设计年产80万吨制钢生铁的炼铁厂设计说明

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1、 ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计阐明书设计题目：设计年产180万吨制钢生铁的炼铁厂目录摘要1ABSTRACT2第一节 绪论31.1概述31.2高炉冶炼现状及其发展31.3高炉生产重要技术经济指标41.4高炉冶炼的重要操作技术措施51.5本设计采用的技术6第二节 工艺计算72.1配料计算72.1.1原料成分计算72.1.2参数设定82.1.3预定生铁成分92.1.4矿石需求量的计算102.1.5生铁成分校核102.1.6渣量及炉渣成分计算112.1.7炉渣性能及脱硫能力的计算112.2物料平衡计算122.2.1风量计算122.2.2炉顶煤气成分及数量计算13

2、2.2.3编制物料平衡表152.3热平衡计算162.3.1热收入162.3.2热支出172.3.3编制热量平衡表20第三节 高炉本体设计223.1设定有关参数223.2高炉内型设计223.3风口、铁口设计253.4高炉内衬263.4.1炉底设计273.4.2炉缸设计283.4.3炉腹设计283.4.4炉腰设计283.4.5炉身设计283.4.6炉喉设计293.5 炉体冷却293.5.1冷却目的293.5.2炉底冷却形式选择293.5.3冷却设备选择293.5.4冷却水耗量的计算313.5.5供水水压323.6高炉承重构造设计33第四节 厂址选择364.1 考虑因素364.2 规定36第五节 炉

3、顶设备385.1对装料设备的规定385.2炉顶基本构造395.3均压控制装置405.4探料装置41第六节 高炉送料系统426.1贮矿槽和贮焦槽的设计426.1.1贮矿槽的设计426.1.2贮焦槽的设计436.1.3矿槽的构造形式436.2给料机、槽下筛分与称量设计436.2.1给料机436.2.2槽下筛分436.2.3槽下称量446.3槽下运送456.4高炉上料设备46第七节 高炉鼓风系统487.1高炉鼓风机的选择487.1.1高炉入炉风量487.1.2鼓风机出口风量487.2高炉热风炉设计497.2.1有关原始数据507.2.2混合湿煤气的燃烧值计算517.2.3空气需要量和燃烧生成物的计算

4、517.2.4热风炉理论燃烧温度的计算537.2.5热风炉实际消耗煤气量和空气量的计算537.2.6热风炉热平衡的计算547.2.7热风炉系统热效率计算567.3热风炉炉体的设计567.3.1热风炉蓄热室格子砖的规定567.3.2所需加热面积的计算577.3.3热风炉尺寸的计算627.4热风炉的附属设备637.4.1助燃风机637.4.2燃烧器647.4.3热风炉阀门657.4.4煤气和助燃空气的预热设备677.5热风炉的耐火材料及砌体构造687.5.1热风炉内衬的破损机理及选砖原则687.5.2砌体构造69第八节 高炉喷吹系统708.1煤粉制备工艺流程708.2喷吹工艺流程70第九节 高炉煤

5、气除尘系统和渣铁解决系统739.1煤气除尘系统739.1.1高炉煤气除尘目的及工艺流程739.1.2煤气除尘设备及原理739.2渣铁解决系统769.2.1风口平台及出铁场769.2.2渣铁沟和撇渣器779.2.3炉前重要设备799.2.4铁水解决设备799.2.5水渣解决81第十节 车间的平面布置8410.1车间平面布置的原则8410.2高炉炼铁车间平面布置的形式84参照文献86道谢87摘要本设计建造一座年产180万吨制钢生铁的炼铁厂，力求达到低污染，低能耗，高效率。高炉炼铁是现代获得生铁的重要手段，而高炉是炼铁的重要设备。设计中高炉的重要经济技术指标：年产量P：180104t焦比：350kg

6、/t煤比：160kg/t综合冶炼强度：1.05t/m3d高炉有效容积运用系数：2.197t/m3day本设计阐明书高炉设计内容涉及绪论、工艺计算（配料计算、物料平衡和热平衡）、高炉炉型设计、厂址的选择、高炉炉顶设备、高炉送料系统、送风系统、煤气解决系统、渣铁解决系统、高炉喷吹系统和炼铁车间的布置等。设计同步借鉴了了国外先进技术和经验，尽量实现高机械化、自动化，并获得最大的经济效益。 核心词：高炉炼铁设计，物料平衡，渣铁解决，热平衡，喷吹，热风炉，煤气解决ABSTRACTIn line with the high quality , high yield , low consumption an

7、d environmental pollution policy, design and build a blast furnace iron-making workshop producing 1.8 million irons every year in advance. Blast furnace iron-making is a main means to obtain pig iron, and one of the most important links in the metallurgical course of steel, and the blast furnace is

8、the main equipment of iron-making.The main economic and technical indicators of the blast furnace: Annual production: 180104t Coke: 350kg/t Coal ratio: 160kg/t Intergrated smelting intensity: 1.05t/m3d Effective capacity utilization coefficient of blast: 2.197t/m3day This design instruction designs

9、the blast furnace detailedly,including introducion, the craft calculating (the batching is calculated, supplies balance and thermal balance),the furnace type of blast furnace is designed,site selection,furnace roof equipment,blast furnace feed system,blow system,gas processing system,iron slag handi

10、ng system,ejection system and ironmaking plant layout etc. Combine domestic and international the same furnace volume some advanced production operation experience and relevant data of blast furnace also while the design,strive blast furnace should designed to make accomplish highly mechanized , aut

11、omation and maximizing, in the hope of reaching the best productivity effect.Keywords: BF iron-making design,material balance, slag iron disposal ,heat balance, blowing,hot blast stove,coal gas disposal,第一节 绪论1.1概述高炉冶炼是获得生铁的重要手段，它以铁矿石（天然富矿，烧结矿，球团矿）为原料，焦碳，煤粉，重油，天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为溶剂，在高炉内通过燃料燃烧，氧化物中铁元素

12、的还原以及非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。为了实现优质，低耗，高产和延长炉龄，高炉本体构造及辅助系统必须满足冶炼过程的规定，即耐高温，耐高压，耐磨，耐侵蚀密封性好，工作可靠，寿命长，并且具有足够的生产能力国内自1996年粗钢产量突破1亿吨以来，持续稳居第一钢国的位置。国内粗钢产量更是达到7.16亿吨，占全球钢产量的46.3%。虽然近年来国内生铁产量居世界第一位，但是我们应当看到与世界先进国家的差距。目前，国内正在生产的高炉有几千座。近年来，由于生铁铁水供不应求，价格上涨，某些本应当裁减的500m3容积如下的小高炉，又开始生产。应当承认，小高炉

13、的发呈现状，一定限度上阻碍了国内高炉大型化的发展。 在21世纪，国内高炉炼铁将继续在构造调节中发展。高炉构造调节不能简朴的概括为大型化，应当根据公司生产规模、资源条件来拟定高炉炉容。从目前的国内的实际状况来看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。高炉大型化，有助于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有助于减少热量损失、减少能耗，减少污染点，污染容易集中管理，有助于环保。所有这一切均有助于减少钢铁厂的生产成本，提高公司的市场竞争力。1.2高炉冶炼现状及其发展（1）炉容大型化及其空间尺寸的横向发展。近来几年来，大型钢铁公司大多采用V有4000m3以上的高炉，中国沙钢拥有世

14、界上最大的高炉，有效容积达5860m3。 （2）精料：精料是改善高炉冶炼的基本，近代高炉冶炼必须将精料列为头等重要措施,精料涉及提高入炉况品味，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒。（3）提高鼓风温度：提高鼓风温度可以大幅度减少焦比，特别是在鼓风温度比较低时效果更为明显。（4）高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气热能及化学能运用，有助于高压操作，为强化冶炼发明条件。（5）富氧大喷吹：从60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技术，取代部分焦炭。喷吹得燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与国家和地区的资源条件有关。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟

15、煤和烟煤）为主。（6）电子计算机的应用：60年代起高炉开始已用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。高炉冶炼计算机控制的最后目的是实现总体所有自动化控制，但由于目前冶炼技术水平，还难于实现这一目的。1.3高炉生产重要技术经济指标高炉生产重要技术经济指标是衡量高炉生产优劣的参数，因此，现代高炉在冶炼过程中总是尽量提高高炉的重要生产经济技术指标。1综合冶炼强度冶炼强度是指每昼夜每立方米高炉有效容积燃烧的焦碳量，高炉喷吹燃料时，冶炼强度应涉及燃烧焦碳和喷吹物折合焦碳的总量，即称为综合冶炼强度。冶炼强度的选择重要应根据原燃料及冶炼条件、同类型的高炉的实际生产指标、鼓风机能力等通过计算、比较后拟

16、定。在原燃料相似的状况下，一般较大容积的高炉采用较低的冶炼强度，较小容积的高炉采用较高的冶炼强度。2焦比焦比是指冶炼一吨生铁所需要的焦碳量。焦比可根据设计所采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产状况进行全面分析比较和计算拟定。当高炉采用喷吹燃料时，计算焦比必须考虑喷吹物的焦碳置换量。3煤比（Y）。冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为QY时，则： Y= 喷吹其他辅助燃料时的计算措施类同，但气体燃料应以体积（）计算。单位质量的煤粉所替代的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表达煤粉运用率的高下。一般煤粉的置换比为0.70.9。4高炉有效容积运用系数运用系数是指每昼夜每立方米高炉

17、有效容积生产的生铁量。5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。休风率反映高炉设备维护的水平。一定的高炉休风率是保证高炉检修以获得安全操作和高指标的途径之一，但是高炉休风率不能过大，否则会减少年产量。本设计选用年工作日为355天。6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。7生铁合格率：高炉生产的化学成分符合国家的规定的合格生铁占生铁量的百分数为生铁合格率。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。1.4高炉冶炼的重要操作技术措施高炉基本操

18、作制度涉及热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。高炉冶炼强化的重要途径是提高冶炼强度和减少燃料比，本设计由于采用了现代炼铁新技术，单位容积的产铁量较大，使高炉达到强化生产，其重要措施有精料、提高风温、高压、加湿和脱湿鼓风、喷吹燃料以及高炉生产过程的自动化等。本设计重要操作技术措施如下：（1）采用调节喷吹量来维持稳定的热制度，以保持炉况顺行。（2）采用高炉高碱度渣操作制度，有利脱硫。1.5本设计采用的技术（1） 无钟炉顶和皮带上料 ，布料旋转溜槽可以实现多种布料方式。（2） 本设计采用了陶瓷杯炉缸炉底构造。（3） 高炉喷煤设备。（4） 有余热回收和余压发电装置。（5） 水渣系统采用过滤式。第二节

19、 工艺计算2.1配料计算2.1.1原料成分计算表2-1 原料成分原始资料项目%Fe%Fe2O3%FeO%CaO%P2O5%MgO%SiO2烧结矿58.374.158.358.720.121.694.76球团矿61.8386.361.500.690.010.606.80天然矿63.9290.410.820.620.030.423.70炉尘40.0845.2210.766.680.164.024.88项目%Al2O3%MnO%TiO2%V2O5%S/2%烧损%烧结矿1.710.390.110.000.0060.00100.012球团矿1.710.181.770.030.022.85102.54天然

20、矿1.620.120.000.000.032.31100.11炉尘2.500.14C=25.560.10.00100.03表2-2 校核后原料成分资料项目%Fe%Fe2O3%FeO%CaO%P2O5%MgO%SiO2烧结矿58.4074.148.358.720.121.694.76球团矿60.0984.221.460.670.010.596.63天然矿63.8590.310.820.620.030.423.69炉尘39.8645.2110.756.680.164.024.88项目%Al2O3%MnO%TiO2%V2O5%S/2%烧损%烧结矿1.710.390.110.000.0050.0010

21、0球团矿1.670.171.730.030.022.78100天然矿1.620.120.000.000.032.31100炉尘2.500.14C=25.550.10.00100表2-3焦炭成分固定碳灰分（12.24%）SiO2Al2O3CaOMgOFeOP2O586.056.84.240.260.140.790.01挥发分（1.03%）全硫合计H2OCO2COCH4H2N20.300.300.040.260.130.681000.23表2-4煤粉成分固定碳灰分（10.2%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3P2O574.315.462.880.220.320.800.52挥发分（15.1

22、%）全硫合计H2OCO2COCH4H2N22.57.72.81.60.50.391000.82.1.2参数设定焦比：350kg/t 煤比：160kg/t 综合焦比：350+1600.8=478kg/t铁水温度：1500 炉渣温度：1550 炉尘吹出量：18Kg/t炉顶煤气温度：200 鼓风温度：1200 入炉烧结矿温度：80 直接还原度：0.40 炉渣碱度：1.2鼓风湿度：1.5% 综合冶炼强度：1.05t/dm3氢的高炉运用率：0.35 被运用氢中参与还原FeO的质量分数a：0.9Si：0.40% S：0.03%C=1.30+2.57t铁水10-3+0.04Mn-0.35P-0.03Si-0

23、.54S2.1.3预定生铁成分表2-5元素在生铁、炉渣与煤气中的分派率项目FeMnPSVTi生铁0.9980.51.00.80.1炉渣0.0020.50.00.20.9煤气0.00.00.00.050.00.0假设冶炼一吨生铁烧结矿的用量为1350kg，球团矿的用量是150kg，天然矿的用量是100kg。生铁中Si=0.4%,S=0.03%。则：（1）生铁中P按原料带入所有进入生铁计算，则：P=（13500.12%+1500.01%+1000.03%-180.16%+3500.01%+1600.52%）62/1421/1000=0.11%（2）生铁中Mn按原料带入量的50%计算，则：Mn=（1

24、3500.39%+1500.17%+1000.12%-180.14%）55/7150%1/1000=0.22%（3）生铁中的C量为：C=（1.30+2.57150010-3+0.040.22-0.350.11-0.030.4-0.540.03）/100=5.10%（4）生铁中的V为：V=1500.0003102/1820.2/1000=5.0410-6（5）生铁中的Ti为：Ti=（13500.11%+1501.77%）48/800.9/1000=0.22%（6）生铁中的Fe为：Fe=100-（0.4+0.03+0.11+0.22+5.10+0.22）/100=93.92%表2-6预定铁水成分(

25、%)FeMnPSSiTiVC93.920.220.110.030.40.225.0410-45.102.1.4矿石需求量的计算焦炭带入的铁量：3500.79%56/72=2.15kg煤粉带入的铁量：1600.80%112/160=0.90kg炉尘带走的铁量：18（45.21112/160+10.7556/72）=7.20kg进入渣中的铁量：939.20.002/0.998=1.88kg设需烧结矿X kg/t，球团矿固定150 kg/t，天然矿Y kg/t。根据铁平衡939.2+7.20+1.88=58.40%X+15060.09%+63.85%Y+2.15+0.90碱度平衡铁水等价带走的SiO

26、2量=10000.4%60/28=8.57kgR= 1.2=由式得X=1379.89kg，Y=77.60kg2.1.5生铁成分校核（1）生铁中含P=(1379.890.12%+1500.01%+77.600.03%-180.16%+3500.01%+1600.52%）62/1421/1000=0.11% （2）生铁中含Mn= （1379.890.39%+1500.17%+77.600.12%-180.14%）55/7150%1/1000=0.22%（3）生铁中含C=（1.30+2.57150010-3+0.040.22-0.350.11-0.030.4-0.540.03）/100=5.10%

27、（4）生铁中含V=1500.0003102/1820.2/1000=5.0410-6（5）生铁中含Ti=（1379.890.11%+1501.77%）48/80=0.22%（6）生铁中含Fe=100-（0.4+0.03+0.11+0.22+5.10+0.22）/100=93.92%表2-7校核后铁水成分(%)FeMnPSSiTiVC93.920.220.110.030.40.225.0410-45.102.1.6渣量及炉渣成分计算CaO=3500.0026+1600.0022+1379.890.0872+1500.0069+77.600.0062-180.0668=121.90kgSiO2=3

28、500.068+1600.0546+1379.890.0476+1500.068+77.600.037-180.0488=110.41kgAl2O3=3500.0424+1600.0288+1379.890.0171+1500.0167+77.600.0162-180.025=46.08kgMgO=3500.0014+1600.0032+1379.890.0169+1500.0060+77.600.0042-180.0402=24.82kgMnO=(1379.890.0039+1500.0018+77.600.0012-180.0014) 0.5=2.86kgFeO=93.9272/560.0

29、02/0.998=2.42kgS=3500.0068+1600.0039+1379.890.0001+1500.0004+77.600.0006-180.002-10000.03%=2.91kgTiO2=(1379.890.0011+1500.0177) 0.9=3.76kgV2O5=1500.00030.2=0.01kg表2-8炉渣的成分构成CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOTiO2kg121.90110.4146.0824.822.862.423.76%38.6835.0314.627.880.910.771.19构成V2O5SCaO/ SiO2kg0.012.91315.171.

30、2%0.921002.1.7炉渣性能及脱硫能力的计算 将SiO2、CaO、Al2O3、MgO当作四元素换算成100%如下：%SiO2+%CaO+%Al2O3%+MgO=35.03+38.68+14.62+7.88=96.21换算为100%后：SiO2:35.03100/96.21=36.41CaO:38.68100/96.21=40.20MgO:7.88100/96.21=8.19Al2O3:14.62100/96.21=15.20因此：（R0）=50-0.25(Al2O3)+3(S)- =50-0.2515.20+30.245-=44.28(R0) =CaO+MgO+FeO+MnO=38.6

31、8+7.88+0.77+0.91=48.24(R0)(R0) 因此能保证脱硫2.2物料平衡计算2.2.1风量计算1.风口前燃烧的碳量（1）燃料带入总C量GC总=G焦C焦+G煤C煤=3500.8605+1600.7431=420.07kg（2）溶入生铁中的C量GC生铁=10000.0510=51.0kg（3）生成CH4的C量：（燃料带入的总碳量约有1%到1.5%与氢化合成甲烷）GC甲烷=1% GC总=1%420.07=4.20kg（4）炉尘带走的碳量GC炉尘=180.2555=4.60kg（5）直接还原消耗的C量锰还原消耗的C量=10000.002212/55=0.48kg磷还原消耗的C量=10

32、000.001160/62=1.06kg硅还原消耗的C量=10000.00424/28=3.43kg钛还原消耗的C量=10000.002224/48=1.10kg铁直接还原消耗的C量=939.212/560.40=80.50kg故GC直=0.48+1.06+3.43+1.10+80.50=86.57kg（6）脱硫消耗的C量GC脱硫=2.9112/32=1.09kg风口前燃烧的碳量GC燃=420.07-51.0-4.20-4.60-86.57-1.09=272.61kg2.风量计算（1） 鼓风中氧的浓度=21%（1-1.5%）+0.51.5%=21.44%（2） 风口前碳燃烧消耗的氧=272.6

33、122.4/24=254.44m3（3） 焦炭带入氧量=3500.002322.4/32=0.56m3（4） 煤粉带入氧量=1600.00822.4/32=0.90m3（5） 需鼓风供应的氧气体积为V=254.44-0.56-0.90=252.98m3故V风=252.98/21.44%=1179.94 m32.2.2炉顶煤气成分及数量计算（1） 甲烷的体积由燃料C生成的CH4量=4.2022.4/12=7.84m3焦炭挥发分中的CH4量=3500.000422.4/16=0.20m3煤粉挥发分中的CH4量=1600.02822.4/16=6.27 m3故=7.84+0.20+6.27=14.3

34、1 m3（2） 氢的体积由鼓风中水分分解产生的H2量=1179.941.5%=17.70m3焦炭水分分解产生的H2量=3500.002322.4/18=1.00m3焦炭挥发分中的H2量=3500.002622.4/2=10.19m3煤粉挥发分中的H2量=1600.01622.4/2=28.67m3煤粉水分分解产生的H2量=1600.00822.4/18=1.59m3生成甲烷消耗的H2量=4.202=8.40 m3炉缸煤气中H2的总量=17.70+1.00+10.19+28.67+1.59=59.15m3参与间接还原消耗的H2量=59.150.35=20.70m3故=59.15-8.40-20.

35、70=30.05 m3（3）二氧化碳的体积由矿石和煤粉带入的Fe203的量=1379.8974.14%+15084.22%+77.6090.31%+1600.8%-1845.21%=1212.60kg参与还原Fe2O3为FeO的氢气量=20.70（1-0.9）2/22.4=0.185kg由氢还原的Fe2O3的量=0.185160/2=14.80kg由CO还原的Fe2O3的量=1212.60-14.80=1197.80kg故CO2还=1197.8022.4/160=167.69m3CO还原FeO为Fe生成CO2的量=939.92(1-0.4-)22.4/56=206.62m3焦炭挥发分中的CO2

36、量=3500.30%22.4/44=0.53m3煤粉挥发分中的CO2量=1602.5%22.4/44=2.04m3故=167.69+206.62+0.53+2.04=376.88 m3（4）一氧化碳的体积风口前碳燃烧生成CO量=GC燃22.4/12=272.6122.4/12=508.87m3直接还原生成CO量=86.5722.4/12=161.60m3焦炭挥发分中的CO量=3500.3%22.4/28=0.84m3煤粉挥发分中的CO量=1607.7%22.4/28=9.85m3间接还原消耗的CO量=206.62+167.69=374.31m3故=508.87+161.60+0.84+9.85

37、-374.31=306.85m3（6） 氮气的体积鼓风带入的N2量=1179.94（1-1.5%）79%=918.17 m3焦炭带入的N2量=3500.13%22.4/28=0.364m3煤粉带入的N2量=1600.5%22.4/28=0.64m3故=918.17+0.364+0.64=919.17 m3由以上成果可得煤气成分表，见表2-8表2-9煤气成分表成分CO2CON2H2CH4m3376.88306.85919.1730.0514.311647.26%22.8818.6355.801.820.871002.2.3编制物料平衡表（1） 鼓风量的计算每立方米鼓风的质量为风风= =1.28g

38、/m3G风=V风风=1179.941.28=1510.32kg（2） 煤气质量的计算煤气=1.387kg/m3因此煤气的质量G煤气=V煤气煤气=1647.261.387=2284.74kg（3） 煤气中的水分氢气参与还原生成的水分量=20.702/22.418/2=16.63kg则G=16.63kg由以上计算成果编制物料平衡表，见表2-9表2-10 物料平衡表收入项支出项构成质量/kg百分数%构成质量/kg百分数%烧结矿1379.8938.04生铁100027.51球团矿1504.13炉渣315.178.67天然矿77.602.14煤气2284.7462.86焦炭3509.65煤气水分16.6

39、30.46煤粉1604.41炉尘180.50鼓风1510.3241.63总计3627.81100总计3634.54100校核误差：0.3%故符合规定2.3热平衡计算2.3.1热收入 （1）碳素氧化放热碳素氧化为CO2放出热量的计算：碳素氧化为CO2的体积为：= - =376.88-2.04-0.53=374.31m3=33436.212/22.4=374.3133436.212/22.4=6704734.30kJ其中：33436.2为C氧化为CO2的反映热碳素氧化为CO放出热量QCO的计算：碳素氧化为CO的体积为：VCO氧化=VCO煤气-VCO挥发=306.85-0.84-9.85=296.1

40、6m3QCO= VCO氧化9840.612/22.4=296.169840.612/22.4=1561281.48kJ其中：9840.6为C氧化为CO的反映热由上述计算可得：QC= QCO2 +QCO=6704734.30+1561281.48=8266015.78kJ（2）鼓风带入的热量Q风Q风=V风(1-)+ V风=（1-1.5%）1179.941708.9+1179.941.5%2110.5=2023507.43kJ-1200下空气的热容量-1200下水蒸气的热容量（3） H2氧化成H2O放出的热量H2氧化成H2O放热为13454.09kJ/kgQ水=16.6313454.09=2237

41、41.52kJ（4）CH4生成热生产1kgCH4产生的热量为4709.56kJ=4709.5616/22.4=14.314709.5616/22.4=48138.43 kJ（5）炉料物理热Q物80时烧结矿和球团矿比热容为0.6740 kJ/kgQ物=（1379.89+150）800.6740=82491.67 kJ故Q收=8266015.78+2023507.43+223741.52+48138.43+82491.67 =10643894.83 kJ2.3.2热支出（1）氧化物分解吸热Q氧分Fe的氧化物分解吸热GFeO=1379.898.35%+1501.46%+77.600.82%+3500

42、.79%-1810.75% =118.88 kJ=1379.89 74.14%+15084.22%+77.6090.31%+1600.80%-1845.21% =1212.60kg入炉矿石中FeO一般有20%到35%以2FeOSiO2形态存在（取20%），其他以Fe3O4存在。=GFeO20%=118.8820%=23.78kg=118.8880%=95.10kg=95.10160/72=211.33kg=-=1212.60-211.33=1001.27kg=+=95.10+211.33=306.43kg由于2FeOSiO2的分解热为4078.25 kJ/kgFe3O4的分解热为4803.33

43、 kJ/kgFe2O3的分解热为5156.57 kJ/kg故=23.784078.25=96980.79kJ=306.434803.33=1471884.41 kJ=1001.275156.57=5163118.84kJ故QFe分=96980.79+1471884.41+5163118.84=6731984.04Mn氧化物分解吸热由MnO分解产生的1kgMn吸热7366.02kJ=0.22%10007366.02=16205.24kJSi氧化物分解吸热由SiO2分解产生的1kgSi吸热31102.37kJ=0.4%100031102.37=124409.48kJP氧化物分解吸热由P2O5分解产

44、生1kgP吸热35782.6kJQP分=0.11%100035782.6=39360.86kJ因此氧化物分解吸热Q氧分=QFe分+ QP分=6731984.04+16205.24+124409.48+39360.86=6911959.62kJ（2）脱硫吸热设烧结矿中S以FeS存在，脱出1kgS吸热8359.05kJQ脱S=GS渣8359.05=2.918359.05=24324.84 kJ（3）碳酸盐分解吸热=0.62% 77.6022.4/56=0.19m3=0.42%77.6022.4/40=0.18m3因此Q碳酸分=0.1944/22.44048+0.1844/22.42489 =239

45、0.81kJ其中，CaCO3和MgCO3分解每产生1kgCO2吸取的热量分别为4048kJ和2489kJ（4） 水分解吸热=V风0.01513454.118/22.4=1179.940.01513454.118/22.4 =191350.82kJ（5） 铁水带走的热量铁水带走的热量为1259.85kJ/kgQ铁水=10001259.85=1259850kJ（6） 炉渣带走的热量炉渣带走的热量为1910.26kJ/kgQ渣=315.171910.26 =602056.64kJ（7） 煤粉分解吸热煤粉分解吸热1048kJ/kgQ煤粉=1601048 =167680kJ（8） 炉顶煤气带走的热量20

46、0如下煤气多种气体的比热容见表如下表2-11煤气中各气体的比热容组分N2CO2COH2CH4H2O比热容kJ/m31.2841.7771.2841.2781.6101.605干煤气带走的热量Q干煤气=（1.777376.88+1.284306.85+1.284919.17+1.27830.05+1.61014.31）200=461073.69kJ煤气中水带走的热量=1.60516.6322.4/18(200-100)=3321.57kJ故Q煤气=Q干煤气+=461073.69+3321.57=464395.26kJ（9） 炉尘带走的热量炉尘比热容为0.7542kJ/kgQ炉尘=G尘0.7542

47、200=180.7542200=180.7542200=180.7542200=2715.12kJ则Q出=Q氧分+Q脱S+Q碳酸分+Q铁水+Q渣+Q煤粉+Q煤气+Q炉尘+Q喷=6911959.62+24324.84+2390.81+191350.82+1259850+602056.64+167680+464395.26+2715.12+167680=9626723.11kJ由上可得：冷却及炉壳散热热损失Q损=Q收-Q出=10643894.83-9626723.11=1017171.72kJ2.3.3编制热量平衡表根据以上计算成果，列出热量平衡表，见表2-11表2-12热量平衡表热收入热量/kJ

48、百分数%热支出热量/kJ百分数%碳素氧化放热8266015.7877.60氧化物分解吸热6911959.6264.94热风带入热量2023507.4319.01脱S吸热24324.840.23氢气氧化放热223741.520.45水分解吸热191350.821.80甲烷生成热48138.430.78铁水物理热125985011.84炉料物理热82491.672.10炉渣物理热602056.645.656煤气物理热464395.264.36喷吹物分解热1676801.58炉尘物理热2715.120.02碳酸盐分解吸热2390.810.02冷却及热损1017171.729.554总计1064389

49、4.83100总计10643894.83100热运用系数KT=总热量收入-（煤气带走的热+热损失） =100%-（4.36%+9.554%） =86.086%碳运用系数KC= = =67.83%第三节 高炉本体设计3.1设定有关参数综合冶炼强度：1.05t/m3.d; 年均工作日：355天；年产量：P =180104t 每昼夜出铁次数n=103.2高炉内型设计 （1）拟定容积VU日产量= P/355=5070t燃料比K=350+1600.8=478kg/t有效容积运用系数V=I/K=1.05/0.478=2.197t/m3.day有效容积：VU=/V=2307.88m3取VU=2307.88m

50、3（2）炉缸尺寸炉缸的直径d=0.4087VU0.4205=0.40872307.880.4205=10.6m表3-1不同炉容的Vu/A炉型大型中型小型Vu/A222815221013校核：VU /A=26.15本设计为大型高炉，成果在容许值范畴内，故校核无误。取e=1.2，C=0.55，=7.1t/m3，则渣口高度hZ=1.27=1.27=1.76m取风口、渣口中心线的高度差为a=1.3m，安装风口的构造尺寸b=0.44m，则炉缸高度为h1=hz+a+b=1.76+1.3+0.44=3.5m(3) 死铁层厚度取h0=1.2m（4） 炉腰直径D、炉腹角、炉腹高度h2和HU选用D/d=1.09，

51、则D=1.0910.6=11.6m选=81，则炉腹高度h2=（D-d）tan=（11.6-10.6）tan81=3.2m校核：=tan-1 = tan-1 =8106 选HU /D=2.55 则HU =2.5511.6=29.6m（5） 炉喉直径d1,炉喉高度h5取d1/D=0.65，则d1=0.6511.6=7.5mh5=0.3527VU0.2446-28.3805VU-0.7554=0.35272307.880.2446-28.38052307.88-0.7554=2.3m（6）炉身角、炉身高度h4、炉腰高度h3选用=8330h4=tan=tan8330=18.0m因此h3=HU-( h1

52、+ h2+ h4+ h5)=29.6-（3.5+3.2+18.0+2.3）=2.6m(7) 校核炉容V1=d2h1=308.87m3V2=h2(D2Ddd2)=309.87 m3V3=D2h3=274.78 m3V4=h4(D2Dd1d12)=1309.15 m3V5=d12h5=101.61 m3VU=V1V2V3+V4V5=2304.28 m3误差：=0.156% 符合规定表3-2炉型设计尺寸名称单位设计值名称单位设计值VUm32308h1mm3500dmm10600h2mm3200Dmm11600h3mm2600d1mm7500h4mm18000HUmm29600h5mm2300h0mm

53、120081hzmm176008330hfmm30603.3风口、铁口设计 1风口设计（1）风口数n及风口直径的计算n=2（n+2）=2（10.6+2）=25个，取n=24取风速160m/s,则风口直径df=0.15m（2）风口构造和形式风口也称风口小套或风口三套，是送风管路最前端的部件。它位于高炉炉缸上部，成一定角度探出炉壁。风口装置由风口大套、二套和小套构成。风口大套一般用铸铁或铸铜制成，内有蛇形无缝钢管通水冷却，用法兰盘与炉壳联结。高压高炉的风口大套与炉壳焊接。风口二套和小套常用紫铜铸成空腔式构造，空腔内通水冷却。风口二套靠固定在炉壳上的压板压紧，小套由直吹管压紧。风口三个水套之间均以摩

54、擦接触压紧固定。因此，接触面必须精加工，以避免漏气。风口小套的通风道一般为锥状，其直径应根据操作风速来拟定。有些为了满足高炉操作的需要，也有设计成向下倾斜的或椭圆形的风口小套通风道。 直吹管的端头与风口密合装配在一起。风口装置不仅规定密封性好、耐高温和隔热，并且规定拆换风口水套以便、迅速，避免影响高炉操作风口的破损机理：风口破损重要是由于渣、铁对风口的熔蚀作用，另一方面是风口被磨损和龟裂破坏。部位一般为风口伸入炉内部分的前端上缘和下缘，中部破损占很少数。 为了提高风口使用寿命，提出如下措施：1、提高材质。采用含铜99.5%的贯流式风口，使导热能力大为提高，减少了高温渣铁对风口的熔蚀作用。 2、

55、使用贯流式风口。由于其不同于其他风口的水道构造，使低温水一方面进入高温区，并且由于水道前端截面积最小，因此水速最高，加强了前端的换热能力。而冷却水到了后端时，由于水道截面积增大、水速减慢、水温升高、热互换削弱，从而削弱了由于风口冷却使风温减少的作用。 3、提高冷却水质量和增长水速。使用纯水密闭冷却，不产生水垢，保证了风口壁良好的导热能力。风口压力提高到1.01.4MPa水速提高到14m/s以上。这些都大大改善了风口的传热效果延长了风口寿命。 4、加强风口监测。在风口前端焊接热电偶，以监测风口温度。在每个风口进出水管上各安装一种双管式电磁流量计，当排水量低于设定值的下限时，立即报警，保证了风口安

56、全工作。近年来国内外某些大型高炉由于减薄了内衬，增长了风口数，多采用2个水套，使风口构造简化和减轻重量。本设计也采用这种形式：风口小套及二套用青铜铸件，其成分为铜97.8%、锡1.5%、铁0.7%铸件壁厚为 图3-1 风口套 图3-2 铁口套810mm，其构造如图（3-1）所示。2铁口设计铁口装置重要是指铁口套。铁口套的作用是保护铁口处的炉壳。铁口套一般用铸钢制成，并与炉壳铆接或焊接。考虑不使应力集中，铁口套的形状一般做成椭圆形，或四角大圆弧半径的方形。拟定高炉铁口数目的重要因素是高炉日产铁量，根据目前高炉设立铁口数目的状况来看，大体为每天出铁3000吨如下的设立铁口一种；30005000吨的设立铁口两个；50008000吨设立三个铁口；本设计高炉日出铁量5070吨，因此取三个铁口。