产415万吨生铁高炉车间生产工艺设计.doc
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1、年产415万吨生铁高炉车间生产工艺设计中文摘要高炉炼铁是获得生铁的主要手段,也是钢铁冶金过程中最重要的环节之一,在国民经济建设中起着举足轻重的作用。本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针,设计建造年产量为415万吨的炼铁车间。车间共有2373m高炉一座,高炉采用了全冷却壁、砖壁合一薄壁炉衬、铜冷却壁、炭砖陶瓷杯复合炉底、全软水密闭循环冷却系统、PW串罐无料钟炉顶、内燃式热风炉、全干式布袋除尘等一系列先进实用技术。同时,本设计还结合了国内外相似高炉的一些先进的生产经验和相关数据,力争使该设计的高炉做到合理、长寿、实用,以期达到最佳的生产效益。设计的主要内容包括炼铁工艺计算(包括配料计算、物料平
2、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。关键词:高炉,热风炉,工艺设计,设备ABSTRACTPig iron is main from blast furnace,furnace ironmaking is also a important process in iron and steel making,and its play an important role in the construction of national economy. base
3、d on the target of high productivity, high quality, lowconsump tion, long campaign and environment protection.the design is aim at design a furnace which produce 4150 thousands pig iron per year,the plant has a 2373m furnace which series of advanced and applicable technologies were adopted, such as
4、full cooling stave, thin inner lining of integrated bricking and staves, carbon bricks combined furnace bottom with ceramic cup, closed loop soft water circulation and cooling system, bell - less top with central charging hopper, inner combustion burner type hot air stove, dry bag gas dedusting etc.
5、 The design program consist of abstract、foreword、technological calculate(contain blast-furnace burden、material balance calculate and thermal equilibrium calculate),the choose of furnace lining and cooling plant,the design of furnace lines,tuyere and casting house,material system,blast system furnace
6、 roof system,gas dispose system,iron and slag dispose system,fuel injection system and the disposition of plant.Besides,the design also consult some advanced produce experience and data from home and abroad similar furnace to make the design achieve best. Key words: blast furnace,calorifier,technolo
7、gical design, equipment. 目录中文摘要1ABSTRACT21 前言12 高炉配料计算22.1配料计算的目的22.2配料计算时需要确定的已知条件22.2.1原始资料的收集整理22.2.2选配矿石32.2.3确定需要的冶炼条件42.2.4 配料计算的内容72.3计法与算方过程72.3.1计算方法72.3.2确定生铁成分82.3.3计算所配矿石比例82.3.4计算冶炼每吨生铁炉料的实际用量92.3.5终渣成分及渣量计算102.3.6生铁成分校核113 高炉物料平衡计算133.1高炉物料平衡计算的意义133.2 高炉物料平衡计算的内容133.2.1 根据碳平衡计算风量143.2
8、.2 煤气成分及数量计算153.2.3 编制物料平衡表174 高炉热平衡计算194.1热平衡计算的目的194.2热平衡计算方法194.3热平衡计算过程214.3.1 热量收入214.3.2 热量支出224.3.3 热平衡指标计算275高炉本体设计285.1.1 高炉总年产量的计算285.1.2 高炉有效容积的确定285.1.3 高炉内型尺寸确定295.2 高炉内衬设计335.2.1炉底335.2.2炉缸345.2.3炉腹345.2.4炉腰355.2.5炉身355.3 高炉炉壳和高炉基础405.3.1高炉炉壳405.4炉体设备435.4.1 炉体冷却设备435.4.2 风口水套445.4.3 铁
9、口套445.4.4炉喉钢砖456 料运系统计算及装料布料设备456.1贮矿槽456.1.1 平面布置456.1.2 槽上运输方式466.1.3 储矿槽工艺参数466.1.4 槽下供料466.2 料坑设备466.3 碎焦运送设施476.4 上料设备487 高炉鼓风机的选择497.1 高炉鼓风量及鼓风压力的确定497.1.1 高炉入炉风量494.1.2 鼓风机出口风量497.1.3 高炉鼓风压力507.2 高炉鼓风机能力的确定507.2.1 大气状况对高炉鼓风的影响507.2.2 鼓风机工况的计算517.3 高炉鼓风机的工艺过程538 热风炉工艺计算538.1 计算的原始数据548.2 燃烧计算5
10、48.2.1 煤气成分换算548.2.2 煤气发热值计算558.2.3 燃烧1标米3煤气的空气需要量568.2.4燃烧1标米3煤气生成的烟气量白分组成568.2.5理论燃烧温度和实际燃烧温度计算578.3 热平衡计算598.3.1 计算鼓风从80提高到1200所增加的热含量598.3.2 加热1标米3鼓风需要的煤气量598.3.3 煤气消耗量及烟气量608.4 蓄热室热工计算618.4.1 热工计算的原始条件628.4.2 蓄热室各部位的烟气及鼓风温度648.4.3 蓄热室面积及各段砖格子高度的计算658.4.4 蓄热室面积及蓄热室各段高度的调整668.5 热风炉的蓄热面积指标679 风口平台
11、及渣铁处理系统689.1 风口平台和出铁场布置699.1.1 铁口及出铁场数目的确定699.1.2 渣、铁沟及其流嘴布置709.2 风口平台和出铁场设备709.2.1 泥炮709.2.2 开铁口机719.2.3堵渣口机719.2.4炉前吊车729.2.5铁水罐车729.2.6渣罐车739.3 风口平台和出铁场结构739.3.1风口平台739.3.2 出铁场749.4铁水处理749.5 渣的处理7410高炉煤气处理系统7610.1 工艺流程7610.2 煤气除尘设备7710.2.1 粗除尘设备重力除尘器7710.2.2 精细除尘设备布袋除尘器777.2.3 脱水器7810.3 煤气除尘系统附属设
12、备7910.3.1 粗煤气管道7910.3.2 调节阀组7910.3.3 煤气遮断阀8010.3.4 煤气放散阀8011 高炉喷吹煤粉系统8111.1 喷煤系统8111.2 喷吹工艺8211.3 主要设备8211.3.1 混合器8211.3.2 分配器8311.3.3 喷煤枪8311.3.4 喷氧枪8312部分车间布置与总图运输8312.1 车间平面布置8312.2厂区的选择8412.3 总图运输8413参考文献841 前言毕业设计是大学学习过程中的最后一个环节,对每个大学生的学习能力和以后的工作实践能力都会有很大的帮助与提高。毕业设计是为了更好地将理论和实践结合起来,达到学以致用的目的。本设
13、计说明书是编者赴陕西省汉中钢铁集团有限公司实习后,经张从蓉老师悉心指导的年产415万吨生铁的高炉的工艺设计说明书。本设计参照了近年来国内外炼铁工艺方面的资料。 本设计说明书着重以工艺角度论述生铁冶炼工艺所涉及的基本流程和主要设备的基本结构,工作原理设计原则及设计方法。本设计说明书的设计原则是,拟建两座高炉其中每座高炉有效容积2373m3,尽可能采用通用的工艺和技术,关键工艺装备水平达到国家同类型高炉水平,本设计说明书主要包括高炉配料计算、高炉本体设计、料运系统方案设计、高炉炉顶、高炉鼓风机、内燃式热风炉、渣铁处理系统及煤气处理系统设计等几大部分,同时对炼铁的其他工艺流程式进行了设计说明。其中高
14、炉配料计算,先从原料入手,对各种原料的化学分析结果进行成分处理。接着进行高炉配料计算,包括产品方案的确定,对物料平衡的计算,生铁炉渣性能指标的计算及校核等。高炉部分包括高炉的选型及高炉内型的计算,配砖的计算,冷却设备及本体结构设计等,热风炉部分包括热工计算,结构设计。这两部分作为炼铁设计的主体部分。其它工艺流程包括出铁场的设计,渣铁处理系统,高炉鼓风机,煤气处理系统的工艺设计及主要设备的选型。车间平面布置及总图运输方案,以联合企业为背景,尽量使车间布置趋向合理。 本设计说明书附有高炉砖量图,热风炉剖面图,车间平面布置图各一张。由于编者缺乏实作和经验,如有疏忽和错误,还望见谅和批评指正!2 高炉
15、配料计算冶炼1t生铁,需要一定数量的矿石、熔剂和燃料(焦炭及喷吹燃料)。对于炼铁设计的工艺计算,燃料的用量是预先确定的,是已知的量,配料计算的主要任务,就是求出在满足炉渣碱度要求条件下,冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。对于生产高炉的工艺计算,各种原料的用量都是已知的,从整体上说不存在配料计算的问题,但有时需通过配料计算求解矿石的理论出铁量、理论渣量等,有时因冶炼条件变化需要作配料计算 1。2.1配料计算的目的配料计算的目的,在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的用量,以配制合适的炉渣成分和获得合格的生铁。2.2配料计算时需要确定的已知条件2.2.1原始资料的收集整理生产中原
16、始资料分析常常不完全,或元素分析和化合物分析不相吻合,加之分析方法不同存在分析误差,以致各种化学组成之和不等于100%。因此,应该先确定元素在原料存在的形态,然后进行核算,使总和为100%。换算为100%方法,可以均衡地扩大或缩小各成分的百分比,调整为100%,或者按照分析误差允许的范围,人为的调整为100%。调整幅度不大时,以调整Al2O3或MgO为宜。在各种原料中化合物存在的形态和有关换算,按照下述方法处理。烧结矿分析的S,P,Mn 分别以FeS, P2O5,MnO形态存在。它们的换算为:SFeS (FeS)=(S)%PP2O5 (P2O5) =(P)%MnMnO (MnO)=(Mn)%式
17、中的S,P,Mn等元素皆为分析值(百分含量),当要计算Fe2O3时,需要从生铁(TFe)中扣除FeO和FeS中的Fe,再进行换算。(Fe2O3)= (Fe)-(FeO)-(FeS)%式中的Fe,FeO为分析所得烧结矿的全铁和氧化亚铁的百分含量,FeS为换算所得的硫化亚铁量。天然矿石中的S以FeS2形态存在,换算式如下:(FeS2)=(S)%,式中S为分析所得的百分含量。2.2.2选配矿石在使用多种矿石冶炼时,应根据矿石供应量及炉渣成分适当配比选取。此时,需要注意以下几点:1)矿石含P量不应该超过生铁允许含P量,因考虑P全部进入生铁,故需要依据矿石含量事先预算,若某种矿石冶炼含P超标,此种情况下
18、,只能搭配含P更低的矿石冶炼。2)冶炼铸造铁时,应该核算生铁含锰量是否满足要求。Mn=Mn(Mn)矿m(Fe)铁/(Fe)矿式中:Mn 生铁含锰量,% (Mn)矿混合矿含锰量,%Mn 锰的回收率,一般为0.50.6m(Fe)铁矿石带入的生铁的铁量,kg/t铁(Fe)矿混合矿含铁量,%3)冶炼锰铁时,为保证其含锰量,必须检查矿石含铁量是否大于允许范围。(Fe) 矿=(100-Mn-C-Si-P)/100(Mn/Mn矿Mn)式中:Mn,Si,C,P表示锰铁中该元素含量,%(Mn)矿锰矿含锰量,%(Fe)矿锰矿允许含铁量,%Mn锰回收率,通常为0.70.824)适当控制碱金属2。2.2.3确定需要的
19、冶炼条件(1)根据原料条件,国家标准和行业标准等确定生铁成分。C,P元素一般操作不能控制,而Si,Mn,S等元素可以改变操作条件加以控制。(2)各种元素在铁,渣和煤气中的分配比例。按照经验和实际生产数据选取。 (3)炉渣碱度选择碱,主要是取决于炉渣脱硫的要求,此外若冶炼低硅生铁钒钛磁铁时,还应该考虑炉渣抑制硅钛还原和利于矾的回收能力,在正常炉钢温度下,要保证流动性和稳定性,因此除了考虑二元碱度外,还需要有适宜的MgO含量,若炉料含碱金属还应该兼顾炉渣排碱要求。 (4)燃料比确定。确定燃料比应该依据冶炼铁种,原料条件,风温水平和生产经验等全面衡定,在有喷吹条件下,力争多喷燃料。(5)原燃料成分分
20、析,入炉矿石成分见表2.1表2.1入炉矿石成分(%)成分原料TFeMnPSFe2O3FeOMnOMnO2CaO烧结矿55.630.0930.0480.03370.308.180.12010.10球团矿63.540.0690.0310.00788.320.930.0900.95块矿58.720.1650.0210.13467.9414.2000.261.50混合矿57.000.0940.0440.03572.867.4500.1080.0168.21续上表成分原料MgOSiO2Al2O3P2O5FeS2FeSSO2烧损合计烧结矿2.616.201.130.1100.0901.16100.00球团
21、矿1.074.120.730.0700.0203.70100.00块矿0.6511.702.320.050.25001.13100.00混合矿2.266.221.1460.100.020.0701.54100.00焦炭成分分析见表2.2表2.2 焦炭成分(%)固灰分11.01挥发分0.90定碳SiO2Al2O3CaOMgOFeOFeSP2O5CO2COCH4H2N286.795.124.370.680.110.670.050.010.330.330.030.060.15续上表有机物1.30全S游离水H2N2S1000.534.800.400.400.50喷吹物成分见表2.3表2.3喷吹物成分成
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