年产500万吨生铁高炉设计.zip

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年产 生铁 高炉 设计
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毕业设计毕业设计 课题名称课题名称 年产年产 500500 万吨生铁高炉设计万吨生铁高炉设计 学 院 专 业冶金工程 班 级 学 号 姓 名 指导老师 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设 计 I 年产年产 5 50 00 0 万吨生铁高炉设计万吨生铁高炉设计 摘要摘要 高炉炼铁是传统的炼铁工艺,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。随着钢铁行业的蓬勃发展和节能环保要求的日益严格,高炉 炉型逐渐走向大型化。 本论文对年产 500 万吨生铁大型高炉车间进行了设计,设计内容包括炼铁物料平衡 和热平衡计算、高炉炉型确定、高炉各部位炉衬、炉体冷却设备的选择和风口的设计。 此外,还就高炉附属系统的原料系统、煤气除尘处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系 统进行了设计。 本设计的高炉车间共有容积3097m的大型高炉两座,高炉车间按并列式布置。 关键词关键词:高炉;炼铁工艺计算;设计;煤气处理 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设计 II Abstract Blast furnace iron making was the traditional iron-making craft, also was one of the most important link in ferrous metallurgy, it played a decisive role in national economic construction. With the vigorous development of the steel industry and more and more strict requirement of energy conservation and environmental protection requirement, the BF became maximization gradually. A large scale BF plant which had annual output of 5 million tons of pig iron was designed in this thesis, design content included material balance and thermal equilibrium calculation, determination of BF profile, selection of lining and cooling equipment for each part of BF and design of taphole. In addition, material system, the gas processing system, iron and slag dispose system ,fuel injection system which were the BF subsidiary system was designed. The iron making plant of this thesis has two 3097m BF, they were layout side by side. Key words: blast furnace;iron making process calculation;design;gas processing 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设 计 III 目目 录录 年产 500 万吨生铁高炉设计 .I 摘要 .I ABSTRACT .II 目 录 .III 第一章 绪论 .1 1.1 高炉炼铁概述 .1 1.2 高炉生产主要经济技术指标 .2 1.3 高炉炉型发展过程 .3 1.4 高炉炼铁设计应遵循的基本原则 .4 第二章 高炉配料计算 .5 2.1 配料计算的目的 .5 2.2 配料计算时需要确定的已知条件 .5 2.3 冶炼条件的确定 .6 2.3.1 根据铁平衡求铁矿石的需求量 .8 2.3.2 根据 CaO 的平衡求石灰石用量 .9 2.3.3 最终炉渣成分和数量计算 .10 2.3.4 最终生铁成分计算 .12 2.4 物料平衡 .13 2.4.1 根据 C 的平衡计算风量 .13 2.4.2 风量的计算 .14 2.4.3 炉顶煤气成分及数量的计算 .14 2.4.4 物料平衡表的编制 .17 2.5 热平衡 .18 2.5.1 热量收入的计算 .18 2.5.2 热量支出项的计算 .19 2.5.3 热平衡表 .22 第三章 高炉本体设计.23 3.1 高炉容积的确定 .23 3.2 高炉炉型及尺寸确定 .24 3.3 绘制高炉炉型图 .26 第四章 高炉基础和内衬 .26 4.1 炉基的形状及材质 .26 4.1.1 高炉基础的要求 .26 4.2 高炉炉底和各段炉衬的选择 .27 4.3 炉腹和炉腰的炉衬设计 .28 第五章 冷却设备选择、风口及铁口设计 .28 5.1 高炉冷却设备的作用及冷却介质 .28 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设计 IV 5.2 炉底冷却形式选择 .28 5.3 高炉各部位冷却设备选择 .29 5.5 风口数目及直径 .30 5.6 铁口 .30 5.7 炉壳及钢结构的确定 .30 第六章 煤气除尘系统 .33 6.1 概述 .33 6.1 重力除尘器及文氏管除尘原理 .33 6.1.1 重力除尘器 .33 6.1.2 文氏管除尘原理 .34 6.2 荒煤气管道 .35 6.2.1 荒煤气通道的布置 .35 6.2.2 荒煤气管数尺寸计算 .35 6.3 重力除尘器直径及高度设计 .36 第七章 原料系统 .36 6.1 贮矿槽 .37 6.1.1 平面布置.37 6.1.2 槽上运输方式.37 6.1.3 储矿槽工艺参数.37 6.1.4 槽下供料.37 6.2 料坑设备 .37 6.3 碎焦运送设施 .38 6.4 上料设备 .38 第八章 风口平台及渣铁处理系统 .38 8.1 风口平台和出铁场布置 .39 8.1.1 铁口及出铁场数目的确定.39 8.1.2 渣、铁沟及其流嘴布置.39 8.2 风口平台和出铁场设备 .39 8.2.1 泥炮.39 8.2.2 开铁口机.40 8.2.3 堵渣口机.40 8.2.4 炉前吊车.41 8.2.5 铁水罐车.41 8.2.6 渣罐车.41 8.3 风口平台及出铁场结构 .42 8.3.1 风口平台.42 8.3.2 出铁厂.42 8.4 铁水处理 .42 8.5 渣处理 .42 第九章 高炉煤粉喷吹系统 .43 9.1 喷煤系统.44 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设 计 V 9.2 喷吹工艺 .44 9.3 主要设备 .44 9.3.1 混合器.44 9.3.2 分配器.45 9.3.3 喷煤枪.45 9.3.4 喷氧枪.45 第十章 高炉车间设计 .45 10.1 厂址的选择 .45 10.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 .45 10.3 车间布置形式 .46 参考文献 .46 致谢 .47 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设 计 1 第一章 绪论 1.1 高炉炼铁概述 1、高炉结构 高炉是一种竖式的反应炉。现代高炉内型一般由圆柱体和截头圆锥体组成,由下而 上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段。由于高炉炼铁是在高温下进行的,所以它 的工作空间是用耐火材料围砌而成,外面再用钢板作炉壳。 图1-1 高炉的结构 1-炉底耐火材料;2-炉壳;3-生产后炉内砖衬侵蚀线;4-炉喉钢砖; 5-煤气导出管;6-炉体夸衬;7-带凸台镶砖冷却壁;8-镶砖冷却壁; 9-炉底碳砖;10-炉底水冷管;11-光面冷却壁;12-耐热基墩;13-基座 2、高炉炼铁原理及工艺流程示意图 高炉生产是连续进行的。一代高炉(从开炉到大修停炉为一代)能连续生产几年到 十几年。生产时,从炉顶(一般炉顶是由料种与料斗组成,现代化高炉是钟阀炉顶和无 料钟炉顶)不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂,从高炉下部的风口吹进热风 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设计 2 (10001300) ,喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石,主要是铁和氧的 化合物。在高温下,焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺 取出来,得到铁,这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁,铁水从出铁口放 出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣, 从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出,经除尘后,作为工业用煤气。现代化高 炉还可以利用炉顶的高压,用导出的部分煤气发电。高炉炼铁工艺流程示意图见图1-2。 图1-2 高炉炼铁工艺流程示意图 1.2 高炉生产主要经济技术指标 1、高炉有效容积利用系数() 指每昼夜每立方米高炉有效容积的生铁产量,即高炉每昼夜的生铁产量与高炉有效容 积之比,单位为 t/(m3d)。 u V t 高炉有效容积 昼夜合格生铁产量 高炉有效容积系数 是高炉冶炼的一个重要指标, 越大,其高炉生产率越高。小型高炉利用系数可 达 2.83.2,大型高炉一般为 2.02.2。 2、焦比(K) 焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量,单位为 kg/tFe。焦炭消耗量约占生铁成本的 30%40%。欲降低生铁成本必须降低焦比。一般情况下焦比为450500kg/t,喷吹煤粉可 以有效地降低焦比。 t kg k 昼夜合格生铁产量 昼夜干焦消耗量 焦比 3、燃料比(i) 焦 炭 熔 剂 铁矿石 上料机 高炉热风炉鼓风机 喷吹 燃料罐 水渣 煤气 除尘 生铁炉渣 特殊生铁 炼钢生铁 铸造生铁 净煤气 渣棉 建筑材料 绝热材料 炉尘 其它用途 空气冷风热风燃料 广西大学本科毕业设计 年产 500 万吨生铁高炉设 计 3 高炉采用喷吹煤粉、重油或天然气后,折合每炼一吨生铁所消耗的燃料总量,单位为 kg/tFe。每吨生铁的喷煤量和喷油量分别称为煤比和油比。此时燃料比等于焦比加煤比 加油比。根据喷吹的煤和油置换比的不同,分别折合成焦炭(公斤),再和焦比相加称为 综合焦比。燃料比和综合焦比是判别冶炼一吨生铁总燃料消耗量的一个重要指标。 t kg I 昼夜合格生铁产量 烧总量昼夜干焦消耗和喷吹燃 燃烧比 4、冶炼强度(I) 每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值,是表示高炉强化程度的指标,单位为 t/(m3d)。 u V t I 高炉有效容积 每昼夜燃料的干焦量 高炉冶铁强度 5、休风率 休风时间占高炉规定作业时间的百分数。降低休风率是高炉增产的重要途径一般高 炉休风率低于2%。 %100 规定工作时间 休风时间 休风率 6、生铁合格率 化学成分符合规定要求的生铁量(合格生铁)占全部生铁产量的百分数,是评价高 炉优质生产的主要指标。 100% 合格生铁量 生铁合格率 生铁总产量 7、炉龄 炉龄的定义为两代高炉大修之间高炉实际运行的时间,即不计划中进行中小修而造成 的休风以及封炉时间。大型高炉一代寿命为10至15年。 8、生铁成本 生产1t 合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和。 单位为元/t。 1.3 高炉炉型发展过程 炉型的发展过程主要受当时的技术条件和原燃料条件的限制。随着原燃料条件的改 善以及鼓风能力的提高,高炉炉型也在不断地演变和发展,炉型演变过程大体可分为 3 个阶段。 (1) 无型阶段又称生吹法。在土坡上挖洞四周砌石块,以木炭冶炼,这是原 始的方法。 (2) 大型阶段炉腰尺寸过大的炉型。由于工业不发达,高炉冶炼以人力、蓄 力、风力、水 力鼓风,鼓风能力弱,为了保证整个炉缸截面获得高温, 炉缸直径很小;冶炼以木炭或无烟煤为燃料,机械强度低,为了避免高炉下 部燃料被压碎,从而影响料柱透气性,故有效高度很低;为了人工装料方便 并能将炉料装到炉喉中心,炉喉直径也很小
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