高炉本体设计.doc
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1、高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目 录前 言3摘 要错误!未定义书签。第一章 高炉炼铁综合计算51.1 原始条件51.2 工艺计算81.2.1 配料计算81.2.2 物料平衡131.2.3 热平衡计算201.2.3.2 热平衡表25第二章 有效容积1275的高炉本体设计262.1 技术经济指标拟定262.2 高炉内型尺寸计算262.2 炉衬材质及厚度302.2.1炉底衬砖的设计302.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑302.2.3炉身上部和炉喉砌筑312.3高炉冷却312.3.1冷却的目的和意义322.3.2高炉冷却介质322.3.3冷却设备322.4炉体钢结构332.4.1炉体钢结构342.4
2、.2炉壳342.5 高炉基础35结 论错误!未定义书签。谢 辞37参考文献38前 言高炉炼铁是以铁矿石(天然富矿、烧结矿、球团矿)为原料,以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂,以石灰石等为熔剂,在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。其重要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。为实现优质、低耗、高产和延长炉龄,高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温,耐高压,耐腐蚀,密封性好,工作可靠,寿命长,产品优质,产量高,消耗低等规定。现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标,以期达成最佳
3、的生产效果。摘 要: 高炉炼铁的历史悠久,炼铁技术日臻成熟,是当今重要的炼铁方式。高炉作为炼铁工艺的主体设备,其结构的合理性对炼铁的工艺操作、生产技术指标以及自身的寿命都有十分重要的影响。根据攀枝花钒钛磁铁矿的高炉冶炼特点,通过进行配料计算和物料平衡计算,设计了1700m3高炉本体。设计过程除考虑通常的高炉设计方案外,还考虑了攀枝花钒钛磁铁矿数年高炉冶炼的一些生产实践经验。采用碳砖加高铝砖综合炉底、全碳砖炉缸;冷却设备的设计为水冷炉底、炉缸和炉底采用三段光面冷却壁、炉身采用镶砖冷却壁;高炉钢结构采用炉体框架式结构,最后采用CAD绘制出高炉本体图。关键词: 高炉炼铁;综合计算,高炉本体设计第一章
4、 高炉炼铁综合计算1.1 原始条件(1) 原料成分原料成分见表1-1 表 1-1原料成分(%)原 料TFeSFeOFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnO烧结矿49.230.0828.0961.148.42.3514.222.360.42球团矿63.040.0071.0088.934.791.310.360.410.48精块矿64.40.01311.4279.34.80.80.390.330.24续表1-1 FeSFeS2P2O5TiO2K2ONa2O烧损合计H2OH2OCO20.2260.1811.240.1570.16498.940.020.0292.3699.690.0250.12
5、40.321.970.669100.41.47(2) 熔剂成分熔剂成提成分见表1-2表1-2熔剂成分(%)熔 剂 成 分 表熔剂TFeSFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeS2P2O5烧损合计H2O物H2O化CO2石灰石0.252 0.277 0.014 0.540 0.380 54.060 0.290 0.520 0.002 1.400 42.800 100.006 1.580 (3)焦炭成分焦炭成分见表1-3表1-3焦炭成分(%)TFe固定碳灰 分SiO2Al2O3CaOMgOTiO2MnOP2O5K2ONa2OFeO0.692 85.374 5.860 3.860 0.85
6、0 0.033 0.380 0.043 0.050 0.050 0.890 挥 发 分有 机 物合 计H2O物CO2COH2N2CH4HNS0.347 0.347 0.101 0.150 0.070 0.480 0.630 0.485 100.000 0.500 (4) 煤粉成分煤粉成分见表1-4表1-4煤粉成分(%)煤 粉 成 分 表(%)CHONTSH2O灰 分合 计SiO2Al2O3CaOMgOFeO混合煤81.450 3.090 3.460 1.460 0.440 0.870 4.710 2.970 1.140 0.030 0.380 100.000 (5) 铁水预定成分铁水预定成分见
7、表1-5表1-5铁水预定成分(%)FeSiMnSPCTi94.8090.360.200.0210.0734.3370.20(6) 元素在高炉各相中的分派见表1-6表1-6元素在高炉各相中的分派(%)元素FeMnPSV生铁99.750100770炉渣0.350-8530煤气-8选定焦比:350kg/t 煤比:160kg/t rd=0.45 炉渣R:1.2 风温:1100 炉渣:1500 生铁:1450 炉顶煤气:2001.2 工艺计算1.2.1 配料计算1 . 原料成分的整理原料成分校正整理见表1-2-1表 1-2-1原料成分校正(%)原 料TFeSFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnO
8、FeO烧结矿49.340.08561.1428.562.4614.372.210.528.11球团矿63.0540.06588.9214.571.350.3670.4950.5461.12精块矿64.5820.01279.154.320.850.420.2490.2211.62石灰石0.2520.0140.540.3854.050.28续表 1-2-1P2O5TiO2K2ONa2O烧损FeSFeS2合计H2OH2OCO20.1791.420.3540.3640.226100.0000.0402.500.026100.0000.1210.361.980.6750.023100.0001.511.
9、4042.5670.520.245100.000配比;烧结矿/球团矿/精块矿=65/25/10混合矿成分见表1-2-2 表1-2-2混合矿成分(%)成分TFeSFe2O3SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeO混合矿54.2930.07369.8767.1392.0219.4741.5850.4976.714续表1-2-2P2O5TiO2FeSFeS2Na2OK2O烧损合计0.1381.5840.1530.0020.2370.230.2661002. 冶炼1吨生铁原料的消耗设生产每吨生铁所用的复合矿和石灰石分别为和,其中:焦比350,煤比160,鼓风湿度1%,直接还原度=0.45,炉渣碱度1
10、.2。铁平衡 948.09948.093/997= 0.54179x+0.00252y+3500.00692+1600.00296 碱度平衡 1.2=(0.09601x+0.54057y+3500.0085+1600.0114)/(0.07273x+0.0054y+3500.0586+1600.0471-3.660/28)解得: =1749.224 =8.091 3. 渣量和炉渣成分的计算 (1)炉渣中 的量 a.原燃料带入的总硫量:=1749.2240.000733500.004858.0910.002771600.0044=3.648 Kg/t b.进入生铁的硫量: =Gs7%=0.25
11、c.进入煤气的硫量:=Gs8%=3.6488%=0.292故炉渣中的硫量: = -=3.276-0.23-0.262=3.136(2).炉渣中的的量 =948.09=3.668(3).炉渣中的量=0.004971749.2240.5=4.347(4).炉渣中的量 =0.071391749.224+0.00548.091+3500.0586+1600.0471-3.660/28=145.258(5).炉渣中的量GCaOGCaO渣=0.094741749.224+0.540578.091+3500.0085+1600.0114=174.894(6).炉渣中的量GMgO渣GMgO渣=0.015817
12、49.224+0.00298.091+3500.00033+1600.0003=28.864(7).炉渣中的量 =0.020231749.224+0.00388.091+3500.0386+1600.0297=53.465(8)炉渣中的TiO2 =1749.2240.015843500.0038-280/48=25.704总渣量: =1/2+=437.768炉渣成分见表1-2-3表1-2-3 炉渣成分成分/2TiO2 重量/Kg145.353.465174.89428.864.3473.6681.56825.704437.768比例/%33.1812.21339.9516.5930.9930.
13、8340.3585.8721004. 生铁成分的校对Si=0.36% S=0.023% Ti=0.2Fe=(0.542931749.224+0.002528.091+3500.00692+1600.00296)0.997100/1000=94.976%:(0.001381749.224) 100/1000=0.105%:4.34755/71100/1000=0.367%:100-94.976-0.105-0.23-0.2-0.360.296=3.123生铁成分见表1-2-4 表1-2-4 生铁成分(%)Ti94.9760.360.3670.0230.1053.1230.2炉渣碱度校核:炉渣碱度
14、=GCaO/=174.894/145.258=1.25. 炉渣性能和脱硫能力验算。将炉渣中,四元换算成100%,然后查四元相图。 33.181 /0.9418=35.23 % 39.951 /0.9418=42.42 % 12.213 /0.9418=12.97 % 6.593 /0.9418=7.00 %查得炉渣的熔化温度在14001500之间,考虑到渣中尚有其他氧化物能在某种限度减少炉渣的熔化温度,所以在高炉炉缸温度下,此渣能顺利熔化.m(+)/m(+)=1.02,查等粘度曲线图得1500时为0.28Pa s,1400时为0.56Pa s. 为达成渣中含S 0.72%,生铁含S 0.023
15、%,炉渣中的(RO)必须达成(RO)=50-0.25()+3(S)-=50-0.2512.25130.63-0.30.36300.023/0.42076=46.931炉渣中实际(RO)=48.371.实际大于规定的,所以保证能脱硫。1.2.2 物料平衡(1) 风量的计算1) 焦炭和煤粉带入的碳量=3500.85374+1600.81450=429.129少量元素还原碳耗=3.023.61.12=5.809铁直接还原碳耗=948.090.45=91.423 Kg进入生铁的碳=10004.196=41.96Kg脱硫耗碳=437.7680.0072=1.182Kg生成CH4的碳=429.1290.7
16、=3.004 KgCaCo3分解出CO2在高温区与C反映=8.0910.427970.5=0.472Kg这样燃烧的碳=429.129-91.423-41.96-1.182-3.004-0.472-5.809=285.565Kg风口前碳的燃烧率=285.565/429.129100%=66.545% 2) 计算鼓风量 鼓风中水分为 =1% =22a.鼓风中氧的浓度: =0.22(1-0.01)+0.50.01=0.2228 b.燃烧需要的氧气的体积为:由反映 得:=285.565=241.327故 =241.327/0.2228=1083.1571.2893其中水分为11.832,干风量为107
17、.134,干风重为107.1341.2893=1381.275Kg,水分重为11.83218/22.4=9.508Kg煤粉带入的氧=160 0.0346=5.54,所以需风机提供的风量为1083.157-5.54=1077.617 /t. (2) 煤气成分的计算1) 体积: a.由燃料碳素生成的的量为:3.0045.607 b.焦炭挥发分中CH4的量:3500.00070.343 故 + 5.607+0.3435.952) 的体积:a.鼓风中的水分分解产生的氢量为:=11.957b.焦炭挥发分中的氢量为: 3500.001013.959c.煤粉分解产生的氢量为: 1600.030955.37d
18、.与氢气发生还原反映消耗的氢量为:(在喷吹条件下,一般有40氢参与反映=(11.957+3.95955.37)40%=28.514e.生成CH4消耗的氢量为:生成消耗的=5.952=11.9故 进入煤气的氢气的体积为:+- - 11.957+3.959+55.37-28.514-11.930.8723) 的体积a.还原为时生成的量为: =(0.68576 1749.224+0.000148.091) 22.4/160=167.937 b. 还原为时生成的量为:=948.091-0.45-(28.51456)/(22.4948.09) 22.4/56=180.066c.熔剂分解生成的量为:8.0
19、91(0.002944/400.540570.544/56)22.4/440.888 溶剂带入的量 =8.0910.50.42797=0.881d.焦炭挥发分中的量为:3500.003470.618故 进入煤气的的体积为:+ 167.937+180.066+0.888+0.881+0.618=353.384) 的体积a. 燃烧反映生成的的量为:285.422532.788 b. 直接还原生成的CO的量为:(91.4235.8091.0390.4722)185.201c. 焦炭挥发分中的为:3500.002470.692 d. 间接还原反映消耗的的量为:+ 167.937+180.066 348
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