:Blastfurnaceiron-makingisamainmeanstoobtainpigiron,andoneofthemostimportantlinksinthemetallurgicalcourseofsteel,yaroleinholdingthebalanceinnationaleconomicconstruction.Theblastfurnaceisthemainequipmentofiron-making,inlinewiththehighquality,highyield,lowconsumptionandenvironmentalpollutiondesignandbuildablastfurnaceiron-makingworkshopproducing3.5milliontironseveryyearin,thisdesigninstructiondesignstheblastfurnacedetailedly,includingintroduction,thecraftcalculating(Includingthebatchingiscalculated,sbalanceandthermalbalance),thefurnacetypeoftheblastfurnaceisdesigned,choiceoffurnacelineroftheblastfurnace,thefurnacebodycoolstheequipment,thetyueresanddesignthetapironfield,rawmaterialssystem,blowsystem,furnaceroofequipment,coalgasdisposalsystem,slagirondisposalsystem,ejectionsystem,iron-smeltingofworkshopetc..Combinedomesticandinternationalthesamefurnacevolumesomeadvancedproductionoperationexperienceandrelevantdataofblastfurnacealsowhilethedesign,striveblastfurnaceshoulddesignedto plishhighlymechanized,automationizing,inthehopeofreachingthebestproductivity

:BFiron-makingdesign;ejection;blowing;coalgasdisposal;slag摘 目 引 概 配料计算、物料平衡、热平衡和高炉本体设 配料计 总 原条 入炉矿石配比的确 复合矿和石灰石用量的确 渣量与炉渣成分计 生铁成分的校正 物料平 总 风量的计 煤气量的计 热平衡计 总 热收 热支 高炉本体设 总 确定年工作日 定容积 炉缸尺 死铁层厚 炉腰直径炉腹角炉腹高 炉喉直径炉喉高 炉身角炉身高度炉腰高 校核炉 厂址选 考虑因 要 供料系 焦矿槽容积的确 焦矿槽的布置、容积及数目的确 槽上、槽下设备及参数的确 槽上设 槽下设备及参数选 皮带上料机能力的确 高炉槽下上料系统的设计与改 送风系 高炉鼓风机的选 高炉入炉风 鼓风机风 高炉鼓风压 鼓风机的选 热风 热风炉座数的确 热风炉工艺布 热风炉型式的确 热风炉主要尺寸的计 热风炉设 热风炉管道及阀 风口的选 送风制度的影 余热回收装 渣铁处理系 风口平台及出铁 炉渣处理设 铁水处理设 铁水罐 铸铁 铁水炉外脱硫设 铁沟流咀布 渣铁沟的设 流咀的设 炉前设备的选 开铁口 堵铁口泥堵渣 换风口 炉前吊 煤气除尘系统设 荒煤气管 导出 上升 下降 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确 粗除尘装 文氏管除尘原 附属设 精细除尘设 喷吹系 煤粉喷吹系 喷煤应注意的问 喷吹工艺流 炉顶设 炉顶基本结构 布料方 基本参数的 探料装 冷却设备选择、风口及铁口设 炉底冷却型式选 高炉各部位冷却设备的选 炉缸和炉底部位冷却设备选 炉腹、炉腰和炉 炉 高炉供水量、水压的确 供水 供水水 风口数目及直 铁 炉壳及钢结构确 高炉钢结 炉 基础与内 高炉炉基的形状及材 对高炉基础的要 高炉基础的形状、尺寸、材质结 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌 炉 炉 炉 炉 炉 炉 炼铁车间平面布 车间平面布置原 车间平面布置形 结 参考文 致 2005年生铁产量为3.304亿t,比2004年增长28.19%,2006生铁产量为41041亿t,比2005年同期增长19.78%,呈现生铁产量增幅大于平均炉容过小近年来又新建了1000m3以下的中小型高炉,使高炉结构不合理的问题进一步突出。有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本。2005年我国生铁产量中有近一半(1473898万t)300万t以下的小企业生产的,因此必须提高产业集中度,使高炉大型化,减少高炉座数,提高生产竞争力。概配料计算物料平衡热平衡和高炉体设配料计烧结厂处理的原料种类繁多且物理化学性质差异甚大[1]。为了保证烧结矿的物理性能和化学成分稳定,符合冶炼要求,同时使烧结料具有良好透气性以获得较高的生产率,必须把不同成分的含铁原料熔剂和等,按烧结过程及烧结的软件的开发也即成了烧结试验的迫切需求[3]。据此我们借助先进的微机技术和软件设计技术,开发了烧结通用配料计算软件系统。本软件系统构架了一种通用的配料计算框架,选取了常用的试验数据处理方法，可快速合理地选定所需的配矿方案预算烧结矿各项重要技术经济指标原条 表 炉渣R：1.1 ：1200℃ %令：复合矿用量为Xkg/t,石灰石用量Y945.16+945.16×0.0030.02330.0643X0.529Y3600.12760.03621500.10930.388200.0475X0.0085Y3600.12760.51891500.10930.5848200.06274.8

则：烧结 澳矿SiO2量：GCaO渣

=945.16×0.003×72渣 渣炉渣S进入高炉的进入炉尘的S：20×0.0012＝0.02kg进入生铁的S：0.26kg进入炉渣的S：Gs渣表 炉渣成分及渣生铁成分的校正 [P]=（1634.61×0.0012-

[C]=100-94.516-0.48-0.026-0.082-物料平风口燃烧的C -0.7%×(360×0.8585+150×0.7663)-20×0.2537-0.82×12-4.8×24-0.83×60- 鼓风提供的O2:V=277.5422.4 1m3空气中的含氧量:O2%=0.21×（1－0.0015）+0.5×0.015风量

259.04鼓风重量w=1208.21×1.29=1558.59 CH4

22.4＝0.274CH4总量:VCH=5.54+0.27=5.814鼓风中H2O转化的H2V=1208.21×0.015=18.12m:V（3600.01390.2029+×22.42直接还原消耗的H2V=（18.12+101.59）×40％＝47.88生成CH4消耗的V=(360×0.8585＋150×0.7663)×0.7％×22.4×2所以进入炉顶煤气的H2：V=18.12+101.59-11.08-Fe2O3→FeOFeOFeV=945.16×22.4×（1-0.45-CaCO3CaOV=6.87×0.4252×22.4CO2风口燃烧生成的CO：V=277.5422.4间接还原消耗的CO的CO：V＝360×0.0139×0.2245×22.4进入炉顶煤气的CO：V=179.7+518.07+0.9-鼓风代入的N2：V=1197.20×（1-0.015）×0.79=931.6m焦炭和煤粉挥发分中的V=(360×0.0139×0.2936+150×0.1244×0.1474)×进入炉顶煤气的N2炉顶=0.2010440.21280.5493280.035620.003816=1.35kg/热平衡计C1m3CO5241.72KJ1m3CO2 热风带入：1100℃时空气的热容：1.4233KJ/m3·℃，1100℃时煤气的热容1.7393KJ/m3·℃，98%带入能量, Q=(1208.21×98 1㎏MgOCaO1128.60所以成渣热为:Q=（0.5290＋0.0087）×6.87×1128.6025℃时炉料的热容为:0.6897KJ㎏·℃Q收 .76＝在烧结矿中FeO20%2FeO·SiO280%以Fe3O4的形式以Fe3O4形式存在的FeO的重量为 以Fe3O4形式存在的Fe2O3W=75.86×160=168.58 脱SCaO脱S耗热：5392.20KJ/㎏，MgO脱S耗热：8025.60KJ/㎏，MnO脱所以脱S吸热为：CaCO31㎏CaO4037.88KJMgCO31㎏MgO2482.92KJ1m3水蒸气吸热Q=1208.21×0.015×10788.58Q=150×836＝125400KJ 2090C成 热 Q=（360×0.0412×22.4/18）× 热损失=Q收-Q支 高炉本体设日产量 P总

400

每座高炉日产量：

P11527.4 每座高炉容积 VU

=5763.7 0.95 0.95i则i

取d=11.7

A

4

2渣口高度 2Nc铁

=1.27

1.2100.55

取hz风口高

h2×

=2.86 取风口数 取n=28风口结构尺 选取 则炉缸高 炉腰直径炉腹角 Dd 取选取 h2=Ddtan2

=12.711.7tg820=3.552取 tan炉喉直径

D

12.7 d1D 选 选 h4=Dd1tan=13.57.7 取校核

D

213.5

选 取h3=Hu-h1-h2-h4-h5=32.5-3.4-3.5-16-炉缸体积 V1=d =11.723.4 炉腹体积 =

h(D2Ddd2)23.5(12.7212.711.72炉腰体积 V3=D2h=12.723 炉身体积 V4=h(D2Ddd212 =16(12.72)炉喉体积 V5=d2h=8.126.64 高炉容积 Vu=V1+V2+V3+V4+ =Vu

|2874.942882误

=0.24%〈厂址选要考虑工业布局,有利于经济合作地质条件要好,地层下不能有有开采价值的矿物,筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程水位尽可能低于0.5m。供料系各种入炉原料(含焦炭)均采用带式输送机输送至高炉矿槽，保证了供料系准确性和合理性[10]。并设置相应的除尘设施,改善槽下操作环境。焦矿槽容积的贮矿槽的容积大约能12～18小时的矿石，6～8小时的焦炭。据此设50°～55°。本设计选用8个贮矿槽，槽上槽下都采用皮带方式。其结矿、4、2、2。矿V=4611.2/8=矿：461.22410m。高度12m。矿槽总长度决定于车间的长度，后者决定于高炉中心线的距离。单个矿槽长度（采用带式机）为5m。杂矿槽：75m3 块矿槽：100m3本设计中设四个焦槽。每个焦槽容积为：2017/4=504.25：201724/(28822.2)=764100m3槽上、槽下设备及参数的确槽下设放料，为电动装置，同时也设手动装置用电磁筛作为筛分设备。槽下及炉料称矿石采用分散筛分分散称量的方法[12。其优点在于：布置操作灵活，备用能力大，便于。称量后的炉料经胶带上料机运往高炉炉顶。皮带上料机能力的258m2000t/h。宽度选择如下：QQB—胶带机宽度，mK—断面系数γ—物料堆，1.6t/m33203200.921.01.6

取B=高炉槽下上料系统的设计与本设计在槽下设置配料带式输送机,并将槽下地坪提高，矿仓底部的标高也相应提高,改善了操作环境和采光条件,使设备检修方便,并为实现PLC上受总图布局、场地紧张限制在主控楼已无法布置主卷扬机。在经过比较和计算后,将主卷场机室布置在矿仓顶部端头的位置,矿仓平台与炉前平台通过走道和梯子连接起来,方便管理。带式输送机将焦炭送至焦炭槽,仓下设置焦炭筛,筛下物用DJ型大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。与普通带式输送机相比,该设备具有运行稳定,故障率低,维修量小,安装、简单,工艺布置紧凑合理,总图布局灵活等特点。这项技术的采用克服了碎焦卷扬机故障多,维修等缺点,运行可靠。既提高了作业率,又节省场地,减少工程投资。槽下上料系统采用PLC电子技术的发展及普及应用，采用PLC槽下称量系统和上料系统均采用PLC自动控制。设计中采用了分散称量、集中校核、自动补偿的方式,使称量准确、合理。烧结矿、规格矿及熔剂矿通过矿仓、电机振动给料机落入分散称量斗称量,通过带式输送机输送到中间称量斗复核,校验后再下到料车,差异,则通过PLC微机系统自动补偿。焦炭通过焦仓给料,在槽下经焦炭振动筛筛分后,合格焦炭进入焦炭称量斗称量,碎由大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。送风系高炉鼓风机的Vo=VuIV＝28820.952800＝5323.69 Vu―高炉有效容积V―每１吨干焦消耗标态风量，2800m3/tI―0.95t／m3dtVo―标态入炉风量Vo'=(1+k)Vo=(1+10﹪)×5323.69=5856.06mVo―高炉入炉风量K送风系统漏风系数，对大型高炉为10﹪Pt＝3.0105则鼓风机出口风压'实际供风量：V'＝'K

=

出口风压：P'=K

=0.451.04表 风机选择系

传动方 热风高炉容积为2882m3，配备四座改进型内燃式热风炉取单位炉容蓄热面积为定热风炉钢壳下部内径Ф10000mm,炉壳及拱顶钢板厚度为20mm,36mm下部：1)大墙厚：345mm隔热砖（轻质粘土砖：113mm填料层（水渣石棉填料：60mm不定型喷涂料热风炉内径：d内=10000-上部：230硅砖+345硅砖+20下部：230高铝砖+345高铝砖+20选燃烧室面积（包括隔墙热风炉内截面积Sd2

22 燃烧室面积：S燃=S内S蓄=S内-S燃=61.956-选七孔砖，格孔直径为Φ43mm，查表知1m3格子砖受热面积f七=38.064座热风炉总蓄热面积：2882×90=259380m1座热风炉蓄热面积：259380÷4=64845m1h

=38.194热风炉拱脚内径:d拱脚=10000-据经验:H拱=0.60d拱脚拱拱1拱拱L1=0.45d拱顶砖衬：400高铝砖+230轻质高铝砖+113硅藻土砖+40喷涂层=783mmH全Hd

烟道阀等。送风系统的阀门有：热风阀、冷风阀、混风阀、混量调节阀，充 d式中d---v---气体在实际状态下的体积流量，m3/sω---气体在实际状态下的流速，m/s

表 管道内气体流速参考数名 实际流速/m风压 风压<0.05 风压>0.09 风压<0.05 净煤气管 助燃空气管 表 热风炉管道内高 净煤容 总

管 总 直

热 热总 围

1200mm800mm2～5m/s。70m冷量及混风的冷量等。放风阀和：位于鼓风机和热风炉组织间的冷风管道上。其作用在风口的选风口的面积和长度对进风状态起着决定作用[1]。生产实践表明，在一定冶[15送风制度的影高炉采用大风量风机生产,适宜的操作制度是实现高炉稳产、顺行、高产的重要保证[17:各种制度密切相关,,也会引起炉况不顺但在实际生产过程中,常因送风制度和装料制度不当,引起造渣制度和热制度波动。因此,建立适宜的送风制度和装料制度,是充分发挥大风机生产优势、获取较高效益的关键。余热回收装热风炉烟道废气余热回收。1.热管式换热器工作原理：把带有翅片的金属分离式热管换热器工作原理：受热端和冷凝端置于不同的换热器内，受 经过循环泵再次送入烟气换热器内加热，如此循环。优点：节渣铁处理系风口平台及出150～1250mm排水坡度其主要作用是方便高炉操作人员窥视风口了解炉况及布置上沟。2～4个出铁场，本设计的高炉设有二个出铁场。1.5m厚的沙子，最上面地坪立砌一层建筑砖。1.5m，风口平台比风口中心线置相适应。其长度为50m，宽度为20m，高度保证任何一个渣铁溜嘴下沿不低于炉渣处理设省;950C左右的余温，依靠此余热水分再次被蒸发，使成品渣的含10%。2能耗低、吨渣耗水量底滤法水淬（OP法和法水淬（ASA法处理熔渣吨渣耗水l0:17:1,7%93%10%所以循环水水温降低不多，循环水再进人下次循环之前需进人冷却系统进行冷(上塔水泵等设施)故吨渣耗电量高，投资大。而轮法粒化渣处理工艺吨渣耗水量(1～2):1,70%30%70%1/5工艺较OP2/3～1/2。成品渣含水量低、质量用OCP法、RASA20%～30%。10%，操作安全、不发生、作业率采用OCP法、RASA法，当熔渣中含铁时会产生，开炉时最为明显(在高炉生产中，事故状态的熔渣带铁是不可避免的。RASA法高压水遇带铁。排放问题)而采用轮法粒化渣处理工艺即使渣中含铁40%也不会产生，作业率可达100%,无需设于渣坑钢铁公司二炼铁的实际经验已证明了这一。占地面积小、投资环境保护铁水处理设LZ—44—1型铁沟流咀布铁沟坡度：主铁沟段坡度为9﹪，支铁沟段坡度为：6﹪，下渣沟坡度7﹪，10﹪主铁沟长为15m，宽1.2m，身1.2m渣沟：80mm厚的铸铁槽内捣一层垫沟料，铺上河沙即可铁沟：80mm厚的铸铁槽内，砌一层115mm的粘土砖，上面捣一碳素耐渣沟的下渣口到撇渣器中心线的距离为下渣沟砂坝底高于残渣沟砂坝残渣沟砂坝下沿与沟头在同一水平面炉前设备的煤气除尘系统设1800标准立方米CO20～24%，H22%，CH40.5%3500KL/m3。因由高炉炉顶排出的煤气，其温度150～300℃，标态时含有粉尘约40～荒煤气管45%53°，故每根导出管的截面积为：

14

45%4

44导出管的内径为：4导出管口煤气流速为3.5m/s

35%。其总截面积为

d235%1=10.1235%1 7.01每根管直径为d7.01煤气流速为6m/s113mm10mm；上升管高度应保证下降管的倾40。灰尘，下降管煤气流速取7.5m/s，为此下降管总截面积应为上升管总截面积的80%40。内径：D113mm12mm除尘系统的选择和主要设备尺寸的确圆筒直

QDQQ—V—圆筒内煤气流速，0.6～1.0m/s圆筒部分高式中：t—F—截面积,13径径度度角度重力除尘器壳体采用普通碳素钢板焊接成，在重力除尘器下设螺旋清灰重力除尘器为圆筒形上下部均为锥面水平夹角53，新的煤气除尘系统工艺流程为高炉炉顶(粗煤气)→煤气下降管→重力除尘器(半净煤气)→→半净煤气支管→手动蝶阀→手动扇形盲板阀→布袋除尘器(净煤气手动扇形盲板阀→电动蝶阀→净煤气支管→净煤气总管→调压阀组→→煤气降温装置→煤气干法滤袋除尘工艺流程如图3123：旋风冷却器；4图 干法滤袋除尘工艺流程用于燃烧热风炉可以提高100℃左右。如果按提高100℃可降低15kg焦约50万吨。瓦矿属干旱地区,用水,采用干法滤袋除尘显得尤为必要。高炉煤气污水中有大量化物、硫化物、酚类等物质,处理污水需投入大量，仍达不到理想效果。采用湿法除尘后,周围农田、河流受害严重,每年赔款数十万元,环保部门罚款数十万元。10mg/m³以适应煤气流量的改变，保证喉口流速恒定，保证除尘效率。7.2.5炉顶余压发为了回收高炉煤气的物理能，在高炉煤气系统设置透平发电机组（简称TRT10 A－由调压阀组控制煤气流量；B－由透平机控制煤气流量a—部分回收方式；b－全部回收方式；c－平均回收方式制。2.全部回收方式：设计通过透平机的最大煤气量大于高炉产生的煤气量，3.平均回收方式：设计通过透平机的最大煤气量，为高炉生产产生煤气量由调压阀组控制。平均回收方式的发电能力较高，设备投资低，能够保证高炉喷吹系煤粉喷吹系1.本设计采用直接喷吹工艺：在煤粉站与高炉之间距离小于300m25%本设计采用串罐喷吹：即将煤粉仓、中间罐与喷吹罐自上而喷吹罐有效容积的确2～3吨煤粉的料面；最高料面指在离罐800～1000mm的料面。可以用以下V 式中：Vp—喷吹罐有效容积，m3；τ—倒罐周期Q—t/h；γ—煤粉堆密度设 喷吹量式中：G—G=0.2t/(t铁)Q=2882×2.1×0.2/24=50.44t/h则Vp=贮煤800～1000mm的距离。取V贮=80m3成，安装在喷吹罐下面。喷嘴长度在135～17mm之间，直径与风量相关，在3～6mm之间。器对称布置于高炉两侧，喷吹主管进入分配器前应有相当长的垂直段，采用进入炉内。由耐热无缝制成，直径15～25mm之间。本设计采用斜插式。喷煤应注意的问煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧行为直接影响高炉喷煤效果和高炉生产过程。假如喷煤量较大，而、富氧水平较低,煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧率较低,就会有大量的未燃煤粉存在。一部分未燃煤粉会随炉顶煤气带出炉外,随渣铁排出炉外，起无效作用；另一部分未燃煤粉滞留在炉内，参加渗碳、气化、直接还原等,起有效作用[22。但当滞留在炉内的未燃煤粉超过一定量时，也会起缸堆积，渣中带铁，大量烧坏风口、渣口，炉渣流动性变差,不利于高炉出渣出[23喷吹工艺流 热烟煤粉喷 热烟煤粉喷4炉顶设本设计采用串罐式无料钟炉顶——炉顶基本结构料罐和布料溜槽接通。中心炉喉的直径为500～700mm（本设计取600mm，壳布料方基本参数的排料口的周边长 L=(3.14D+D)23.14D

F8FRa F

)

sin

tNt

D—排料口直径，m；g—重力加速度：9.8m/s2λ—0.6～1.2之间，焦炭取小值,V—料罐有效容积m3； 表 无料钟炉顶基本参炉

8

探料装计。本设计采用探料尺,每座高炉设有两个探料尺,180°。61－链条的卷筒；2冷却设备选择、风口及铁口设炉底冷却型式选φ40mm×10mm200～300mm（本设计取200mm，边缘水冷管间距为300～500mm（本设计取300mm，水冷管50～100mm。炉壳开孔后加垫板固定，开空处应避开炉壳折点150mm以上。高炉各部位冷却设备的选炉缸和炉底选用光面冷却壁，砌与冷却壁之间留100～150mm（本设计取150mm）20mm的缝隙，1500mm80～120mm（120m3000m（1300mm20mm30mm接严密。350mm镶砖冷却壁，炉腹部位冷却壁高度取1600mm，炉腰部位冷却壁高度取2000mm;炉身采用上部带凸台型镶砖冷却壁，高度2000mm，凸台突出长度200mm，肋高高炉供水量、水压的Q=cM(t-to)×10t,to—分别为冷却水的进、出水温度（平均值，℃应考虑炉役后期的Q15%。本设计要求冷却水进水温度小于35℃，出水温度50℃～60℃，各部分允许进出水温度差为：炉身上部12℃，炉身下部12℃，炉腰10℃，炉腹10℃，风口带5℃，炉缸3℃，风、渣口大套5℃，风、渣口二套5℃。平均进、出水温差10℃4.18KJ/(Kg·℃)。M C(tto)

4.18(5040)

=13.7113.71t/h0.3～0.5P0.1Pa0.05Pa15。（平台处滤 器以上

15本设计炉体给水压力供水主管0.38MPa炉体中部0.22MPa炉体上部0.16MPa风口数目及直28170mm。铁炉壳及钢结构A字型和门型两种，本24-40mm厚钢板焊成或槽钢制成。平台结构：高炉炉体凡是在设置有人孔、探测孔、冷却设施及机械设备炉壳有钢板制成，各部位炉壳厚度的计算如下D--计算部位炉壳外弦带直径K--系数，mm/m;根据弦带位置而定.其值见表16 κ值 D值（m） 本设计δ值，mm基础与内高炉炉基的形状及具有一定的耐热能力。一般混凝土只能在150℃以下工作，250℃便有开裂，400℃时失去强度，钢筋混凝土700℃时失去强度。过去由于没有耐热混凝52.5～3.0m3.0m。100～