畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-設(shè)計(jì)年產(chǎn)年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸煉鋼生鐵的高爐車間.doc

學(xué) 號(hào)：20100010301河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書）論文題目：設(shè)計(jì)年產(chǎn)年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸煉鋼生鐵的高爐車間學(xué) 院：河北理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專 業(yè)：冶 金 技 術(shù)班 級(jí)：現(xiàn) 10 冶 金 3 班姓 名：指導(dǎo)教師：2012年 11月 20河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書）設(shè)計(jì)年產(chǎn)年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸煉鋼生鐵的高爐車間學(xué) 院：河北理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專 業(yè)：冶 金 技 術(shù)班 級(jí)：現(xiàn) 10 冶 金 3 班姓 名：指導(dǎo)教師：2012年 11 月 20 日河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)（論文）題目設(shè)計(jì)年產(chǎn)150萬(wàn)噸煉鋼生鐵車間設(shè)計(jì)主要研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容目標(biāo)：設(shè)計(jì)符合現(xiàn)代社會(huì)的高爐煉鐵車間內(nèi)容：設(shè)計(jì)方案的選擇確定，高爐本體設(shè)計(jì)說明書（論文）的要求1. 對(duì)待設(shè)計(jì)的任務(wù)態(tài)度要嚴(yán)肅認(rèn)真2. 設(shè)計(jì)應(yīng)具有合理性，計(jì)算要準(zhǔn)確3. 設(shè)計(jì)說明書要工整，符合要求圖紙的要求繪圖應(yīng)準(zhǔn)確，尺寸標(biāo)記要完整，圖面要整齊，清潔。進(jìn)度安排2012年6月 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一和第二部分；2012年9月 完成全部設(shè)計(jì)的手稿，并進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的電子稿整理；2012年10月-11月 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)最后定稿打印。設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和主要參考文獻(xiàn)【1】 張樹勛,鋼鐵廠設(shè)技原理M 冶金工業(yè)出版社【2】 土筱留.鋼鐵冶金學(xué) 冶金工業(yè)出版社【3】 煉鐵工藝及設(shè)備 蔣仲樂 冶金工業(yè)出版社【4】 現(xiàn)代高爐煉鐵 戴云閣等 冶金工業(yè)出版社 【5】 煉鐵五百問 郝素菊 化學(xué)工業(yè)出版社指導(dǎo)老師簽字：_ 系主任簽字：_河北理工大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程表學(xué) 院繼續(xù)教育學(xué)院姓 名賈瑞鵬合作者姚月巖設(shè)計(jì)（論文）題目設(shè)計(jì)年產(chǎn)150萬(wàn)噸煉鋼生鐵車間設(shè)計(jì)時(shí) 間工 作 內(nèi) 容完 成 情 況2012年6月2012年9月2012年10月-11月進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一和第二部分；完成全部設(shè)計(jì)的手稿，并進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的電子稿整理進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)最后定稿打印。完成完成完成本人完成部分論文（說明書）約3.6萬(wàn)字 圖紙指導(dǎo)教師簽字： 姚月巖 摘要 本設(shè)計(jì)要求建年產(chǎn)量為150萬(wàn)噸煉鋼生鐵的高爐車間。在設(shè)計(jì)中采用了2048 m3的高爐1座，不設(shè)渣口，2個(gè)出鐵口，采用矩形出鐵場(chǎng)。送風(fēng)系統(tǒng)采用四座外燃式熱風(fēng)爐，煤氣處理系統(tǒng)采用重力除塵，文氏管和電除塵。渣鐵處理系統(tǒng)采用輪法?；幚砉に囂幚?，特殊情況采用干渣生產(chǎn)，上料系統(tǒng)采用皮帶上料機(jī)，保證高爐的不間斷供料。在設(shè)計(jì)中，首先作了物料平衡.熱平衡.爐型的設(shè)計(jì)與計(jì)算，以及設(shè)備的選擇；設(shè)計(jì)中應(yīng)用了選多先進(jìn)的工藝，這些工藝在實(shí)行大噴煤技術(shù)提高傳熱效率，節(jié)能，提高生產(chǎn)率方面起了重要作用。在設(shè)計(jì)中，廣泛吸收前任技術(shù)革新和國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究成果。根據(jù)實(shí)際需要及可能性，盡量采用先進(jìn)設(shè)備.結(jié)構(gòu).材料及新工藝。做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，有減少環(huán)境污染。關(guān)鍵詞：高爐 物料平衡 熱平衡目錄緒論I1 高爐冶煉綜合計(jì)算11.1 概述21.2 配料計(jì)算21.2.1 原燃料條件31.2.2 計(jì)算礦石需要量31.2.3原燃料條件41.2.4爐渣成分的計(jì)算41.2.5校核成分的計(jì)算52 物料平衡計(jì)算72.1 風(fēng)量計(jì)算72.2 爐頂煤氣成分及數(shù)量的計(jì)算72.3 編制物料平衡表82.4熱平衡的計(jì)算102.4.1熱量收入102.4.2 熱量支出102.4.4熱平衡表133高爐本體設(shè)計(jì)133.1高爐數(shù)目及總?cè)萘康拇_定143.2爐形設(shè)計(jì)與計(jì)算154高爐基礎(chǔ)和內(nèi)襯164.1 爐基的形狀及材質(zhì)174.1.1 高爐基礎(chǔ)的要求184.1.2高爐基礎(chǔ)的形狀.尺寸.材質(zhì)結(jié)構(gòu)194.2高爐爐底和各段爐塵的選擇.設(shè)計(jì)和砌筑204.3爐腹和爐腰的爐塵設(shè)計(jì)214.4施工技術(shù)要求225冷卻設(shè)備選擇.風(fēng)口及鐵口設(shè)計(jì)235.1高爐冷卻設(shè)備的作用及冷卻介質(zhì)245.2爐底冷卻型式選擇255.2.1給水方式265.2.2爐底結(jié)構(gòu)水管排列275.3高爐各部位冷卻設(shè)備選擇285.4高爐供水量.水壓的選擇285.4.1供水量295.4.2水壓305.5風(fēng)口數(shù)目及直徑315.6鐵口325.7爐殼及鋼結(jié)構(gòu)的確定336高爐煉鐵車間的供料系統(tǒng)346.1貯礦槽及貯焦槽的設(shè)計(jì)356.1.1貯礦槽的設(shè)計(jì)366.1.2貯焦槽的設(shè)計(jì)376.2槽上.槽下設(shè)備及參數(shù)的確定386.2.1槽上設(shè)備396.2.2槽下設(shè)備及參數(shù)選擇406.3膠帶機(jī)的設(shè)計(jì)416.3.1皮帶機(jī)選擇426.3.2皮帶機(jī)操作436.4高爐槽下上料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)447 高爐送風(fēng)系統(tǒng)457.1高爐用鼓風(fēng)機(jī)467.1.1 高爐入爐風(fēng)量477.1.2鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量487.1.3高爐鼓風(fēng)壓力497.1.4鼓風(fēng)機(jī)選擇497.2高爐熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)507.3熱風(fēng)爐設(shè)備517.3.1燃燒器527.3.2熱風(fēng)爐管道及閥門537.4熱風(fēng)爐用耐火材料547.5提高風(fēng)溫途徑558爐頂設(shè)備568.1概述578.2爐頂基本結(jié)構(gòu)588.3布料方式598.4基本參數(shù)的確定599煤氣除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)609.1煤氣上升管和下降管609.1.1導(dǎo)出管619.1.2上升管619.1.3下降管629.2除塵系統(tǒng)的選擇和主要設(shè)備尺寸的確定629.2.1粗除塵裝置639.2.2精細(xì)除塵裝置649.2.3附屬設(shè)備6510渣鐵處理系統(tǒng)6610.1風(fēng)口平臺(tái)及出鐵口6710.1.1風(fēng)口平臺(tái)6810.1.2出鐵場(chǎng)6910.2爐渣處理設(shè)備6910.3鐵水處理設(shè)備6910.3.1鐵水罐車7010.3.2鑄鐵機(jī)7010.3.3鐵水爐外脫硫設(shè)備7010.4爐前設(shè)備的選擇7110.4.1開鐵口機(jī)7210.4.2堵鐵口泥炮7210.4.3堵渣機(jī)7210.4.4換風(fēng)口機(jī)7210.4.5爐前吊車7211噴吹燃料系統(tǒng)7211.1煤粉制備系統(tǒng)7311.1.1原煤的貯存7311.1.2給煤機(jī)7311.1.3煤粉的干燥7311.1.4磨煤機(jī)7311.1.5粗粉分離機(jī)7311.1.6PPCS氣箱式脈沖布袋收粉器7311.1.7木屑分離器和鎖氣器7311.2煤粉噴吹系統(tǒng)7311.2.1噴吹工序的分類7311.2.2噴吹設(shè)備7311.3噴煤應(yīng)注意的問題7412高爐車間設(shè)計(jì)7412.1廠址的選擇7512.2高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及技術(shù)7512.3車間布置形式75結(jié)論75參 考 文 獻(xiàn)76謝辭771.1緒論目前我國(guó)正處在發(fā)展中的關(guān)鍵階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力需要大力提升，各個(gè)方面的硬件設(shè)施都需要大力完善，而鋼鐵行業(yè)在其中起著舉足輕重的作用，例如在國(guó)民生產(chǎn)中就會(huì)大量的需要建筑材料，特種鋼材等等。國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平也需要鋼鐵行業(yè)來做有力的支撐。我國(guó)現(xiàn)在雖然的年產(chǎn)量為5億多噸，世界排名第一位。現(xiàn)在，我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量雖然居世界首位，但是我們還要每年從國(guó)外進(jìn)口很多的鋼材，這是由于我國(guó)的技術(shù)力量還達(dá)不到，生產(chǎn)不出某些高尖端的鋼種，所以我們只能依靠到國(guó)外去進(jìn)口，從這一角度來說我國(guó)雖然是一個(gè)鋼鐵大國(guó)，但是并不是一個(gè)鋼鐵強(qiáng)國(guó)，因此我們?cè)谛藿ㄤ撹F廠的時(shí)候要注意加大高新技術(shù)的投入量，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)。做到科學(xué)合理布局，轉(zhuǎn)爐煉鋼，精練，連鑄一體化，提高原材料使用率，降低能耗，減少污染，高效生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材。 高爐冶煉是獲得生鐵的主要手段，它以鐵礦石 (天然富礦，燒結(jié)礦，球團(tuán)礦)為原料、焦炭、煤粉、重油、大然氣等為燃料和還原劑，以石灰石等為熔劑，在高爐內(nèi)通過燃料燃燒，氧化物中鐵元素的還原以及非氧化物造渣等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，獲得生鐵。其主要副產(chǎn)品有高爐爐渣和高爐煤氣。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和延長(zhǎng)，爐齡，高爐本體結(jié)構(gòu)及輔助系統(tǒng)必須滿足冶煉過程的要求，即耐高溫、耐高壓、耐磨、耐侵蝕密封性好、工作可靠、壽命長(zhǎng)，而且具有足夠的生產(chǎn)能力。2高爐冶煉綜合計(jì)算1.1概述 組建煉鐵車間或新建高爐，都必須依據(jù)產(chǎn)量以及原料和燃料條件作高爐冶煉綜合計(jì)算包括配料計(jì)算、物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算。從計(jì)算中得到原料、燃料消耗量及鼓風(fēng)消耗等，得到也了主要產(chǎn)品(除生鐵以外)煤氣及爐渣生產(chǎn)量等基本參數(shù)。以這些參數(shù)為基礎(chǔ)作煉鋼車間或高爐設(shè)計(jì)。 計(jì)算之前，首先必須確定主要工藝技術(shù)參數(shù)。對(duì)于一種新的工業(yè)生產(chǎn)裝置，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室研究、半工業(yè)性試驗(yàn)、以致于工業(yè)性試驗(yàn)等一系列研究來確定基本下藝技術(shù)參數(shù)。高爐煉鐵一業(yè)已有200余年的歷史，技術(shù)基本成熟，計(jì)算用基本工藝參數(shù)的確定，除特殊礦源應(yīng)做冶煉基本研究外，一般情況下都是結(jié)合地區(qū)條件、地區(qū)高爐冶煉情況予以分析確定。例如冶煉強(qiáng)度、焦比、有效容積利用系數(shù)等。1.2配料計(jì)算1.2.1原燃料條件原燃料是高爐冶煉的基礎(chǔ)。為了使高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、低成本，就必須實(shí)行精料方針。精料的主要措施有:提高鐵礦石含鐵量，增加自熔性燒結(jié)礦和球團(tuán)礦使用率，縮小粒度，篩除粉礦，減小成分波動(dòng)，以及提高原燃料強(qiáng)度等。表1-1成分(%)原料燒結(jié)礦59.170.030.0320.0310.107.321.945.64球團(tuán)礦65.720.10.0420.0030.304.550.650.41天然礦430.1650.0210.1349.29.02.116.34綜合礦58.960.060.0330.0358.056.931.705.66石灰石1.80.060.0010.0031.1040.44212.151.38爐塵43.390.240.0240.0915.3013.461.318.30續(xù)上原料燒損 燒結(jié)礦1.510.0390.0560.08373.22球團(tuán)礦0.1530.1330.1050.00893.546天然礦2.320.2440.0480.39851.030.5748.426綜合礦1.320.0780.0650.05975.060.0570.843石灰礦0.340.0780.0090.0080.9391.0642.43爐塵1.990.310.060.24344.771.960 表1-2焦炭成分(%)灰分（13.1） 有機(jī)物（1.32） 揮發(fā)分（0.43） 水 84.747.614.560.520.140.680.30.250.770.150.0260.160.0170.077100.004.00表1-3噴吹燃料成分（%）品種 灰分 煤粉67.844.854.050.790.420.6611.487.420.60.31.45100表1-4生鐵成分（%）94.760.50.40.10.044.2其中、由生鐵質(zhì)量要求定；、由原料條件定=100% 某元素在生鐵，爐渣，爐氣中的分配率（%）見表1-5生鐵99.7505100爐渣0.350900爐氣0050燃料消耗量（Kg/生鐵）焦炭400煤粉180 置換比0.7鼓風(fēng)溫度12相對(duì)溫度=12/100022.4/18=1.493%風(fēng)溫1150爐塵量20生鐵入爐熟料溫度25爐頂煤氣溫度200焦炭冶煉強(qiáng)度0.87綜合冶煉強(qiáng)度0.95利用系數(shù)2.21.2.2計(jì)算礦石需要量（1）燃料帶入的鐵量首先計(jì)算20爐塵中的粉塵量、=/=2011.95/84.74=2.82高爐內(nèi)襯參加反映的焦炭量為：=4002.82=397.18=56/7256/72 =397.180.68%56/72+1801.45%56/72 =4.13（2）進(jìn)入爐渣的鐵量=10000.3%/99.7% =100094.76%0.3%/99.7% =2.851 式中0.3%，99.7%-分別為貼在爐渣和生鐵中的分配率（3）需要由鐵礦石帶入的鐵量為：=1000 =947. 62.8514.13 =946.3（4）冶煉1噸生鐵的鐵礦石需要量：=/=946.3 /59.17%=1599.3考慮到爐塵吹出量，入爐鐵礦石量為：= =1599.3202.82 =1616.481.2.3計(jì)算熔劑需要量（1） 設(shè)定爐渣堿度=1.15制鋼生鐵：=1.101.2；鑄造生鐵：=1.01.1（2）石灰石的有效熔劑性= =40.442%1.151.38% =38.86%（3）原料，燃料帶有的量鐵礦石帶入的量為：= =1599.36.93% =110.83焦炭帶入的量為= =397.180.52% =2.07煤粉帶入的量為：= =1800.6% =1.08故= =110.832.071.08 =113.98（4）原料，燃料帶入的量鐵礦石帶入的量為：= =1599.35.66% =90.52焦炭帶入的量為：= =397.187.61% =30.22煤粉焦炭帶入的量為=18011.48% =20.66硅素還原消耗的量為：=100060/28 =10000.5%60/28 =11故= =90.5230.2222.6611 =132.4熔劑（石灰石）需要量為：=（）=（1.15132.4113.98）38.86% = 98.501.2.4爐渣成分的計(jì)算原料，燃料及熔劑的成分見表1-6原燃料數(shù)量 綜合礦1599.36.93110.831.7027.115.6690.521.3221.110.0781.250.0350.56焦炭397.180.522.070.140.567.6130.224.5618.110.773.05石灰石98.5040.4439.8312.1511.971.381.360.340.330.0780.0770.0030.03煤粉1800.61.080.30.5411.520.77.4213.360.661.19 2274.98 153.81 40.18 142.8 52. 91 1.327 4.83 表1-6 每頓生鐵帶入的有關(guān)物質(zhì)的量（1）爐渣中的量表6知=153.81（2）爐渣中的量=142.811 =131.8 式中 142.8原燃料帶入的總量，（見表6） 11還原小號(hào)消耗的量（），（3）爐渣中由表6知： =52.91 （4）爐渣中的量表6可知：=40.18（5）爐渣中的量表6可知：=1.32750%=0.664式中 1.327原燃料帶入的總量，（見表6） 50%錳元素在爐渣中的分配率（見表5）（6）爐渣中的量進(jìn)入渣中的鐵量為：=2.851，并以形式存在，故而=2.85172/56=3.67 （7）爐渣中的量原燃料帶入的總硫量=4.813（表6）進(jìn)入生鐵的硫量為：=1000 =10000.04%=0.4進(jìn)入煤氣中的硫量為：= =4.8135%=0.24故= =4.8130.40.24 =4.173爐渣成分見表7表7 爐渣成分組元 153.8140.18131.852.910.6643.672.086385.121.1539.9410.4334.2213.740.170.950.55100.00表中：渣中以形式存在，在計(jì)算中的全部按形式處理，氧原子量為16，原子量為32.相當(dāng)以計(jì)入，故表中再計(jì)入。將，四元組成換算成100%。見表8表8 四種渣成分39.9434.2213.7410.4398.3340.6234.8013.9710.61100.00圖1 此圖為-四元系熔化溫度圖2 此圖為含量為15%的四元渣系粘度（）由圖1圖2查得爐渣熔化溫度=14001500爐渣粘度：1500時(shí)為0.3（）1400時(shí)為0.8（）硫分配系統(tǒng)：=()/1.2.5校核生鐵成分(1)生鐵含磷.按原料帶入的磷全部進(jìn)入生鐵計(jì)算。鐵礦石帶入的磷量為：=1599.30.033%=0.53石灰石帶入的磷量為：= =98.500.001% =0.000985 故=(0.53+0.000985)1/1000 =0.053%(2)生鐵含量.按原料帶入的錳有50%進(jìn)入生鐵計(jì)算，原料共帶入為1.327 見表6故=（1599.3+20+98.50）0.655%50%55/71100/1000=0.44%(3) 生鐵含碳=100(94.76+0.5+0.024+0.053+0.44)%=4.22%(4)生鐵含硅=0.5%(5)生鐵含硫=4.813(15%90%)/1000=0.024%校核后的生鐵成分（%）見表9表9校核后生鐵成分94.760.50.440.0530.0244.221.3物料平衡計(jì)算1.3.1風(fēng)量計(jì)算（1）風(fēng)口前燃燒的碳量燃燒帶入的總碳量為：= =397.1884.74%18067.84%=458.68熔入生鐵中的碳量為：=1000 =1000 4.22% =42.2生成甲烷的碳量為：燃料帶入的總碳量約1%-1.5% 與氧化合成甲烷，取1%=1 =0.01458.68 =4.59直接還原消耗的：錳還原消耗的碳量為：=1000%12/55 =10000.44%12/55 =0.96硅還原消耗的碳量為：=100024/28 =10000.5%24/28=4.29磷還原消耗的碳量為：=100060/6210000.05360/62 =0.51鐵直接還原消耗的碳量為：=100012/56=一般為0.40.5本計(jì)算取0.45=56/2()2/18(18/22.4)H2/1000%=56/2397.18(0.026%0.3%)1804.85%2/18(12001.493%18/22.41800.79%)0.350.9/(100094.76%)=0.11=0.450.11=0.34式中 H2氫在高爐內(nèi)的利用率，一般為0.30.5,本計(jì)算取0.35;被利用氫量中，參加還原FeO的半粉量，一般為0.85一1.0，本計(jì)算0.9設(shè)定的每噸生鐵耗風(fēng)量，本計(jì)算取1200=100094.76%12/560.34 =69.03故= =0.964.290.5169.03 =74.79風(fēng)口錢燃燒的鐵量為：=458.6842.24.5974.79=337.11.3.2計(jì)算鼓風(fēng)量 鼓風(fēng)中氧的濃度為：=21%(1) 0.5 =21%(11.493%)0.51.493% =21.43%燃燒需要氧的體積為：=22.4/(212) =337.122.4/(212)=314.63煤粉帶入氧的體積為：=（）22.4/32=180(4.05%0.79%16/18) 22.4/32=5.99需鼓風(fēng)共給氧的體積為：=314.635.99=308.64故=/ =308.64/21.43% =1440.221.3.3爐頂煤氣成分及數(shù)量計(jì)算（1）甲烷的體積由燃料碳素生成的甲烷量為： =22.4/12 =4.5922.4/12 =8.57焦炭揮發(fā)中的甲烷量為：=22.4/16 =397.180.017%22.4/16 =0.095故=8.570.095=8.67（2）氫的體積 由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量為：=1440.221.493%=21.50 焦炭揮發(fā)及有機(jī)物中的氫量為：=（+）22.4/2 =397.18(0.026%+0.3%)22.4/2 =14.5 煤粉分解產(chǎn)生的氫量為：=（+2/18）22.4/2 =180(4.85%+0.79%2/18) 22.4/2 =99.54 爐缸煤氣中氫的總生產(chǎn)能量：=+=21.50+14.5+99.54=135.54 生成甲烷消耗的氫量為：=2 =28.67 =17.34 參加間接還原消耗的氫量為：=H2 =135.540.35 =47.44故= =135.5417.3447.44 =70.76（3）二氧化碳的體積由還原為生成的 由礦石帶入的的質(zhì)量為：= =1599.373.22% =1171.0參加還原為的氫量為：=H2（1）2/22.4 =135.540.35(10.9) 2/22.4 =0.42由氫還原的質(zhì)量為：=160/2 =0.42160/2 =33.6由還原的質(zhì)量為：= =117133.6 =1137.4故=22.4/160=159.3由還原為生成的量為：=1000%122.4/56 =947.610.350.1122.4/56 =204.7石灰石分解產(chǎn)生的量為：=22.4/44=98.5042.43%22.4/44 =21.3 焦炭揮發(fā)份中的量為：=22.4/44 =397.18 0.15%22.4/44 =0.3故= =159.3204.721.30.3 =385.6（4）一氧化碳的體積風(fēng)口前碳素燃燒生成量為：=22.4/12 =337.122.4/12=629.25 直接還原生成量為：=22.4/12 =74.7922.4/12 =139.6 焦炭揮發(fā)份中量為：=22.4/28 =397.180.16%22.4/28 =0.5 間接還原消耗的量為：= =159.3204.7=364故= =629.25139.60.5364 =405.35（5） 氮?dú)獾捏w積 鼓風(fēng)帶入的量為：=（1）=1440.22（11.493%）79%=1120.7 焦炭帶入的量為：=22.4/28=397.18(0.077%0.25%)22.4/28=1.04 煤粉帶入的量為=22.4/28=1800.42%22.4/28=0.6故= =1120.71.040.6 =1122.34煤氣成分見表10 表10 煤氣成分 體積，385.6405.351122.3470.768.671992.7219.3520.3456.323.550.44100.001.3.4編制物料平衡表（1） 鼓風(fēng)質(zhì)量的計(jì)算1鼓風(fēng)的質(zhì)量為：=0.21(1)320.79(1)2818/22.4 =0.210.0985320.790.98528+181.493%/22.4 =1.01鼓風(fēng)的質(zhì)量為：= =1440.221.01 =1454.62（2）煤氣質(zhì)量計(jì)算1煤氣的質(zhì)量為：=442828216/22.4 =4419.35%2820.34%2856.32%23.55%160.44%/22.4 =1.345煤氣的質(zhì)量為：=1992.721.345=2680.26煤氣中的水分 焦炭帶入的水分為：= =397.184.0% =15.89 石灰石帶入的水分為：= =98.501.06% =1.044 氫氣參見還原生成的水分為：=2/22.418/2 =47.442/22.418/2 =38.12故= =15.891.04438.12 =55.054物料平衡表見表11 表11 物料平衡表入相 出相 綜合礦1616.4843.14生鐵100024.21焦炭397.1810.60爐渣376.769.12石灰石98.502.63煤氣2680.2664.86鼓風(fēng)1454.6238.82煤氣中水55.0541.33煤粉1804.81爐塵200.483746.781004132.074100相對(duì)誤差=（4132.0743746.78）/3746.78=0.1%0.31.4熱平衡計(jì)算1.4.1熱量收支(l)碳素氧化放熱碳素氧化為放出的熱量碳素氧化產(chǎn)生的體積為:= =385.621.30.3 =364=12/22.433436.2 =36412/22.433436.2 =6520059 式中33436.2氧化為放熱，碳素氧化為放出的熱量碳素氧化生成的體積為：= =405.350.5 =404.85=12/22.49804.6 =404.8512/22.49804.6 =2 126 460.1660714 式中 9804.6氧化為放熱，故=6 520 0592 126 460.1660714 =8 646 519.17鼓風(fēng)帶入的熱量 =(一)=(1440.221440.221.493%)1643.111440.221.493%2030.26=2374764.57式中 在1150 下空氣的熱容量，其值為1643.11在1150下水氣的熱容量，其值為2030.26 氫氧化為水放熱=13454.09=38.1213454.09=512869.9式中 13454.09氧化為水放熱， 甲烷生成熱=16/22.44709.56=8.5716/22.44709.56=28829.24 式中4709.56甲烷生成熱, 成渣熱，石灰石分解產(chǎn)生的和和與反應(yīng)放熱，每千克（）放熱1131.3=（）1131.3 =98.50（40.44%12.15%）1131.3 =58602.64爐料物理熱80冷綜合礦比熱容為0.674=0.67480 =1599.30.67480 =86234.3熱量總收入：= =8646519.172374764.57512869.928829.2458602.6486234.3 =11707819.82 1.4.2熱量支出(1)氧化物分解吸熱鐵氧化物分解吸熱可以考慮其中有20%以硅酸鐵形式存在，其余以形式存在，因此:=20% =1599.38.05%20% =25.75= =1599.38.05%25.75 =102.99=160/72 =102.99160/72 =228.87= =1599.373.22%228.87 =942.14= =102.99228.87 =331.86=4078.25 =25.754078.25 =105 014.94=4803.33 =331.864803.33 =1594033.09=5156.59 =942.145156.59 =4858229.8式中4078.25,4803.33, 5156.59 分別為, ，分解熱，= =105 014.941594033.094858229.8 =6557277.83錳氧化物分解吸熱為：=10007366.02 =0.44%10007366.02 =32410.4式中7366.02由分解產(chǎn)生1 錳吸收的熱量, 硅氧化物分解吸熱為：=100031102.37 =0.5%100031102.37 =155511.9式中31102.37由分解產(chǎn)生1 硅吸收的熱量, 磷酸鹽分解吸熱為：=100035782.6=0.053%100035782.6=18964.78式中35782.6由分解產(chǎn)生1 磷吸收的熱量, 故= =6557277.8332410.4155511.918964.78 =6764164.91（2）脫硫吸熱=8359.05 =4.1738359.05 =34882.3式中 8359.05假定礦中硫以形式存在，脫出1硫吸熱量值，（3）碳酸鹽分解吸熱 熔劑總和分解出的量為：=22.4/56=98.5040.442%22.4/56=15.93= =21.315.93 =5.37=44/22.4404844/22.42489 =15.9344/22.440485.3744/22.42489 =152920.76式中 4048，2489分別由和分解1的吸熱，（4）水分分解吸熱=（18/22.4）13454.1 =（1440.221.493%18/22.41800.79%）13454.1=251602.19式中 13454.1水分解吸熱，爐料游離水蒸發(fā)吸熱 =2682 =397.184.0%2682 =42609.47式中 26821水由0變成100水汽吸熱，鐵水帶走的熱=10001173=1173000式中 1173鐵水熱容量，爐渣帶走的熱=1760=376.761760=663097.6配吹物分解吸熱 =1048=1801048=188640式中 1048煤粉分解熱， 爐頂煤氣帶走的熱量從常溫到200之問，各種氣體的平均比熱容如下(表12):表12 各種氣體的平均比熱容1.2841.7771.2841.2781.6101.605 干煤氣帶走的熱量為：=（1.2841.7771.2841.2781.610）240 =(1.2841122.341.777385.61.284405.351.27870.761.6108.67）240 =660277.23 煤氣中水汽帶走的熱為：=160522.4/18(200100) =1.60555.05422.4/18100 =10996.11=660277.2310996.11=671273.34 爐塵帶走的熱量=0.7542200=200.7542200=3016.8式中 0.7542為爐塵的比熱容，故= =6764164.9134882.3152920.76251602.142609.471173000663097.6188640671273.333016.8=9945207.27 冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失=11707819.729945207.27 =1762612.45 4.3繪制熱平衡表表1-13熱平衡表熱收入熱支出碳素氧化放熱8646519.773.85氧化物分解6764164.9157.77熱風(fēng)帶的熱2374764.5720.28脫硫34882.30.30氫氧化放熱512869.94.38碳酸鹽分解152920.761.31甲烷生成熱28829.240.25游離水蒸發(fā)42609.470.36生成渣58602.640.50鐵水帶熱117300010.01物料物理熱86234.20.74爐渣帶熱663097.65.66總計(jì)11707819.72100噴吹物分解1886401.61煤氣帶熱671273.335.73水分分解251602.12.15爐塵帶熱3016.80.026熱損失1762612.4515.05總計(jì)11707819.72100熱量利用系數(shù)=總熱量收支（煤氣帶走的熱熱損失）=100%-（5.73+15.05）%=80%對(duì)于一般中小型高爐值為80%-90%,近代高爐由于大型化和原料條件的改善可達(dá)到近90%碳素利用系數(shù)值對(duì)于中小型高爐為50%-60%,大型而原料條件較好的高爐可達(dá)65%以上。3高爐設(shè)計(jì)3.1.高爐座數(shù)，工作年及容積的確定1）確定工作年（年工作日一般取日歷時(shí)間的95%）：即36595%=347天即=4611.02）定容積高爐有效容積利用系數(shù)一般直接選定。大高爐選低值，2.02.2左右；小高爐選高值，100高爐取2.73.0。選定高爐座數(shù)為=1，高爐有效容積的利用系數(shù)：=2.2每座高爐日產(chǎn)量3.2 爐型設(shè)計(jì)及計(jì)算3.2.1高爐有效高度()的確定 高爐的有效高度決定著煤氣熱能和化學(xué)能的利用，也影響著順 行。增加有效高度能延長(zhǎng)煤氣與爐料的接觸時(shí)間，有利于傳熱與還原，使煤氣能量得到充分利用，從而有利于降低焦比。但有效高度過高，煤氣流通過料柱的阻力增大，不利于順行。所以，實(shí)際確定高爐有效高度時(shí)，首先應(yīng)考慮原燃料質(zhì)量，其次是爐容和鼓風(fēng)機(jī)性能。有效高度可用下述統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算： 我國(guó)習(xí)慣規(guī)定 100 為小型高爐： =255620m3 為中型高爐：高爐有效高度=4.05：10以上為大型高爐：高爐有效高度=6.44本設(shè)計(jì)為大型高爐：=6.44=6.442095.90.2=29.72=29.7；高爐全高的確定 ：=+（式中死鐵層高度，選 1.6 ；（該值在同類高爐中偏大，目的是延長(zhǎng)高爐壽命）則=+=29.7+1.6=31.133.2.2 爐缸各部分的計(jì)算1）爐缸直徑() 大型高爐由公式=0.32 計(jì)算中型高爐由公式=0.564 計(jì)算本設(shè)計(jì)為大型高爐由=0.32 =0.3220480.45 =9.89=102）爐缸直徑()的校核：爐缸直徑確定的是否合適，可以由比值來校核，根據(jù)爐容大小，合適的比值為：大型高爐 2228，中型高爐 1522 ，為爐缸截面積。本設(shè)計(jì)中 = 2048 ，=， =2048/=26.18將=10代入上式，則得：=26.69則爐缸直徑符合要求。3.2.3 爐缸高度 ()計(jì)算3.2.3.1爐缸高度 () 爐缸高度設(shè)計(jì)分為三段考慮， 一般先求渣口高度 ()， 然后求風(fēng)口高度 () ，最后求出爐缸高度 () 。1） 渣口高度 () 可用公式 ：=1.27式中 ： 生鐵日產(chǎn)量，; 生鐵波動(dòng)系數(shù)，取1.20； 爐缸截面積，； 每晝夜出鐵次數(shù)，11次 鐵水密度， 7.1 ； 渣口以下爐缸容積利用系數(shù)，多采用 0.550.60 ，本設(shè)計(jì) 取 0.60=1.27=(1.271.204611)/(110.607.1102 )=1.502 ）風(fēng)口高度 () =（一般取0.50.6）本設(shè)計(jì)取0.56有 =1.5/0.56=2.68 3） 風(fēng)口數(shù)目：4）風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸：取則爐缸高度 () =+式中： 安裝風(fēng)口的結(jié)構(gòu)尺寸，大中型高爐 0.35 0.5 ，大中型高爐=0.35 0.5本設(shè)計(jì)取=0.5=+=3.0+0.5=3.55）鐵口數(shù)目 大型高爐可設(shè) 24 個(gè)鐵口，一般中小型高爐設(shè)一個(gè)鐵口。 6）爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度大型高爐取值1.091.25，小型高爐1.251.5本設(shè)計(jì)中取值為1.12即=1.12則=1.1210=11.20取11.2爐腹角 ( )爐腹角一般為 ，爐腹角過小不利于爐料下降，影響順行 ； 爐腹角過大不利于煤氣流分布 ， 容易使邊緣煤氣流過分發(fā)展，同時(shí)不利于產(chǎn)生穩(wěn)定的渣皮保護(hù)爐襯。本設(shè)計(jì)選。 爐腹高度= =(11.2-10.0) 2=3.52取3.5校核=23.5/(11.2-10.0)=5.83即7）爐喉直徑 ()，爐喉高度，爐喉直徑可用 的比值確定，大中型高爐為0.650.70 ， 300以下的高爐取 0.700.75 為宜。爐腰直徑 ，取10.87 。 取0.68，=0.68，=0.6811.2=7.62 取=7.6選取=2.28）爐身角，爐身高度取=84=（11.2-7.6）2=17.13取=17.1校核=217.1/(11.2-7.6)=9.50即9）爐腰高度在我國(guó)爐腰直徑()與有效高度（ ）