球团课件第七讲

7、球团厂设计

概述7.1竖炉球团生产工艺流程7.2竖炉球团物料平衡与热平衡

7.3工艺设备的选择与计算

思考题第1页，共29页。概述重点：球团焙烧设备的优缺点及选择的依据难点：球团车间的配置第2页，共29页。7.1竖炉球团生产工艺流程

大冶铁矿10m2竖炉工艺参数

规模/万吨/年50作业率/%90.4利用系数/t/m2.h6.31竖炉热耗KJ/t70投资/万元5388．42第3页，共29页。7.2竖炉球团物料平衡与热平衡以某厂8m2竖炉为例，原料化学成分表4-16（P51）原料：甲精矿：G1.1=941.91kg/t87.5%乙精矿：G1.2=112.00kg/t10.44%膨润土：G1.3=19.40kg/t1.81%条件：①球团矿返矿为球团成品矿的9%，送烧结车间；②竖炉排放的球团矿温度，500℃；③FeO1.5%，脱硫率95%；④每吨球团矿耗煤气210m3/t，助烧空气150m3/t，冷却空气762m3/t，冷却水4093kg/t；

第4页，共29页。⑤

排出水的平均温度36.7℃，每吨球团废气量2600m3/t，废气温度100℃。

7.2.1物料平衡（1）物料收入部分干混合料成品球团矿收入水支出烧损FeO氧化增重水蒸汽球团返矿1）干混合料2）生球含水量：适宜水份为干混合料9.5%第5页，共29页。3）FeO氧化增重：物料总收入第6页，共29页。（2）物料支出部分1）成品球团矿2）烧损3）水蒸汽4）球团返矿物料支出第7页，共29页。竖炉球团物料平衡表

收入符号物料名称质量kg/t%甲精矿941.9178.53乙精矿112.00膨润土19.40G2生球带入水101.96G3FeO氧化增重24.09∑

支出符号物料名称质量kg/t%成品球团矿100083.38烧损7.980.67水蒸汽101.968.50球团返矿90.007.50计算误差-0.58-0.05∑

1199.36100G1.2G1.3G1.1G1’G2’G3’G4’G5’收入符号物料名称质量kg/t甲精矿941.91乙精矿112.009.34膨润土19.401.62G2生球带入水101.968.50G3FeO氧化增重2.01∑

119.36100第8页，共29页。7.2.2热平衡①煤气燃烧放热①球团矿带走热量②空气带入热量②废气带走热量热收入③生球带入物理热热支出③水蒸汽④FeO氧化放热④冷却水⑤硫氧化放热⑤炉壳散热⑥成渣热（1）热收入1）煤气燃烧放热Q1煤气低（位）热值，q=3720.2KJ/m32）空气带入热量Q2第9页，共29页。Ck——空气比热，1.3KJ/m3.℃t——空气温度，25℃3）生球带入的物理热Q34）FeO氧化放热Q45）硫氧化放热Q56）成渣热Q6：假定成渣热为总热量的2%热收入

第10页，共29页。（2）热支出1）球团矿带走热量：

2）废气带走的热量：KJ/kg.℃

3）水蒸发：4）冷却水带走热量5）炉壳散热：K——炉壳传热系数，71.06KJ/m3.h.℃，外界温度为25℃，流动速度3.6m/s，炉壳为8mm钢板制成。F——外壳散热面积，7.5m2.h/t第11页，共29页。热收入符号项目热量Kg/t%煤气燃烧放热78124258.76空气带入物理热296402.23生球带入物理热263611.98Q4FeO氧化放热42362231.86Q5硫氧化放热420043.16Q6成渣热265892.00∑

100热支出符号项目热量Kg/t%球团矿带走46543035.01废气带走26946020.27水蒸发吸热22971517.28冷却水带走21728116.34炉壳散热293122.21其他1178858.89∑

100Q1Q2Q3Q1’Q2’Q3’Q4’Q5’Q6’竖炉球团热平衡表

从热平衡结果可见，竖炉生产要求FeO≥20%。

第12页，共29页。7.3.1配料设备的选择与计算配料仓、圆盘给料机7.3.2混合设备的选择与计算（1）作用：强烈的混和、混匀（粘结剂）干燥以大冶10m2竖炉为例：转筒式干燥机——一台Ф3.0×2.0m圆筒干燥机，头部有一台烘干炉，用发生炉煤气为燃料，铁精矿可脱水2~3%，湿精矿处理量为120.0t/h7.3工艺设备的选择与计算

第13页，共29页。（2）圆筒干燥机干燥能力核算GF——干燥机产量（按含有初水分W的湿物料计），t/h；V——干燥的容积，m3，对Φ3.0×20m，干燥机来说为141.3m3。W1——物料的初水分，%，W1=10.5%；W2——物料的终水处，%，W2=7.5%；A——干燥机的单位容积蒸发强度，kg水/m3.h；对于铁精矿取A=40kg水/m3.h。

以大冶竖炉为例：配料室有89矿槽，6个为铁精矿槽，2个膨润土矿槽（1个备用），每个矿槽下对应一Φ2000mm敞开式圆盘给料机。

第14页，共29页。原料名称矿仓数原料堆税密度/t/m3有效密度/m3贮量/t贮存时间半个全部半个全部半个全部铁精矿62.4601601448644.53.6膨润土20.86012048964133配料室工艺参数

第15页，共29页。2）圆筒干燥机混匀能力核算1）混合时间L——干燥机长度，m；L=20m；R——干燥机转筒半径，m,R=1.5m；N——干燥机转速，rpm，n=3.85rpm；α——干燥机安装角度，α=2.5°；t——377S2）充填率Q——需处理的原料量，Q=120t/h；t——混匀时间，S，t=377S；V——干燥机容积，m3V=141.3m3；γ——物料堆积密度，t/m3,γ=2t/m3Φ=4.0%<15%可满足生产要求。

第16页，共29页。7.3.3造球机的选择与计算（1）种类圆盘造球机：我国球团厂全部采用圆盘圆筒造球机（2）参数的选择与计算1）倾角与边高：倾角：45~50°由造球原料的动休止角来确定边高：h=0.07D+0.217充填率：10~20%直径（2）参数的选择与计算1）倾角与边高：倾角：45~50°由造球原料的动休止角来确定边高：h=0.07D+0.217

充填率：10~20%直径第17页，共29页。

圆盘造球机圆筒造球机设备结构结构简单、重量轻

分级作用自动分级作用，生球粒度较均匀，可以不用筛分没有分级作用，一定经过筛分，工艺布置复杂，占地面积大生球质量没大差别，圆筒造球机对给料量波动适应性强些投资和经营费用圆盘优于圆筒，节省投资4~8%维修费用圆盘低于圆筒两种造球机的比较

第18页，共29页。2）转速：或

D——圆盘直径，m；α——圆盘倾角，°；f——物料塑性指数；ψ——物料休止角；以大冶竖炉为例：设有中间矿槽、Φ1600mm圆盘给料机、称量皮带和Φ6000mm，造球机各3台。每个贮矿仓有效容积为25m3，贮量为60t，每个贮矿仓下安有Φ1600mm敞开式圆盘给料机一台，采用调速电机，可任意调整给料的大小，每台对应安装称量皮带，Φ6000mm圆盘造球机各一台，每台造球机每小时可产合格生球30t。第19页，共29页。（3）造球机能力核算1）生球小时生产量qh

qn——生球小时生产量，t/h；Qh——竖炉小时需安量，t/h；η——产球率，%，η=90%；年产50万t球团矿，Qh=82t/h2）造球机台数d——造球机圆盘直径，m；k——造球盘利用系数，t/m2.h.台，K=1.2t/m2.h.台选用3台

第20页，共29页。7.3.4生球筛分辊式筛分机辊筒Φ102×1200μm，29辊，辊间隙为6mm。7.3.5竖炉以大冶竖炉为例：设有竖炉一座，共四层。①第一层（±0.00m）为排矿平面，设有排矿振动给料机TZG-50-90，3台，热矿运输采用B=630mm链板机。水平长度约140m。②第二层（+7.00m）为齿辊卸装器平台，设有齿辊7根和液压油泵站。采用连杆式自转摆辊卸料机或摇摆式齿辊卸料机（选一）③第三层（+15.90m）为燃烧室平台，两个燃烧室分别位于竖炉两侧。燃烧室设计参数见下表，每个燃烧室配有15#环涡流式烧嘴2只。④第四层（+21.46m）为布料及操作平台，竖炉布料车、上球皮带头部装置及竖炉操作，控制室在这层平台。布料车皮带宽度为800mm，全长12.5m。第21页，共29页。10m2竖炉燃烧室设计参数

最高使用温度/℃燃烧室容积/m3燃烧室数量/个燃烧强度/KJ/m3.h最大煤气用量/Nm3/h最高使用压力/KPa125019.4521100020（1）球团焙烧设备竖炉：只限于焙烧磁精矿或磁、赤铁混合精矿，并且要求二价铁≥20%，<50万t/年带式焙烧机：各种原料<50万t/年>200万t/年链篦机—回转窑：各种原料>50万t/年>200万t/年（1）竖炉设备选择与计算（P105图5-32）第22页，共29页。工作原理：虽然20世纪初就开始使用竖炉生产球团矿，但至今仍没有关于竖炉设计方面的系统理论计算公式及经验计算公式。因此竖炉设计前必须进行球团焙烧或竖炉模拟试验，然后根据试验数据与现有炉形相比较的办法进行设计。1）竖炉燃烧室尺寸的确定①竖炉燃烧室容积V燃=Q耗

G/qV燃——燃烧室容积，m3；Q耗——球团矿单位耗热量，KJ/t；G——竖炉产量，t/h；q——燃烧室热强度，KJ/m3.h，一般取6.28~8.37KJ/m3.h。第23页，共29页。

②燃烧室的尺寸矩形燃烧室的长度必须与炉子长度一致烧嘴喷出的火焰长度宽度符合标准拱的尺寸如果选用环缝涡流烧嘴，并选用1392mm的标准拱，则该尺寸即为燃烧室的宽度。高度：

③火道尺寸火道流速：2.8Nm/s喷火口的角度：<350单侧喷火口的总面积为：——炉膛单侧喷火口的总面积，8m2竖炉，一般=0.5~0.6m2；第24页，共29页。V废——燃烧室废气量，m3/h；W0——火道废气流速，m/s。2）炉膛尺寸①炉膛宽度根据燃烧室废气穿透能力确定——温度分布均匀问题，从炉膛边缘到炉膛中心存在着温差，这个温差允许值大小取决于球团焙烧温度区间。例：8m2竖炉有的选1.6m，有的选2.2m。②炉膛长度L=s/bL——竖炉焙烧带炉膛长度，m；s——竖炉焙烧带截面积，m2；b——竖炉焙烧带宽度，m。第25页，共29页。③炉膛高度确定原则：保证生球干燥、预热、焙烧、均热及球团矿冷却所需时间。竖炉中球团