年产415万吨生铁高炉车间生产工艺设计(编辑修改稿)

年产415万吨生铁高炉车间生产工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

...................... 85 1 1 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。 2 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。 3 2 高炉配料计算 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]。 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。 配料计算 时 需要确定的已知条件 原始资料 的 收集整理 生产 中 原始 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4 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： S──FeS ω(FeS)=ω(S)3288% P──P2O5 ω(P2O5) =ω(P)62142% Mn─ ─ MnO ω(MnO)=ω(Mn)5571% 式中 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。 ω(Fe2O3)= (112162ω(Fe)ω(FeO) 7256 ω(FeS) 8856 )% 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： ω (FeS2)=ω(S) 64120 %， 式 中 S 为分析所得的百分含量。 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，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。 ω[Mn]=ηMn ω(Mn)矿 m(Fe)铁 /ω(Fe)矿 5 式中 ： ω[Mn] ── 生铁含锰量， % ω(Mn)矿 ── 混合矿含锰量， % ηMn ── 锰的回收率，一般为 ～ m(Fe)铁 ── 矿石带入的生铁的铁量 ， kg/t 铁 ω(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。 ω(Fe) 矿 =(100ω[Mn]ω[C]ω[Si]ω[P])/100 (ω[Mn]/ωMn矿 ηMn) 式中 ： ω[Mn],ω[Si],ω[C],ω[P]表示锰铁中该元素含量 ， % ω(Mn)矿 ── 锰矿含锰量， % ω(Fe)矿 ── 锰矿允许含铁量， % ηMn── 锰回收率，通常为 ～ 4）适当控制碱金属 [2]。 确定需要的冶炼条件 (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6 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）原燃料成分分析 ， 入炉矿石成分见表 表 入炉矿石成分 （ %） 成分 原料 TFe Mn P S Fe2O3 FeO MnO MnO2 CaO 烧结矿 3 3 8 3 0 0 0 球团矿 4 9 1 7 2 0 块矿 2 5 1 4 4 0 0 混合矿 0 4 4 5 6 0 8 6 续上表 成分 原料 MgO SiO2 Al2O3 P2O5 FeS2 FeS SO2 烧损 合计 烧结矿 0 0 球团矿 0 0 块矿 0 0 混合矿 0 焦炭成分分析见表 7 表 焦炭成分 （ %） 固 灰分 挥发分 定 碳 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 CO2 CO CH4 H2 N2 9 2 8 1 7 5 1 3 3 3 6 5 续上表 有机物 ∑ 全 S 游离水 H2 N2 S 100 喷吹物成分见表 表 喷吹物成分 成分 C H2 O2 H2O N2 S 灰分 ∑ SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 煤粉 77.48 5 5 9 2 6 8 2 0 0 5 100 6）确定焦比与煤比 根据 目前国内 生产 经验 ，选择焦比为 360 Kg/t，煤比为 160 Kg/t。 7）元素分配率 见表 表 各种元素分配率 [2] 8 铁种 元素 Fe Mn P S V 生铁 炉渣 煤气 配料 计算 的 内容 （ 1）矿石用量 及 配比计算 ； （ 2）生铁中铁量计算 ； （ 3）渣量及炉渣成分计算 ； （ 4）炉渣性能校核 ； （ 5）生铁成分校核。 计法与 算方 过程 计算方法 为精确配料，现根据设计的生产要求，先假定生铁成分，然后用理论方法进行配料比计算，然后以配出的矿石为基础对矿石用量、生铁中铁量、渣量及炉渣进行计算，最后炉渣性能、生铁成分进行校核。 确定生铁成 分 根据设计的生产要求假定的生铁成分 ， 规 定 Si=， S=，Mn= ， P= ， R= ， 由公式9 [C]=[Si][P]+[Mn],可 得 C=， Fe=。 计算所配矿石比例 根据以上已知条件，先以 1t 生铁作为计算单位进行计算，确定矿石配比。 在计算时需要列出两个方程：碱度方程和铁平衡方程，根据生产要求列出方程如下： （ 1）铁平衡方程： 1321F10FFWFYFX  eeeee R  铁水中铁的分配率铁水中的含铁量,燃料带入的铁量生矿中的铁品位, 球团矿中的铁品位,烧结矿的铁品位,:分别为,( kg)ηT F e ,Fe,T F e,T F e,T F e 式中 1R321 （ 2）碱度平衡方程： )MKWY X(RM C a OK C a OW C a OY C a OX C a O )(2)(2)(2)3(2)2(2 )1(2321 RS i OS i OS i OS i OS i O S i O  煤焦 煤焦 式中 CaO1, CaO2,CaO3,CaO 焦 ,CaO 煤，分别表示烧结矿、球团、生矿、焦炭、煤粉中 的 CaO 含量。 SiO2(1), SiO2(2), SiO2(3) ,SiO2(焦 ), SiO2(煤 ) ， SiO2(R)，分别表示烧结矿、球团、生矿、焦炭、煤粉中 的 SiO2 含量、还原到铁水中 的 SiO2 量 （ kg） ，其中SiO2(R)= ]Si[]Si[10  以 1t 生铁作为计算单位进行计算 ， 据以上各表数据 可以求得 焦炭带入铁量 =，煤粉带入铁量 = 假定配烧结 矿 Xkg,球团矿 配 Ykg,块矿 =100kg,因此有： 铁平衡方程： 10 0 . 9 9 79 5 2 . 70 . 5 62 . 8 80 . 5 8 7 21 0 00 . 6 3 5 4 Y0 . 5 5 6 3 X  碱度平衡方程 : 1 . 1 00 . 3 51 . 4 320 . 0 7 4 81600 . 0 5 1 23600 . 1 1 71000 . 0 4 1 2 Y0 . 0 6 2 X 0 . 0 0 61600 . 0 5 1 23601000 . 0 1 50 . 0 0 9 5   联立 解 出 方程组 可得： 烧结矿 = kg（ 占 79%） ，球团矿= kg（ 占 15%） ，块矿 =110 kg（ 占 6%） ， 需要矿石 总量为 kg， 入炉 熟料率 =94%。 计算冶炼每吨生铁炉料的实际用量 冶炼每吨生铁炉料的实际用量计算 见 表 表 冶炼每吨生铁炉料的实际用量 名称 干料用 量 kg 机械损失 % 水分 % 实际用 量 kg 混合矿 — 焦炭 360 煤粉 160 — — 160 合计 终渣成分及渣量 计算 （ 1）终 渣 S 含量 炉料全部 含 S 量 = +360 +160 = 进入生铁 的 S 量 = 进入煤气 的 S 量 = = 进入炉渣 的 S 量 == 11 （ 2）终渣 的 FeO 量 == （ 3）终渣 的 MnO 量 = 5571 （ 4）终 渣的 SiO2 量 = +360 +160 = （ 5）终渣的 CaO 量 = +360 +160 = （ 6）终渣 的 Al2O3 量 = +360 +160。