产1900万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间工艺设计课程设计.doc
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1、年产1900万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间工艺设计 专 业:冶金工程 学 生: 指导老师: 设计总说明本设计是设计年产1900万吨炼钢生铁高炉车间。设计中采用了3000m3的高炉7座,每座高炉设计2个出铁口,采用矩形出铁场。单座高炉送风系统采用4座外燃式热风炉,煤气处理系统采用干式布袋除尘。渣铁处理系统采用拉萨法水淬渣(RASA)处理。上料系统采用皮带运输上料,无钟炉顶。设计的主要内容包括炼铁工艺计算(包括配料计算、物料平衡和热平衡)、高炉炉型设计、高炉各部位炉衬的选择、炉体冷却设备的选择、风口及出铁场的设计、原料系统、送风系统、炉顶设备、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
2、。关键词:炼钢生铁 高炉 车间设计 目录1概述61.1设计依据61.2设计范围及内容61.3设计原则61.4建设规模和主要技术指标61高炉本体设计81.1高炉内型设计81.1.1高炉总年产量的计算81.1.2高炉有效容积的确定81.1.3高炉内型尺寸确定91.2 高炉内衬设计121.2.7 高炉炉喉钢砖选型121.3 高炉炉体冷却设备121.3.1 外部喷水冷却131.3.2 冷却壁的选择131.4 高炉炉体系统141.5 高炉冷却水系统151.5.1 软水系统151.5.2 净环水系统151.6 软水站系统151.7 炉体附属设备152 高炉鼓风机选型及热风炉工艺计算162.1高炉鼓风机工艺
3、计算162.1.1 高炉入炉风量与鼓风机出口风量162.1.2 高炉鼓风压力162.1.3 高炉鼓风机能力的确定(鼓风机工况的计算)172.1.4 鼓风机的选型172.1.5 鼓风站工艺流程182.1.6 鼓风机站布置182.2高炉热风炉工艺计算182.2.1 内燃式热风炉182.3 热风炉工作制度252.4 热风炉主要设施253 矿焦槽系统263.1 原燃料质量要求及用量263.2 矿焦槽布置及工艺参数263.3 小焦块回收263.4 供料及返料系统263.5 矿焦槽及供料除尘系统264 上料系统274.1 概述274.2 上料主皮带机主要性能274.3 胶带机头轮清扫275 炉顶系统285
4、.1 炉顶均排压系统285.2 炉顶液压站及干油集中润滑站285.2.1 炉顶液压站285.2.2 炉顶干油集中润滑站285.3 布料溜槽传动齿轮箱冷却设施285.4 除尘285.4.1 概述285.4.2 除尘系统配置286 出铁厂系统306.1 风口平台306.2 出铁厂平台306.3 主铁沟、渣铁沟耐材306.4 出铁厂除尘306.4.1 概述307 炉渣处理系统317.1 概述317.2 水渣输出系统318 煤气除尘及净化328.1 设计条件328.2 煤气粗除尘328.2.1 煤气除尘工艺328.2.2 煤气除尘设施328.3 煤气净化系统338.3.1 高炉煤气干式布袋除尘系统33
5、9 高炉煤气与压发电装置3591 工艺组成3510 煤粉制备与喷吹系统3610.1 干煤棚及供煤系统3610.2 制粉系统3610.2.1 制粉系统的设计条件及要求3610.3 主要工艺流程3710.4 主要设备选型3710.5 制粉喷吹站的消防与安全措施3711 环境保护3911.1 主要污染源、污染物及其控制措施3911.1.1 废气3911.1.2 废水污染源、污染物及控制措施4011.2 绿化4012 劳动定员4112.1 编制原则4112.2 编制结果4113 能源评价4313.1 设计中采取的节能措施43参考文献44致谢45专题46绪 言1设计依据 本设计是在龙钢学习后,根据龙钢所
6、收集的各种数据以及当地的气候条件为主要参考资料进行初步设计。2设计范围及内容本初设计范围及内容主要有:设计一年产1900万吨炼钢生铁高炉群及其公用辅助设施,包括设备的选择、自动化控制系统及相应的水、风、气、供配电等公辅设施的设计、总平面布置,该项目的环境保护、公共安全与卫生、消防、能源分析、投资概算及成本测算等。高炉工程范围是从原、燃料供应到铁水、水渣输出的主体设施及为高炉配套的辅助设施。3设计原则 (1)先进、经济、实用、可靠,装备达到国内先进水平。 (2)采用新工艺、新技术、新设备、新材料要在成熟、可靠、节能、环保、性能好、维护方便的原则下采用。4建设规模和主要技术指标高炉有效容积为300
7、0m3,共8座,年产炼钢铁水1900万吨/年。高炉的主要技术指标见表一所示。5高炉车间设计(1)设计采用半岛式平面布置,其特点是高炉有独立的铁运停放线,运输不受周边其他高炉影响,每座高炉为一个独立的单位。(2)整个车间分别有8座高炉,每座高炉附带有4座热风炉,并伴有独立的除尘净化系统和独立的上料备料系统。(3)设计有输运车辆直通炉台的斜桥和上下炉顶电梯。表一 每座高炉主要技术指标项 目单 位指 标备 注高炉有效容积m3000年产炼钢铁水万t235平均日产量t/d.座6600作业率%98利用系数d/(md)2.20最大2.30焦比kg/t365煤比kg/t160设备能力200渣比kg/t380入
8、炉品位%56.5热风温度1250入炉风量m/min(标态)鼓风湿度g/m(标态)富氧率%2设备能力3%炉顶压力kPa0.23设备承压能力0.30高炉一代寿命A151高炉本体设计1.1高炉内型设计设计年产1900万吨的炼钢生铁的高炉炼铁车间的工艺设计。1.1.1高炉总年产量的计算本设计的高炉全年的生铁任务 P =1900万吨1.1.2高炉有效容积的确定(1)由以上确定高炉全年的生铁任务为:p=1900(万t/a)(2)计算高炉日产量p 式中M高炉座数,本设计为8座;高炉休风率本设计取2.20%。 =0.6639(万t) 6640(t)(1) 计算高炉有效容积式中 K每吨生铁的综合焦比,kg /t
9、。本设计取焦比365kg/t,煤比160 kg/t,综合焦比365+160*0.8=493kg/t。 I冶炼强度,t/(d),本设计取1.08则: 高炉的有效容积6640*0.493/1.08=3031()取炉容3000m31.1.3高炉内型尺寸确定高炉内型各部位尺寸确定如下: (1) 炉缸1) 炉缸直径(d/m) d = 0.32=0.32=11.75(m)取d=11.8(m).2) 炉缸高度。 渣口高度(hz/m): 式中 b生铁产量波动系数,本设计取1.1; p生铁日产量,t; N昼夜出铁次数,取9; C渣口下部炉缸容积利用系数,为0.550.6,炉容大、渣量大时取较低值,本设计系数取0
10、.57; T铁水密度,一般取7.07.4,本设计取为7.2; d炉缸直径。则: =1.27 = 1.803(m)取hz =1.80(m) 风口高度(hf/m): hf = 式中 k渣口高度与风口高度之比,一般为0.50.6,本设计取为0.50。则: hf = =3.60(m)取hf =3.60(m)风口数目的确定:按照经验公式 n = 2(d+2)=2(11.82)=27.6取风口数目为28个。去风口结构尺寸f=0.40(m) 炉缸高度: h1 =hf f =3.600.40=4.00(m) 取h1 =4.0(m)3) 死铁层的高度(h0/m)(1) 死铁层高度炉喉高度: 根据大型高炉一般死铁
11、层高度为20003000mm则:取死铁层高度为:h0 =2.50(m)(2) 炉腰。根据经验数值,3000m3 取D/d=1.10。则:炉腰直径: D=1.1011.8=12.98(m) 取D=13.0(m)炉腰高度按如下经验公式计算:(3) 炉腹。炉腹角值一般取79o83o 之间。本设计取80.5o炉腹高度: h2 = tan =3.585(m)取h2 =3.6(m)校核: 则: a =80.5o (4) 炉喉1) 炉喉直径(d1/m)。取经验值d/D=0.640.73,本设计选d/D=0.7。则: d1 =0.64D=0.713.0=9.1(m)取为d1 = 9(m)2) 炉喉高度(h5/
12、m),选取炉喉高度h5 =3.3 (m)(5) 炉身、炉腰高度1)炉身角。=80.5o85.5o,本设计取=83o2)炉身高度(h4/m) =0.5(13.09)tan83o =16.28(m)取h4 =16.2(m)校核: 则: =83.0o 3)炉腰高度(h3/m)。选取2.35 则:Hu =2.3513.0 =30.55(m)取Hu =30.0(m)则:炉腰高度 = 30.04.03.616.23.3 =2.90 (m)取h3 =3.00 (m)(6)校核炉容。3.14*11.8 2*4.0 /4=437.21(m3) =3.14123.6(13.02+13.011.811.82) =
13、434.86(m3)=3.14413.02 3.0=398.0(m3) =1555.71(m3)=3.1449.023.3=203.47(m3)则: =437.21+434.86+398.0+1555.71+203.47 =3029.25(m3) 误差3.0% 误差在控制范围内,符合设计要求。名称尺寸(m)名称尺寸(m)名称数量(个)h14.0D13.0风口28h23.6d11.8渣口0h33.0d19.0铁口2h416.280.5h53.383.1HU30.1Hu/D2.35h02.50V-u3029.251.2 高炉内衬设计高炉炉衬世按照设计的炉型用耐火砖材料砌筑而成的。表1-1列出了高炉
14、用耐火砖尺寸通用砖的标准。 表1-1 高炉用耐火砖尺寸通用表形状砖号尺寸/cmabb1c直形砖G-123015075G-234515075G-723015075G-834515075契形砖G-323015013575G-434515013075G-523015012075G-634515011075本设计的高炉容积为3000m3 ,以下计算中所用到的炉体各部位尺寸均为前面高炉内型设计所得。表1-2 高炉内衬特征炉容/m3部位炉底炉缸炉腹炉腰炉身下部炉身上部材质厚度/mm材质厚度/mm材质厚度/mm材质厚度/mm材质厚度/mm材质厚度/mm3000铝碳砖3600NMA炭砖1300NMD炭砖345
15、SIC砖575NMD炭砖575NMD炭砖5751.2.7 高炉炉喉钢砖选型本设计采用块状炉喉钢砖,选用适合本设计高炉容积的炉喉钢砖尺寸如表1-3所示 表1-3 炉喉钢砖尺寸炉容/m3形式每块质量/kg材质高/mm宽/mm壁厚/mm连接螺栓缝隙/mm3000块状16320200595/71370M30201.3 高炉炉体冷却设备 高炉炉衬必须冷却。冷却介质通常为水、汽水混合物及空气。1.3.1 外部喷水冷却1.3.2 冷却壁的选择 冷却壁的选择如表1-4所示表1-4高炉冷却壁的选择炉容/m3炉底炉缸炉腹炉身下、中部上部3000水冷光面冷却壁镶砖冷却壁板壁交错冷却镶砖冷却壁光面冷却壁和镶砖冷却壁尺
16、寸(1) 冷却壁的长度取2.3m。(2) 风口区冷却壁数目为风口数量的两倍,即282=56块。(3) 渣口上下段各两块冷却壁。(4) 冷却壁蛇形管采用44.5mm6mm, 中心距为150mm。蛇形管只有一个接头,且不放在弯曲段上。(5) 冷却壁材质选用GB976-67、牌号HT15-33的灰铸铁,蛇形管用YB231-64冷拔无缝昂管,材质为20。(6)冷却壁之间及冷却壁与炉壳之间的间隙: 同一段每块之间的垂直缝为20mm,上下端水平缝为30mm,上下两端冷却壁间垂直缝隙相互错开,缝隙用铁质焊接材料焊接严密。 光面冷却壁与炉壳之间留20m缝隙,用稀泥灌满,与砖衬间留缝100150mm,填以炭素料
17、。表1-5 光面冷却壁尺寸炉容/m33000部位炉底炉缸部位高/mm19752670宽/mm742850/780厚/mm120120每圈块数6048固定螺栓直径/mm3636个数44水管材质钢号2020管径/mm44.544.5壁厚/m66最小弯曲半径/9075进出水管管径/mm6560壁厚/mm7.56长度/mm190170质量/kg13001660表1-6 镶砖冷却壁尺寸炉容/m33000尺寸部位炉腹高/mm2470宽/mm662/661厚/mm350砖厚/mm150砖面积/m20.82铁面积/m20.73砖铁面积比11.2每层块数60水管管径/mm44.5壁厚/mm6最小弯曲半径/mm7
18、5螺栓直径/mm42个数4质量/kg26601.4 高炉炉体系统炉体系统由炉体框架、炉壳、冷却设备、冷却水系统、耐火材料及相关附属设施构成。 高炉设置2个铁口,28个风口,无渣口。1.5 高炉冷却水系统炉体冷却水系统由软水密闭循环系统和净水循环系统组成。1.5.1软水系统高炉冷却设备(冷却壁、冷却板、炉底水冷管)和 热风炉设备(热风阀、混风发)采用软水密闭循环系统。软水系统的漏损通过设置在系统最高水位处脱气罐上的水位进行检测。各支管的漏损则通过分区流量计、单管流量计及每根排水管上的旁通气阀来进行检测。1.5.2 净环水系统高压净环水系统向风口小套、炉顶雾化喷水供水。中压净环水系统向风大、中套、
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