2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算

2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算

摘要:本设计要求建2000m3炼铁高炉。设计主要内容包括高炉炉型设计计算及高炉本体立剖图,同时对所设计高炉的特点进行简述。设计高炉有效容积为2000m3,高径比取,高炉利用系数取值为,据此设计高炉炉型。设计本着优质、高产、低耗和对环境污染小的宗旨,为日产生铁4000t的高炉提供高炉内型设计。并对2000m3炼铁高炉进行物料平衡计算,物料平衡计算是炼铁工艺计算中重要组成部分,它是在配料计算的基础上进行的。整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成。在配料计算过程中,进行了原料和燃料的全分析,渣铁成分及含量分析;在物料衡算过程中计算了包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算,并制作物料平衡表。

关键词:高炉发展;高炉炉型;炉型计算;物料平衡配料计算物料衡算物料平衡表

绪论

最近二十年来,日本和欧盟区的在役高炉座数由1990年的65座和92座下降到28座和58座,下降幅度分别为%和37%,但是高炉的平均容积却分别由1558m3和1690m3上升到4157m3和2063m3,上升幅度为%和22%,这基本代表了国外高炉大型化的发展状况。

高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大家越来越高的关注和青睐,但是高炉大型化作为一项系统工程,它在立足自身条件的基础上仍须匹配的炼钢、烧结和炼焦能力。我国近年推出的《钢铁产业发展政策》中规定高炉炉容在300m3以下归并为淘汰落后产能项目,且仍存在扩大小高炉容积的淘汰范围的趋势。同时国内钢铁产业的快速发展均加速了世界和我国高炉大型化的发展进程。由于大型化高炉具备的单位投资省、效能高和成本低等特点,从而有效地增强了其竞争力。

20世纪高炉容积增长非常快。20世纪初,高炉炉缸直径4-5m,年产铁水约100000吨左右,原料主要是块矿和焦炭。20世纪末,最大高炉的炉缸直径达到14-15m,年产铁水300-400万吨。目前,特大型高炉的日产量能够达到甚至超过12000吨。例如,大分厂2号高炉(日本新日铁)炉缸直径,生产能力为13500吨铁/天。蒂森-克虏伯公司施韦尔格恩2号高炉炉缸直径,生产能力为12000吨铁/天。70年代末全世界2000立方以上高炉已超过120座,其中日本占1/3,中国有四座。全世界4000立方以上高炉已超过20座,其中日本15座,中国有1座在建设中。

我国高炉大型化的发展模式与国外基本相近,主要是采取新建大型高炉、以

多座旧小高炉合并成大型高炉和高炉大修扩容等形式来推动着高炉的大型化发展。据不完全统计,我国自2004年以来相继建成投产的3200m3级15座,4000m3级8座,5000m3级3座,且有越来越大的趋势。目前,河北迁钢和山东济钢等企业也正在建设4000m3级高炉,近来宝钢湛江和武钢防城港项目也在规划筹建5500m3级超大型高炉。

我国高炉大型化的标准主要是依据高炉容积的大小来划分的,且衡量标准也由过去的1000m3提高到2000m3,甚至更大。虽然大型化高炉相对于小高炉存在着生产率高、生产稳定、指标先进和成本低等显著的优点,但是对于我国高炉大型化的发展状况,我们仍然需要科学客观地看待。

本课程设计嗨针对改路物料计算做了计算,分析。高炉物料平衡的计算是通过高炉配料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量,这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。而在此基础上进行的高炉物料平衡计算,则要确定单位生铁的全部物质收入与支出,即计算单位生铁鼓风数量与全部产品的数量,使物质收入与支出平衡。这种计算为工厂的总体设计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据,是高炉与各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。

第一章高炉炉型

高炉是竖炉,高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型。高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间进行传热传质的过程,因此必须提供燃料燃烧的空间,提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空问。高炉炉型要适应原燃料条件的要求,保证冶炼过程的顺利。

炉型的发展过程

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。在土坡挖洞,四周砌行块,以木炭冶炼,这是原始的方法。

(2)大腰阶段-炉腰尺寸过大的炉型。出于当工业不发达,高炉冶炼以人力、蓄力、风力、水力鼓风,鼓风能力很弱,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,机械强度很低,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够将炉料装到炉喉中心.炉喉直径也很小,而大的炉腰直径减小了烟气流速度,延长了烟气在炉内停留时间,起到焖住炉内热量的作用。因此,炉缸和炉喉直径小,有效高度低,而炉腰直径很大。这类高炉生产率很低,一座28m3高炉日产量只有 t左右。

(3)近代高炉-由于鼓风机能力进一步提高.原燃料处理更加精细,高炉炉型向着“大型横向”发展。高炉内型合理与否对高炉冶炼过程有很大影响。

炉型设计合理是获得良好技术经济指标,保证高炉操作顺行的基础。

五段式高炉

①高炉有效客积和有效高度高炉大钟下降位置的下沿到铁口中心线间的距离称为高炉有效高度,对于无钟炉顶为旋转溜槽最低位置的下缘到铁口中心线之间的趴离。在有效高度范围内,炉型所包括的容积称为高炉有效容积。高炉的有效高度,对高炉内煤气与炉料之间传热传质过程行很大影响。在相同炉窖和冶炼强度条件下,增大有效高度,炉料与煤气流接触机会增多,有利于改善传热传质过程、降低燃料消耗;仅过分增加有效高度,料校对煤气的阻力增大.容易形成料供,对炉科下降不利。高炉有效高度应适应原燃料条件,如原燃料强度、粒度及均匀性等。生产实践证明,高炉有效高度与有效容积有一定关系,但不是直线关系,当有效容积增加到—定值后,有效高度的增加则不显著。

②炉缸高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸,炉缸的上、中、下部位分别没有风口、渣口与铁口,现代大型高炉多不设渣口。炉缸下部容积盛装液态渣铁,上部空间为风口的燃烧带。

(1)炉缸直径炉缸直径过大和过小都直接影响高炉生产。直径过大将导致炉腹角过大,边缘气流过分发展,中心气流不活跃而引起炉缸堆积,同时加速对炉衬的侵蚀;炉缸直径过小限制焦炭的燃烧.影响产员的提高。炉缸截面积应保证一定数量的焦炭和喷吹燃料的燃烧,炉缸截面燃烧强度是高炉冶炼的一个重要指标,它是指每1h每1m3炉缸截面积所烧侥的焦炭的数量,一般为~(m 2·h)。炉缸截面燃烧强度的选择,应与风机能力和原燃料条件相适应,风机能力大、原料透气性好、燃料可燃性好的燃烧强度可选大些,否则选低值。

(2)炉缸高度炉缸高度的确定,包括渣口高度、风口高度以及风口安装尺寸的确定。铁口位于炉缸下水平面,铁口数目根据高炉炉容或高炉产量而定,一般1000m3以下高炉设一个铁口,1500~3000m3高炉设2~3个铁口,3000m3以上高炉设3~4个铁口,或以每个铁口日出铁量1500—3000t设铁口数目。原则上出铁口数目取上限,有利于强化高炉冶炼。渣口中心线与铁口中心线间距离称为渣口高度,它取决于原料条件,即渣量的大小。渣口过高,下渣量增加,对铁口的维护不利;渣口过低,易出现渣中带铁事故,从而损坏渣口,大、中型高炉渣口高度多为~。

(3)炉腹炉腹在炉缸上部,呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体积的收缩,稳定下料速度。同时,可使高温煤气流离开炉墙,既不烧坏炉墙又有利于渣皮的稳定,对上部料柱而言,使燃烧带处于炉喉边缘的下方,有利于松动炉料,促进冶炼顺行。燃烧带产生的煤气量为鼓风量的倍左右,理论燃烧温度1800~2000℃,气体体积剧烈膨胀,炉腹的存在适应这一变化。炉腹

和炉腹角α。炉腹过高,有可能炉料尚未熔融就进人的结构尺寸是炉腹高度h

2

收缩段,易造成难行和悬料;炉腹过低则减弱炉腹的作用。

(4)炉身炉身呈正截圆锥形,其形状炉料受热后体积的膨胀和煤气流冷却后的收缩,有利于减少炉料下降的摩擦阻力,避免形成料拱。炉身角对高炉

煤气流的合理分布和炉料顺行影响较大。炉身角小,有利于炉料下降,但易于发展边缘煤气流,过小时但只边缘煤气流过分发展。炉身角大,有利于抑制边缘煤气流发展,但不利于炉料下行,对高炉顺行不利。设计炉身角时要考虑原料条件,原料条件好时,可取大些,相反,则取小些。高炉冶炼强度大,喷煤量大,炉身角取小值。同时要适应高炉容积,一般大高炉由于径向尺寸大,径向膨胀量也大,就要求小些,中小型高炉大些。

(5)炉腰 炉腹上部的圆柱形空间为炉腰,是高炉炉型中直径最大的部位。炉腰处恰是冶炼的软熔带、透气性变差,炉腰的存在扩大了该部位的横向空间,改善了透气条件。 在炉型结构上,炉腰起着承上启下的作用,使炉腹向炉身的过渡变得平缓,减小死角。

炉腰直径与炉缸直径和炉腹角和炉腹高度几何相关,并决定了炉型的下部结构特点。一般炉腰直径与炉缸直径有一定比例关系,大型高炉D/d 取值~,中型高炉~,小型高炉~。

(6)炉喉 炉喉吴圆柱形,它的作用是承接炉料,稳定料面,保证炉料合理分布。炉喉直径与炉腰直径、炉身角、炉身高度几何相关,并决定了高炉炉型的上部结构特点。

第二章 高炉炉型设计计算

根据任务要求,可得出以下条件:

Hu/D=~ Vu=1500~3000m 3设置2个铁口 炉腹~ 炉腰直径D/炉缸直径d= 炉腹角取78o -83o 炉渣口高度~ 炉腰直径高度1-3m 炉喉直径d 1/炉腰直径D=~

本设计任务:设计2000m 3高炉一座 定容积

选定高炉座数为1座,高炉利用系数为ηv =(m 3 ·d),高炉容积V u =2000m 3 确定年工作日和日产量

年工作日为355天,日产量P 总=V u ·ηv =4000t

炉缸尺寸 1炉缸直径

它是决定焦炭燃烧量和出铁能力的重要参数,大型高炉一般采用经验公式:

炉缸直径 m d V u 0.1020004087.04087.04205.04205

.0=⨯== 2)炉缸高度

要求能储存一次铁水量和下渣量,加上出铁量波动系数。一般应使炉缸的容积占高炉有效容积的一个比例范围,现代大型高炉一般在17%~18%左右。

A.炉缸高度

m V V h u

u

7.48707.344206.1841

.0159

.01=-=-

B.风口高度

09.355

.07

.1==

=

k

h

h

z

f

取m h f 1.3= C.风口数量 26

2.1==πd n 炉腰尺寸 (1)炉腰直径

决定于炉缸直径,炉腰高度和角度,炉腰直径稍大些好,它有利改善初成渣的透气性 可D/d 来确定,可经验公式

炉腰直径 m D V u

3.112000568

4.05684.03942.03942

.0=⨯==

(2) 炉腰高度

在炉腹部位炉料下降缓慢,未还原的矿石在此经过充分还原后进入炉缸。因此,炉腹的高度应与炉容相适应。炉腹过高,可能是炉料还未熔化就过早的进入炉腹,容易导致悬料:炉腹过低就无法发挥作用

炉腰高度

m

V V h u

u

8.13278.63586.07848

.02152

.03=-=-

(3).炉喉尺寸

1)炉喉直径m V d u

6.72000431

7.04317.03777.03777

.01=⨯==

2)炉喉高度

炉喉起到控制炉料和煤气流分布的作用。炉喉过高时炉料挤紧,影响下降速度,过低不便使改变装料制度调节煤气流分布。一般在1~3m

炉喉高度

m

V V h u

u

3.23805.283527.07554

.02446

.05=+=-

(4).炉腹高度

在炉腹部位炉料下降缓慢,未还原的矿石在此经过充分还原后进入炉缸,所以在冶炼铸造生铁和使用难还原的矿石的时候,炉腰要高一些好。

炉腹高度 ()(

)

m V V V V h u

u

u

u 2.3517.0719.05879.636818.11

841.08129

.07848

.02=+++=-

(5).炉身高度

主要炉料粒度和焦炭强度等对煤气流分布的影响,也要考虑和其他比为的相互关系

炉身高度

()(

)

m

V V V V h u

u

u

u 155769.07833.07322.473008.61

7554.07701

.07848

.04=++-=-

(6)有效高度

高炉有效高度直接影响到高炉的还原能力和热交换能力,并对料柱的透气性带来影响

有效高度

m h h h h h h u

273.28.1152.37.45

4

3

2

1

=++++=++++=

(7)死铁层高度

m d V h u 874.11020000937.00937.022

0=⨯⨯=≥--

(8)日产量 t p N V v u 400020000.2=⨯=⨯= (9)炉腹角、炉身角 A.炉腹角

923

.4103.112

.322tan 2=-⨯=

-=

d D h α o 5.78=α B.炉身角

108

.86

.73.1115

22tan 1

4

=-⨯=

-=

d h D β o 0.83=β

(10)校核炉容 炉缸体积 3

1

2

195.3687.4100785.04m

h

d V =⨯⨯==

π

炉腹体积 ()()3

222

227.28510011369.1272.3262.012m d Dd D h V =++⨯=++=π 炉腰体积 332

343.1808.169.127785.04

m h D V =⨯⨯==π

炉身体积 ()

()321124433.106676.5788.8569.12715262.012m D D d d h V =++⨯⨯=++=π

炉喉体积 352

1529.1043.276.57785.04

m h d V =⨯⨯==π

高炉容积

3

5

4

3

2

1

27.200529.10433.106643.18027.28595.368m V

V V V V V u

=++++=++++=

相对误差

%

1%26.0%1002000

2000

27.2005<=⨯-=''-=∆V

V V u

u u V

所以,设计合理。 具体设计参数见表。

表 高炉内型参数

项目 参数 项目 参数 炉缸直径 10 炉缸高度 炉腰直径

炉腰高度 炉喉直径

炉喉高度 死铁层高度 炉腰角 ° 炉身高度 15 炉腹角 ° 炉腹高度 风口数目 26 有效高度 27 铁口数目 2 高径比

有效容积

2000

第三章 物料平衡计算

整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成

配料计算

由于物料平衡计算是在配料计算的基础上进行的,故欲进行物料平衡的计算,就得先进行配料计算。而配料计算的基本原则是要满足质量守恒定律,即加入炉内的炉料中的各种元素和化合物的总和应等于高炉产品中各元素和化合物的总和。为进行配料计算,需收集和整理一些资料。

包括:1、需要原料和燃料的全分析数据,并折算成100%; 2、生铁品种及其成分; 3、确定矿石配比; 4、确定焦比;

5、各种元素在生铁、炉渣和煤气间的分配率;

6、炉渣成分,即选定合适的炉渣碱度。

确定原始条件

原始条件包括

(1) 原料的主要成分见表1 。

(2)焦炭成分及焦炭灰分、挥发分和有机物见表2至表4

表2 焦炭成分(%)

(3) 焦炭中的水分是在打水熄焦时渗入得,通常为2%~6%.

表3 焦炭灰分(%)

表4 焦炭挥发分和有机物含量(%)

(4)煤粉成分见表5

表5 煤粉成分(%)

(5)炼钢生铁成分见表6

表6 炼钢生铁成分(%)

(6)配矿比:烧结矿70%,球团矿20%,天然矿10%。 (7)元素分配率见表.7

表7 各种元素的分配率(%)

(8)炉渣碱度 R = CaO/SiO 2 = 。 (9)焦比为450 ㎏/t ,煤比为90 ㎏/t 。

计算

以1000Kg生铁作为计算单位,进行计算:

(1)根据铁平衡求矿石需求量:

焦炭带入的铁量:450× = ㎏

煤粉带入的铁量:90××(56÷72)= ㎏

进入炉渣的铁量:×(÷)= Kg

需要混合矿量:()÷ = Kg

(2)根据碱度平衡求石灰石用量:

混合矿带入的CaO量:× = ㎏

焦炭带入的CaO量:450×× =㎏

煤粉带入的CaO量:90× = ㎏

共带入的CaO量: + + = ㎏

量:× = ㎏

混合矿带入的SiO

2

量:450×× = ㎏

焦炭带入的SiO

2

煤粉带入的SiO

量: 90× = ㎏

2

量: + + = ㎏

共带入的SiO

2

量:3×(60÷28)= ㎏

还原Si消耗的SiO

2

石灰石用量:[ ㎏

考虑到机械损失及水分,则每吨生铁的原料实际用量列于表8

表8 每吨生铁的实际用量

(3)终渣成分:

1)终渣S量:

炉料全部含S量:

× + 450× + 90× + × =3.36 Kg

进入生铁S量: Kg

进入煤气S量: × = Kg

进入炉渣S量: = Kg

由于分析得到的二价钙离子都折算成CaO,而其中一部分钙离子以CaS形

式存在,CaS与CaO之重量差为S/2,为了重量平衡钙离子仍以CaO存在计算,而S则只算S/2。

2)终渣FeO量:×(72/56) = 6.12 Kg

3)终渣MnO量:×× = 8.64 Kg

4)终渣SiO

2

量: = 160.50 Kg

5)终渣CaO量:+× = 167.41 Kg

6)终渣Al

2O

3

量:

× + 450×× + 90× + × = 44.88 Kg

7)终渣MgO量:× + 450×× + 90× +× = 26.38 Kg 终渣成分见表9 。

表9 终渣成分

(4)生铁成分校核:

1)生铁含量:

× + 450×××62/142 + × = 1.62 Kg

1000 =%

2)生铁含S量:%

3)生铁含Si量:%

4)生铁含Mn量:××55/71×100/1000 =%

5)生铁含Fe量:%

6)生铁含C量:100% % % %- % - % =%

最终生铁成分列于表10

表10 最终生铁成分(%)

校验结果与原设生铁成分相符合。

. 物料平衡

高炉物料衡算分两种情况,一是生产高炉的,另一种是设计高炉的,它们计算的内容、方法和程序有所不同。但计算原理是一样的。本课题做的是炼铁设计时的物料衡算方法。是在前面配料计算的基础上进行的。

原始条件的确定

原始条件为:[7]

(1)选择确定直接还原度:可根据煤气成分来计算,但较复杂,故这里直接选定直接还原度r d = 。

(2)鼓风湿度f:这里取大自然湿度为 Kg/3

m,f =% 。

(3)假定入炉碳量%的碳与H2反应生成CH4(纯焦冶炼可取%~%,喷吹燃料时可取%)。

物料衡算

物料平衡计算步骤为:

(1)风口前燃烧的碳量:

焦炭带入固定碳量:450× = Kg

煤粉带入固定碳量:90× = Kg

共计燃烧碳量: + = Kg

的碳量:× = Kg

生成CH

4

熔于生铁的碳量:×1000 = Kg

还原Mn消耗的碳量:×1000×12/55 = Kg

还原Si消耗的碳量:×1000×24/28 = Kg 还原P消耗的碳量:×1000×60/62 = Kg

还原Fe消耗的碳量:×1000××12/56 = Kg

直接还原消耗的碳量: + + + = Kg

风口前燃烧碳量:C风 = –– = Kg

C风占入炉总碳量的百分数:×100% = %

(2)根据碳平衡计算风量:

鼓风中氧的浓度:× + × = 3

m/3m

风口前燃烧碳素需要氧量:(×)/(2×12)= 3

m 煤粉可供给:90×(32 + 36)× = 3

m

则每吨生铁鼓风量:V风 =()/ = 3

m

(3)计算煤气各组分的体积和成分:

1)CH

4

的体积:

由燃烧碳素生成CH

4:×12 = 3

m

焦炭挥发分含CH

4:450××16 =3

m

进入煤气的CH

4:+ = 3

m

2)H

2

体积:

由鼓风中水分分解出的H

2:× = 3

m

焦炭挥发分及有机物的H

2量:450×+×2 = 3

m

煤粉分解出得H

2量:90×+18)×2 =3

m

入炉总H

2量:++ =3

m

在喷吹条件下参加还原反应的H

2量为入炉总H

2

量40%[8],即:

× = 3

m

生成CH4的H

2量:×2 = 3

m

进入煤气的H

2量: = 3

m

3) CO

2

体积:

由Fe

2O

3

还原FeO所生成的CO

2

:××160 = 3

m

由FeO还原Fe所生成的CO

2:××87 =3

m

由MnO

2还原MnO所生成的CO

2

××87/103)×87=3

m

另外,H

2还参加还原反应,即相当于同体积的CO参加反应,所以CO

2

生成量

中应减去3

m

总计间接还原生成CO

2量:++ =3

m

石灰石分解出的CO

2量:××44 = 3

m

焦炭挥发分的CO

2量:450××44 = 3

m

混合矿分解出的CO

2量:××44 = 3

m

煤气中总CO

2量:+++ = 3

m

4)CO体积:

风口前碳素燃烧生成的CO量:×12 = 3

m

各种元素直接还原生成的CO量:×12 = 3

m 焦炭挥发分中的CO量:450××12 = 3

m

间接还原消耗CO量为。

则煤气中总CO量:++ =3

m

5)N2体积:

鼓风中带入的N

2量:×× = 3

m

焦炭带人的N

2量:450××28 = 3

m

煤粉带入的N

2量:90××28 = 3

m

煤气中总N

2量:++ = 3

m

根据计算,列出煤气成分表11。

表11 煤气成分

(4)计算物料重量和编制平衡表:

1)计算鼓风重量:

13

m鼓风重量:

(××32 + ××28 + ×18)/ = Kg/3

m

全部鼓风重量:

× = 1670.99Kg

2)计算煤气的重量:

13

m的重量:

(×44 + ×28 + ×28 +×2 + ×16)/ = 3

m 全部煤气重量:× =

3)计算水分重量:

炉料带入的水分:450× =

H2还原生成的水分:×18/ = 25.75Kg

总计水分重量: + =

4)计算炉料机械损失:

- = 59.82Kg

根据上述计算,列出物料平衡表12 。

表12 物料平衡

一般平衡相对误差允许在%以下,所以计算是正确的

第四章结语

经过两周的查资料和对文献的参考,懂得了很多东西。也是对前面学习的一个总结。加强了对文献查阅和电脑编辑的能力等等。首先,设计2000m3的高炉炉型是没有过的经历,不过在老师的帮助和自己努力下还是完成了这个课题,首先通过确定高径比、利用系数等参数,规划并设计出合理的炉型尺寸,高炉寿命与高炉设计密不可分,合理的高炉设计,对延长高炉寿命至关重要。2000m3高炉设计为适当矮胖型,并加深死铁层厚度。这有利于开通死料柱下部通道,从而减少出铁时铁水环流对炉衬的侵蚀,同时较深的死铁层可贮存较多的铁水,保证炉缸有充足的热量储备,稳定铁水温度和铁水成分。然后是物料平衡的计算,一开始看到这么大的计算量,还是有点退却的。不过通过公式一步步引导,我觉得还是做到了。高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。其全过程可概括为:在尽量低能量消耗的条件下,通过受控的炉料及煤气流的逆向运动,高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程,得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品[9]。余以为通过精确地对高炉物料平衡的计算是实现高炉冶炼的基础。通过有关物料平衡各个环节的计算,包括原料的成分及重量、鼓风质量、煤气量和渣铁成分和质量的详细计算,并所得之结果在允许误差范围之内。这个课程设计是让我受益很深的。

参考文献

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[13] 卢宇飞.炼铁工艺[M].北京:冶金工业出版社,2006:34.

毕业设计—高炉炉型设计

目录 中文摘要 (Ⅰ) 英文摘要 (Ⅱ) 1 绪论 (4) 1.1砖壁合一薄壁高炉炉型的发展和现状 (4) 1.2砖壁合一薄壁高炉炉型的应用 (4) 2 高炉能量利用计算 (6) 2.1高炉能量利用指标与分析方法 (6) 2.2直接还原度选择 (7) 2.3配料计算 (8) 2.4物料平衡 (13) 2.5 热平衡 (17) 3 高炉炉型设计 (23) 3.1 炉型设计要求 (23) 3.2 炉型设计方法 (24) 3.3炉型设计与计算 (24) 4 高炉炉体结构 (28) 4.1 高炉炉衬结构 (28) 4.2高炉内型结构 (29) 4.3 炉体冷却 (30) 4.4 炉体钢结构 (31) 4.5风口、渣口及铁口设计 (31) 5砖壁合一的薄壁炉衬设计 (33) 5.1砖壁合一的薄壁炉衬结构的布置形式 (33) 5.2砖壁合一的薄壁炉衬高炉的内型 (33) 5.3砖壁合一的薄壁炉衬高炉的内衬 (34) 5.4薄壁高炉的炉衬结构和冷却形式 (34) 6结束语 (36) 参考文献 (37)

摘要 近年来, 炼铁技术迅猛发展, 总的发展趋势是建立精料基础, 扩大高炉容积, 减少高炉数目, 延长高炉寿命, 提高生产效率,控制环境污染, 持续稳定地生产廉价优质生铁, 增加钢铁工业的竞争力。现代高炉的冶炼特征是, 低渣量, 大喷煤, 低焦比, 高利用系数;高炉结构的特征是,采用软水冷却、全冷却壁、薄壁炉衬、操作炉型的薄壁高炉。高炉采用大喷煤、高利用系数冶炼, 要求改善高炉的料柱透气性和延长高炉寿命高炉精料、布料、耐火材料、冷却等技术的进步,不断促进长寿的薄壁高炉发展。 高炉的炉型随着高炉精料性能、冶炼工艺、高炉容积、炉衬结构、冷却形式的发展而演变, 高炉设计的理念也随着科学技术的进步和生产实践的进展而更新。 薄壁高炉的设计炉型就是高炉的操作炉型, 在生产中几乎始终保持稳定, 消除了畸形炉型。长期稳定而平滑的炉型, 有利于高炉生产的稳定和高效长寿。高炉操作炉型的显著特征是, 炉腰直径扩大, 高径比减小, 炉腹有、炉身角缩小。这种炉型发展趋势是炼铁技术进步的反, 它有利于改善高炉料柱透气性, 稳定炉料和煤气流的合理分布, 延长高炉寿命, 对大型高炉采用大喷煤、低焦比、高利用系数冶炼更有意义。 关键词:高炉炉型砖壁合一设计 ABSTRACT In recent years, the rapid development of iron technology, the overall trend is expected to establish a fine basis for the expansion of blast furnace capacity, reduce the number of blast furnace, blast furnace to extend life, increase productivity, control of environmental pollution, continuous and stable production of low-cost high-quality pig iron, iron and steel industry increased competitiveness. Characteristics of a modern blast furnace smelting, the low amount of slag, the pulverized coal injection and low coke rate, high utilization factor; blast furnace structure is characterized by the use of soft water cooling, cooling the whole wall, thin lining, the thin-walled blast furnace operation. Large blast furnace pulverized coal injection, high utilization factor smelting, blast furnace to improve permeability of the material column and extend the

2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算

2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算 摘要:本设计要求建2000m3炼铁高炉。设计主要内容包括高炉炉型设计计算及高炉本体立剖图,同时对所设计高炉的特点进行简述。设计高炉有效容积为2000m3,高径比取,高炉利用系数取值为,据此设计高炉炉型。设计本着优质、高产、低耗和对环境污染小的宗旨,为日产生铁4000t的高炉提供高炉内型设计。并对2000m3炼铁高炉进行物料平衡计算,物料平衡计算是炼铁工艺计算中重要组成部分,它是在配料计算的基础上进行的。整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成。在配料计算过程中,进行了原料和燃料的全分析,渣铁成分及含量分析;在物料衡算过程中计算了包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算,并制作物料平衡表。 关键词:高炉发展;高炉炉型;炉型计算;物料平衡配料计算物料衡算物料平衡表 绪论 最近二十年来,日本和欧盟区的在役高炉座数由1990年的65座和92座下降到28座和58座,下降幅度分别为%和37%,但是高炉的平均容积却分别由1558m3和1690m3上升到4157m3和2063m3,上升幅度为%和22%,这基本代表了国外高炉大型化的发展状况。 高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大家越来越高的关注和青睐,但是高炉大型化作为一项系统工程,它在立足自身条件的基础上仍须匹配的炼钢、烧结和炼焦能力。我国近年推出的《钢铁产业发展政策》中规定高炉炉容在300m3以下归并为淘汰落后产能项目,且仍存在扩大小高炉容积的淘汰范围的趋势。同时国内钢铁产业的快速发展均加速了世界和我国高炉大型化的发展进程。由于大型化高炉具备的单位投资省、效能高和成本低等特点,从而有效地增强了其竞争力。 20世纪高炉容积增长非常快。20世纪初,高炉炉缸直径4-5m,年产铁水约100000吨左右,原料主要是块矿和焦炭。20世纪末,最大高炉的炉缸直径达到14-15m,年产铁水300-400万吨。目前,特大型高炉的日产量能够达到甚至超过12000吨。例如,大分厂2号高炉(日本新日铁)炉缸直径,生产能力为13500吨铁/天。蒂森-克虏伯公司施韦尔格恩2号高炉炉缸直径,生产能力为12000吨铁/天。70年代末全世界2000立方以上高炉已超过120座,其中日本占1/3,中国有四座。全世界4000立方以上高炉已超过20座,其中日本15座,中国有1座在建设中。 我国高炉大型化的发展模式与国外基本相近,主要是采取新建大型高炉、以

高炉炉型计算

高炉炉型计算 高炉炉型是指高炉内部耐火材料构成的几何空间,近代高炉炉型由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五部分组成。炉型的设计要适应原燃料条件,保证冶炼过程的顺行。 高炉炉型设计的依据是单座高炉的生铁产量,由产量确定高炉有效容积,以高炉有效容积为基础,计算其它尺寸。 一、确定容积 1、确定年工作日 高炉的工作日是指高炉一代寿命中,扣除大、中、小修时间后,平均每年的实际生产时间。根据国内经验,不分炉容大小,年工作日均可定为355天。 2、确定高炉日出铁量 年工作日 年产量 高炉日出铁量= t/d 3、确定高炉的有效容积V u U u P V η高炉有效容积利用系数高炉日出铁量= 二、高炉缸尺寸 1、炉缸直径d 炉缸直径的计算可参考下述经验公式: 大型高炉 45.032.0u V d = 3620m 以下高炉 37.0564.0u V d = 计算后取整 2、炉缸高度'h A 渣口高度h 渣 m 式中:b ——生铁产量波动函数,一般取值1.2 N ——昼夜出铁次数,取9 铁γ——铁水密度,取值7.1t/m3 C ——渣口以下炉缸容积利用系数,取值055 一般小高炉设一个渣口,大中型高炉设两个渣口,高低渣口标高差一般为100~200mm ,2000m 3以上高炉渣口数目应和铁口数目一起考虑,如有两个铁口,可以设二个渣口。 B 、风口高度h 风 k ——渣口高度与风口高度的比,一般k 二0.5~0.6(渣量大取低值)。 C 、炉缸高度h 1 h 1=h 风+a 式中a ——风口结构尺寸,一般a=0.35~0.5m ,中小高炉取下限,大高炉取上限。 2 27.1d c N bp h 铁渣γ?=k h h 渣风=

产年380万吨炼钢生铁车间或2000立方米高炉设计--本科毕业设计

设计(论文)专用纸 根据昆钢原燃料条件,设计一座年产炼钢生铁380万吨的高炉车间 学院:冶金与能源工程学院 专业:冶金工程

According to the fuel and raw materials conditions of Kunming Iron and Steel Company, design a blast furnace iron-making workshop with a rated annual capacity of 3.8 million tons of hot metal. Speciality: Metallurgical engineering Grade:2008 Author: University: Kunming University of Science and Technology Tutor: Date: 2012.3.12~2002.6.01

设计(论文)专用纸 目录 摘要 .............................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................. II 第一章概述 .. (1) 1.1高炉炼铁工艺流程 (1) 1.2设计任务 (2) 1.3高炉主要经济技术指标的选择 (3) 1.3.1高炉有效容积利用系数ΗV。 (3) 1.3.2高炉冶炼焦比K,煤比M。 (3) 1.3.3高炉冶炼强度 (3) 1.3.4高炉一代寿命 (4) 1.4 设计所采用的先进技术 (4) 1.4.1TRT高炉煤气余压透平发电装置 (4) 1.4.2高炉煤气全干式布袋收尘 (5) 1.4.3热风炉烟气余热回收 (8)

高炉炼铁计算

高炉炼铁工艺计算 1、物料平衡计算 物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分,它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究,并为热平衡计算做准备。 1 、物料平衡计算的准备 1.1进行物料衡算应具备以下资料: 1.2各种物料的全分析成分,各种物料的实际用量; 1.3生铁成分、炉渣成分和数量; 1.4鼓风含氧量及鼓风湿度等。 2 、物料平衡计算内容与方法 2.1 鼓风量的计算 对于炼铁设计,作物料平衡计算时,应首先计算每吨生铁的鼓风量。每吨生铁的鼓风量用V b (m3,一般均为标准立方米)表示,它是由风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的。 (1)风口前燃烧碳量C b的计算

由碳素平衡图(图2-4)可知 b O da dFe C C C C =-- (kg/t ,下同) (2-1) 式中 C O ——氧化碳量,kg/t ; C da ——合金元素还原耗碳,kg/t ; C dFe ——铁的直接还原耗碳,kg/t 。 要计算风口前燃烧碳量b C ,则需先计算式中其他各项碳量,它们的计算是 1)氧化碳量O C 计算 4O f C CH C C C C =-- []410K M CH K C M C C C =?+?-- (2-2) 式中,C C 为生铁渗碳量,由生铁成分计算;4CH C 为生成CH 4碳量,按燃料带入碳量f C 的0.5% ~ 1.2%取值计算;在作炼铁设计时,选定的焦比K 是参加炉内冶炼过程的实际数值,进入炉尘的碳 量不包括在内。 2)合金元素还原耗碳da C 的计算 () [][][][][])(375.0273.0882.55677.9182.2571 .832/)(1244/12102/60][48/24][62/60][55/12][28/24][1022S U CO V Ti P Mn Si S U CO V Ti P Mn Si C da ??+??Φ?+++++=??+??Φ?+?+?+?+?+??=ΦΦαα

攀钢高钛型钒钛矿冶炼2000m3级高炉设计特点

攀钢高钛型钒钛矿冶炼2000m3级高炉设计特点 吴秋廷 【摘要】结合攀钢1000 m3高炉生产实践,针对大型高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的特殊性,分析攀钢高炉大型化存在的难点,分析并总结了攀钢2000 m3高炉在高炉本体设计及环保节能方面采取的措施和实施效果. 【期刊名称】《四川冶金》 【年(卷),期】2011(033)001 【总页数】6页(P1-6) 【关键词】高钛型钒钛矿冶炼;2000 m3级高炉;设计特点 【作者】吴秋廷 【作者单位】攀钢集团设计研究院有限公司,四川,攀枝花,617023 【正文语种】中文 【中图分类】TF51 高炉作为钢铁产业中最重要的生产设备,其大型化是现代钢铁工业提升技术装备水平的重要标志,大型化高炉具有生产效率高、投资省、环保节能、物流运输优化等特点,是我国钢铁工业结构调整、淘汰落后、降低成本、改善环境、提高钢铁产品市场竞争力的生力军。 但是,由于攀西铁矿石冶炼的特殊性,攀钢高炉自投产 40年来,一直维持着 1000 m3高炉生产。攀钢高炉冶炼的钒钛磁铁属高钛型钒钛磁铁矿,所谓高钛型是指炉渣中TiO2含量超过 20%以上,曾被一些外国专家称为无法用高炉冶炼的呆矿。攀钢

1970年投产前集全国冶金行业力量进行了大规模的工业试验,均表明高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼难度极大,而且冶炼难度随高炉容积增加大幅增加,因此攀钢投产时的炉容仅为 1000 m3。攀钢 1000 m3高炉自 1970年出第一炉铁水以来,花了近 20年时间才解决 1000 m3高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的部分技术难题,到 1999年赶上并超过了普通矿的冶炼水平,由此可见高钛型钒钛磁铁高炉冶炼的难度。 实践表明,高钛型钒钛磁铁矿冶炼难度极大,主要原因是: 1)铁矿石含铁量仅 50%左右,比普通矿低 5%~10%,渣量高达 650~700 kg/t,是普通矿的 2倍以上,因此高炉冶炼时产生的渣量大,炉缸工作状态的均匀性和煤气流分布受到很大的影响; 2)炉渣中 T iO2含量高达 20%以上,其反应体系复杂,反应产物高熔点物质多,而且炉子容积越大,冶炼时间越长,炉内工作状态的不均匀性增加,死区多,这种高熔点物质也越多,将严重影响高炉的稳定生产,钒钛磁铁矿高炉冶炼反应体系与普通矿的区别为: 普通铁矿石还原:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe 钒钛磁铁矿还原:Fe2TiO4→Fe3O4·TiO2→FeO·TiO2→Fe+TiO2 TiO2在炉内产生的还原及过还原反应化学方程式如下: 还原反应:TiO+C=[Ti]+CO 过还原反应:3[Ti]+C+N2=TiC+2TiN[1] 过还原产生的化合物 TiN、TiC的熔点分别高达2950℃、3140℃,在炉渣和铁水中以弥散固体颗粒形式存在,导致炉渣流动性差,对炉缸工作状况的均匀性产生很大影响,渣、铁难分,高炉生产稳定性差。 3)高炉容积越大,对原燃料的质量要求越高,高熔点物质越多,渣铁分离越困难,反应过程越难控制,随着炉容的加大,这些矛盾和问题更加突出。炉容数量级放大,效能不受影响,是对研究和设计的最大挑战。

炼钢过程物料平衡和热平衡计算

炼钢过程物料平衡和热平衡计算 炼钢过程是将生铁或者其他铁合金通过熔炼等一系列工艺操作得到所 需成分和性能的钢的过程。在炼钢过程中,物料平衡和热平衡计算是非常 重要的。 物料平衡计算是炼钢过程中的一项重要工作,其目的是通过计算物料 的进出量,确定每个工序中原料和产物的平衡情况,以便控制和优化炼钢 过程。炼钢过程中常用的物料平衡计算方法有材料平衡和元素平衡两种。 材料平衡计算主要是根据原料的进出量和成分,以及每个工序中材料 的变化情况,来计算各种物料的平衡情况。以炼钢高炉为例,其主要原料 是铁矿石、焦炭和空气,通过冶金反应得到生铁和炉渣。在材料平衡计算中,需要考虑到进料的质量和数量,以及冶金反应中矿石的还原程度、焦 炭的燃烧程度等因素。通过对每个工序中原料和产物的物料平衡计算,可 以确定炉内各种物料的流动情况和变化规律,以便优化炼钢过程,提高钢 的质量和产量。 元素平衡计算是针对炼钢过程中的元素进行的平衡计算。炼钢过程中,除了铁、碳、硅、锰等主要元素外,还有许多杂质元素,如磷、硫、氧等。元素平衡计算需要考虑每个工序中元素的进出量,以及元素在冶金反应中 的分配情况。通过元素平衡计算,可以确定炼钢过程中每个工序的杂质元 素的分布情况,以便进行相应的处理和控制,保证钢的质量符合要求。 热平衡计算是炼钢过程中的另一个重要工作,其目的是通过计算炼钢 过程中的热量进出量,了解各个工序的热平衡情况,以便合理利用热能, 优化炼钢过程。

炼钢过程中产生的热量主要有焦炭燃烧产生的热量、冶金反应放热产生的热量、热风和燃料的预热热量等。热平衡计算中需要考虑的因素有炉内热量的进出量、热量的耗散和损失等。通过热平衡计算,可以确定每个工序中热量的平衡情况,以便根据热量的分布和变化,进行相应的热能利用优化。 在炼钢过程中进行物料平衡和热平衡计算,可以帮助把握炼钢过程中材料和热量的变化规律,从而更好地控制和优化整个过程。这对于提高炼钢质量、降低成本具有重要意义。同时,物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据,为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。 总之,物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中的重要工作,通过计算物料和热量的进出量,可以了解每个工序中物料和热量的平衡情况,从而控制和优化炼钢过程,提高炼钢质量和效益。此外,物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据,为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。

炼铁高炉物料平衡

高炉物料平衡(material balance of blast furnace) 指高炉冶炼单位生铁消耗的原燃料和风量等于产出的生铁、炉渣、煤气和炉尘等的总和。它是计算分析高炉炼铁过程的重要手段之一。以物质不灭定律为基础,应用生产高炉的原燃料成分、消耗量、鼓风参数和冶炼产物(生铁、炉渣、煤气、炉尘等)的数量和成分进行计算,并用以确定:各种元素在产品中的分配情况}冶炼形成的渣量和煤气量;吨铁消耗的实际风量和送风系统的漏风率;直接还原消耗的碳量和直接还原度;氢参与还原情况等。通过计算分析高炉生产情况,发现问题,寻求改进措施,提出一些控制高炉冶炼的参数供操作者调节炉况参考。而且物料平衡是高炉热平衡计算的基础。通常把设计高炉的物料平衡计算称为高炉配料计算。计算分析的可靠性在于计算方法是否科学和原始资料是否准确,实测或根据生产经验选定的数据是否符合实际状况等。在生产中产生误差较大的是各种成分分析和投入及产出的计量。所以在进行物料平衡计算前常要校核和调整原燃料成分和消耗量,产品的成分和产出量,特别是生铁损耗。有的需要进行多次实测,例如各类秤的误差、取样和化验的误差等。基于这些原因,在实际编制物料平衡过程中,有时将各种元素平衡计算改为焦炭、矿石和熔剂单耗量验算,然后以验算所得消耗量作为物料平衡计算的依据。 物料平衡计算以每吨生铁为计算基准单位。各种物料的组分重量常取kg mol量的近似值,例如Fe,FeO,Mn,CO2分别取56、72、55和44等。为计算方便常将消耗的物料算出其干重和带入的水分:干重一湿重(1—水分);水分—湿重×(湿分%),然后以干重作为计算依据。 渣量计算实际生产中炉渣在高炉旁冲成水渣,渣量无法称量,一般通过造渣氧化物平衡计算出实际渣量。因氧化钙在高炉内不还原,而且化验误差最小,所以渣量(kg/t生铁),都是 按CaO平衡算得:。式中CaO料为炉料带入高炉的CaO总量,kg/t 生铁;CaO尘为进入炉尘的CaO量,kg/t生铁;(CaO)为渣中CaO含量,小数。 元素的分配比和回收率(还原率)根据各元素的平衡计算可得到它们进入生铁和炉渣的数 量[Me]和(Me)Me,按等求得元素的分配比。 然后再按ηFe=1/(1+uLFe),ηMn=1/(1+uLMn)等求得备元素的回收率(u—渣量,kg/t;L—元素分配比)。 煤气量和风量高炉冶炼过程中进入炉顶煤气的元素有碳(C)、氧(O)、氮(N)和氢(H),根据其中任何二元素的平衡方程式就可以算出冶炼中实际入炉风量(Vm)和产生的炉顶煤气量(V 煤)。由于还原生成的H2O还无法通过化验测得,所以一般将O平衡和H平衡二式联立消除H2O还,而得出无H2O还的O平衡方程式: 联解[C、O]、[C、N]或[O、N]得出三组计算风量和煤气量的计算式:

3高炉物料平衡计算

3 高炉物料平衡计算 3.1 高炉物料平衡计算的意义 通过高炉配料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量,这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。而在此基础上进行的高炉物料平衡计算,则要确定单位生铁的全部物质收入与支出,即计算单位生铁鼓风数量与全部产品的数量,使物质收入与支出平衡。这种计算为工厂的总体设 计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据,是高炉与各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。 3.2 高炉物料平衡计算的内容 物料平衡是建立在物质不灭定律的基础上,以配料计算为依据编算的。计算内容包括:风量、煤气量,并列出收支平衡表。物料平衡有助于检验设计的合理性,深入了解冶炼过程的物理化学反应,检查配料计算的正确性。校验高炉冷风 流量,核定煤气成分和煤气数量,并能检查现场炉料称量的准确性,为热平衡及燃料消耗计算打基础。 (1) 原料全分析并校正为100%(表2. 1;表2. 2;表2.3); (2) 生铁全分析;(表2. 7 ) (3) 各种原料消耗量(表2. 5 ); (4) 鼓风湿度,f=1. 5% ; (5) 本次计算选择直接还原度r d=0. 45; (6)假定焦炭和喷吹物含C总量的1.2%与H2反应生成CH4。全焦冶炼可选 0.5%-1.0%的C与H2生成CH。 上述1,2,3 原条件已经由配料计算给出,本例仅假定其余各项未知条件,分别为鼓风湿度f=1 . 5% ( 1 2g/ m3),富氧率2. 5%,氧气浓度98%。 3. 2.1 根据碳平衡计算风量 (1) 风口前燃烧的碳量C 风根据碳平衡得: C 风=XC 燃-(c)x 103- E (C)直-C CH4 式中C风——风口前燃烧C量,kg;

高炉炉型选择以及炉容计算

3600高炉本体设计 原始数据:高炉有效容积:Vu=3600 高炉年工作日:355天 高炉利用系数: 设计内容: 1.高炉炉型的选择; 2.高炉内型尺寸的计算(包括风口、铁口、渣口数量,大型高炉一般不设渣口); 3.高炉耐火材料的选用; 4.高炉冷却方式和冷却器的确定; 5.高炉炉壳厚度的确定。 高炉本体包括高炉基础、炉衬、冷却装置、以及高炉炉型设计计算等。高炉的大小以高炉有效容积()表示,本设计高炉有效容积为3600,按我国规定,属于大型高炉;高炉炉衬用耐火材料,是由陶瓷质和砖质耐火材料构成的综合结构;有些高炉也采用高纯度 的刚玉砖和碳化硅砖;高炉冷却设备器 件结构也在不断更新,软水冷却、纯水 冷却都得到了广泛的应用。 1.高炉炉型选择 高炉是竖炉。高炉内部工作剖面的 形状称为高炉炉型或称高炉内型。 高炉冶炼的实质是上升的煤气流和 下降的炉料之间所进行的传热传质过 程,因此必须提供燃料燃烧的空间,提 供高温煤气流与炉料进行传热传质的空 间。炉型要适合原料的条件,保证冶炼

过程的顺行。近代高炉炉型为圆断面五段式,是两头小中间大的准圆筒形。高炉内型如图1。 高炉有效高度( 炉腰直径(D)与有效高度()之比值是表示高炉“细长”或“矮胖”的一个重要指标,在我国大型高炉Hu/D =—,随着有效容积的增加,这一比值在逐渐降低。在该设计中,。 炉缸 高炉炉型下部圆筒部分为炉缸,炉缸的上、中、下部位分别装有风口、渣口、铁口。炉缸下部容积盛液态渣铁,图1 高炉内型 上部空间为风口燃烧带。 铁口位于炉缸下水平面,铁口数目依炉容或产量而定,对于3000的高炉,设置3—4个铁口,以每个铁口日出铁量1500—3000t设置铁口数目。在该设计中,设置4个铁口。 渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度(),它取决于原料条件,即渣量的大小。渣口高度的确定参照下式计算: = = 式中:P——生铁日产量,t; B——生铁产量波动系数,取; N——昼夜出铁次数,取9; ——铁水密度,取; C——渣口以下炉缸容积利用系数,一般为,在该设计中,取; d——炉缸直径m。 大中型高炉设置两个渣口,一般两个渣口高度差为100—200mm,也有设在一个水平面上的。渣口直径一般为50—60m。现在,巨型高炉一般不设置渣口。在该设计中, 设置2个渣口,在同一水平面上。

1高炉配料计算

高炉炼铁主要经济技术指标 选定 (1) 高炉有效容积利用系数(v η) 高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比,即每昼夜1m³有效容积的生铁产量。可用下式表示: 有 V P η= v 式中: v η——高炉有效容积利用系数,t /(m 3·d ) P ——高炉每昼夜的生铁产量,t /d 有V —-高炉有效容积,m 3 V η是高炉冶炼的一个重要指标,有效容积利用系数愈大,高炉生产率愈高.目 前,一般大型高炉超过2.3,一些先进高炉可达到2.9。小型高炉的更高.本设计中取2。7。 (2) 焦比(K ) 焦比即 每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比,即冶炼每吨生铁消耗焦炭量。可用下式表示: 式中 K --高炉焦比,kg/t P -—高炉每昼夜的生铁产量,t /d K Q ——高炉每昼夜消耗焦炭量,kg/d 焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定.当高炉采用喷吹燃料时,计算焦比必须考虑喷吹物的焦炭置换量。本设计中取K = 330 kg/t (3) 煤比(Y ) 冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比.本设计中取煤比为180 kg/t . (4) 冶炼强度(I )和燃烧强度(i ) 高炉冶炼强度是每昼夜31m 有效容积燃烧的焦炭量,即高炉每昼夜焦炭消耗

量与有V 的比值, 本设计I =1.1 t/m 3∙d 。 燃烧强度i 既每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的焦炭量。本设计i = 30 t/m 2∙d 。 (5) 生铁合格率 化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁,合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率.它是衡量产品质量的指标。 (6) 生铁成本 生产一吨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 。 (7) 休风率 休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。先进高炉休风率小于1%。 (8) 高炉一代寿命 高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间,或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为10~15年。 烧结矿、球团矿、块矿用矿比例(炉料结构):63:27:10 高炉炼铁综合计算 高炉炼铁需要的矿石、熔剂和燃料(焦炭及喷吹燃料)的量是有一定规律的,根据原料成分、产品质量要求和冶炼条件不同可以设计出所需的工艺条件。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,就是计算在满足炉渣碱度要求条件下,冶炼预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变料计算 [1]。 4。1 高炉配料计算 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. 有 V Q I K

3.3.3物料平衡计算的方法和步骤

三、物料平衡计算的方法和步骤 (一)水泥厂的物料平衡计算 1.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 (1)年平衡法 计算步骤是:按计划任务书对工厂规模(水泥年产量的要求),先计算要求的熟料年产量,然后选择窑型、规格,标定窑的台时产量,选取窑的年利用率,计算窑的台数,最后再核算出烧成系统和工厂的生产能力。 ①要求的熟料年产量可按式(3-1)计算: Q y = p e d ---100100G y (3-1) 式中 Q y ——要求的熟料年产量(t/a ); G y ——工厂规模(t/a ); d ——水泥重视高的掺入量(%); e ——水泥中混合材的掺入量(%); p ——水泥的生产损失(%),可取为3%~~5%。 当计划书任务书规定的产品品种有两种或两种以上,但所用的熟料相同时,可按下式分别求出每种水泥要求的熟料年产量,然后计算熟料年产量的总和。 Q y1=p e d ---1001001 1G y1 (3-2) Q y2= p e d ---1001002 2G y2 (3-3) Qy=Q y1+Q y2 (3-4) 式中 Q y1,Q y2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量(t/a ); G y1,G y2——分别表示每种水泥年产量(t/a ); d 1,d 2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量(%); e 1,e 2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量(%); Q y ——两种熟料年产量的总和(t/a )。 ②窑的台数可按式(3-5)计算: n= 1 .8760 h Q Qy η (3-5) 式中 n ——窑的台数; Q y ——要求的熟料年产量(t/a ); Q h.1——所选窑的标定台时产量【t/(台·h)】; η——窑的年利用率,以小数表示。不同窑的年利用率可参考下列数值:湿法窑0.90,传统干法窑0.85,机立窑0.8~0.85,悬浮预热器窑、预分解窑0.85; 8760——全年日历小时数。 算出窑的台数n 等于或略小于整数并取整数值。例如,n=1.9,取为两台,此时窑的能力稍有富余,这是允许的,也是合理的。如n 比某整数略大,取该整数值。例如n=2.1或

高炉物料平衡和热平衡的计算

目录 1.概述 (1) 2.炼铁配料 (1) 2.1.原料计算 (1) 2.2计算矿石需要量 (4) 2.3炉渣成分的计算 (4) 2.4校核生铁成分 (7) 3.物料平衡计算 (7) 3.1 原始物料 (7) 3.2计算风量 (8) 3.3炉顶煤气成分及数量的计算 (10) 3.4 编制物料平衡表 (13) 4.热平衡计算 (14) 4.1.原始资料 (14) 4.2 热量收入 (15) 4.3热量支出 (16) 4.4 热平衡表 (19) 参考文献 (19)

高炉物料平衡和及平衡的计算 1.概述 在计算物料平衡和热平衡之前,首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置,应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。高炉炼铁工艺已有200余年的历史,技术基本成熟,计算用基本工艺技术参数的确定,除特殊矿源应作冶炼基础研究外,一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析,而且将各种成分之总和换算成100%,元素含量和化合物含量要相吻合。 配料计算是高炉操作的重要依据,也是检查能量利用状况的计算基础。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溶剂的用量,以配置合适的炉渣成分和获得合格的生铁。通常以一吨生铁的原料用量为基础进行计算。 物料平衡是建立在物质不灭定律的基础上,以配料计算为依据编算的。计算内容包括风量、煤气量、并列出收支平衡表。物料平衡有助于检验设计的合理性,深入了解冶炼过程的物理化学反应,检查配料计算的正确性,校核高炉冷风流量,核定煤气成分和煤气数量,并能检查现场炉料称量的准确性,为热平衡及燃料消耗计算打基础。 热平衡计算的基础是能量守恒定律,即供应高炉的热量应等于各项热量的消耗;而依据是配料计算和物料平衡计算所得的有关数据。热平衡计算采用差值法,即热量损失是以总的热量收入,减去各项热量消耗而得到的,即把热量损失作为平衡项,所以热平衡表面上没有误差,因为一切误差都集中掩盖在热损失之重。 2.炼铁配料 2.1.原料计算 2.1.1.原料成分,见表1 2.1.2.燃料成分,见表2,3 2.1. 3.确定冶炼条件 2.1.4.预定生铁成分(%),见表4 表1原料成分,(%)

1000立方米高炉炼铁物料平衡计算课程设计论文

攀枝花学院课程设计(论文) 1000 m3高炉炼铁物料平衡计算

摘要 通过高炉物料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量,这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。而在此基础上进行的高炉物料平衡计算,则要确定单位生铁的全部物质收入与支出,即计算单位生铁鼓风数量与全部产品数量,试物料收入与支出平衡。这种计算为工厂的总体设计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据,是高炉余各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。 高炉物料平衡的计算有两种方法:一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法。两种物料平衡均为热平衡的基础,以物质不灭定律为依据。物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分,它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。物料平衡有助于检验设计的合理性,深入了解冶炼过程的物理化学反应,检查配料计算的正确性。校验高炉冷风流量,核定煤气成分和煤气数量,并能检查现场炉料称量的准确性,为热平衡及燃料消耗计算的下基础。 关键词现场物料平衡,鼓风量,煤气量,物料收支总量,

1 前言(引言) 1.1物料平衡计算的准备 进行物料衡算应具备以下资料:各种物料的全分析成分,各种物料的实际用量;生铁成分、炉渣成分和数量;鼓风含氧量及鼓风湿度等。 1.2高炉物料平衡计算的内容 1.2.1高炉物料平衡的计算有两种方法与依据 一般由一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法组成。两种物料平衡均为热平衡的基础,以物质不灭定律为依据。 1.2.2物料平衡计算组成部分 物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分,它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。 1.2.3一般物料平衡计算 该法用于高炉配料什算和设计阶段的工艺什算,是在假定铁的直接还原度和氢利用率等前提下,用来检查煤气成分及风量和煤气量的计算是否正确。计算步骤主要是由碳氧平衡算出入炉风量,然后计算出煤气各纽成,总量和成分含量,最终列出物料平衡表。渣量计算方法参照本文配料联合计算中炉渣成分和渣量的计算。这里直接给定了渣量。另外,原料常规分析中有SiO2、CaO、MgO、和Al2O3,物料平衡没有用到的化学成分均没有列出[3]。 1.2.4 现场物料平衡计算 现场用实际的生产数据作物料平衡,用来检查和校核入炉物料和产品称量的准确性,计算生产中无法计量的渣量和炉顶煤气量,实际的入炉风量,算出各种还原度和利用卒,如铁的直接还原度、Co利用率、氢利用率和风口燃烧碳率等,便于技术经济分析[3]。

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