畢業(yè)設(shè)計---年產(chǎn)360萬噸煉鋼生鐵50萬噸鑄造生鐵的煉鐵車間設(shè)計（含外文翻譯）

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　題目：年產(chǎn)360萬噸煉鋼生鐵50萬噸</p><p>　鑄造生鐵的煉鐵車間設(shè)計</p><p>　專題：全氧高爐煉鐵的可行性分析</p><p>　　年產(chǎn)360萬噸煉鋼生鐵50萬噸鑄造生鐵的煉鐵車間設(shè)計</p><p><

2、b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計是設(shè)計年產(chǎn)360萬噸煉鋼生鐵，50萬噸鑄造生鐵的高爐煉鐵車間。</p><p>　　在設(shè)計中采用了2520m3的高爐2座，不設(shè)渣口，2個出鐵口，采用圓形出鐵場。送風系統(tǒng)采用四座4座新日鐵外燃式熱風爐，煤氣處理系統(tǒng)采用重力除塵器、文氏管和電除塵。渣鐵處理系統(tǒng)采用拉薩法水淬渣（RASA）處理，特殊情況采用干渣生產(chǎn)，上料系統(tǒng)采用皮

3、帶上料機，保證高爐的不間斷供料。</p><p>　　在設(shè)計中，首先做了物料平衡、熱平衡，爐型的設(shè)計與計算，以及設(shè)備的選擇；設(shè)計中應(yīng)用了許多先進的工藝，這些工藝在實行大噴煤技術(shù)提高傳熱效率，節(jié)能，提高生產(chǎn)率方面起了重要的作用。根據(jù)實際需要及可能性，盡量采用先進設(shè)備、結(jié)構(gòu)、材料及新工藝。做到技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，又減少環(huán)境污染。</p><p>　　車間總體布置形式為半島式。 </p

4、><p>　　關(guān)鍵詞：高爐，物料平衡，熱平衡，半島式</p><p>　　Design of an iron making workshop with annual production of 2 million tons steelmaking iron and 0.3 million tons casting pig </p><p><b>　　Abst

5、ract</b></p><p>　　The assignment is the design of annual production capacity of the 3.6million tons steel-making pig iron and 0.5 million tons of blast furnace cast pig iron workshop. In this test we h

6、ave two 2520 m3 blast furnaces and set up two tap holes with no slag hole, which use rectangular field of iron. Air supply system have 4 combustion .Dust catcher system uses gravity precipitators and venturi tube to hand

7、le. Slag iron processing system use water quenching residue Lhasa (RASA), special circumstances u</p><p>　　In the design first of all we make a material balance，heat balance and calculation of furnace design

8、,as well as the choice of equipment; the design of the application of a number of advanced technology equipments ,these processes in the implementation of large pulverized coal injection technology to enhance heat transf

9、er efficiency, save energy, improve productivity which played an important role in design.According to the actual need and possibilities we use advanced equipment as far as possibl</p><p>　　Keywords: blast

10、furnace, material balance, heat balance, peninsula</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　1 高爐冶煉綜合計算3</p><p><b>　　1.1 概述3</

11、b></p><p>　　1.2 配料計算5</p><p>　　1.2.1 原燃料條件5</p><p>　　1.2.2 計算礦石需要量G礦7</p><p>　　1.2.3 計算熔劑需要量G熔7</p><p>　　1.2.4 計算熔劑需要量G熔8</p><p>　　1.2

12、.5 爐渣成分的計算9</p><p>　　1.2.6 校核生鐵成分10</p><p>　　1.3 物料平衡計算11</p><p>　　1.3.1 風量的計算11</p><p>　　1.3.2 爐頂煤氣成分及數(shù)量的計算12</p><p>　　1.3.3 編制物料平衡表16</p>&

13、lt;p>　　1.4 熱平衡計算17</p><p>　　1.4.1 熱量收入q收17</p><p>　　1.4.2 熱量支出q支18</p><p>　　1.4.3 熱平衡表20</p><p>　　2 高爐本體設(shè)計22</p><p>　　2.1 高爐爐型22</p><

14、p>　　2.2 爐型設(shè)計與計算22</p><p>　　2.3 高爐爐襯設(shè)計25</p><p>　　2.3.1 高爐對耐火材料的要求25</p><p>　　2.3.2 高爐爐襯的設(shè)計與砌筑26</p><p>　　2.4 高爐冷卻設(shè)備28</p><p>　　2.4.1 冷卻設(shè)備的作用28<

15、;/p><p>　　2.4.2 冷卻介質(zhì)及水的軟化28</p><p>　　2.4.3 高爐冷卻28</p><p>　　2.4.4高爐冷卻系統(tǒng)30</p><p>　　2.5 高爐送風管路31</p><p>　　2.5.1熱風圍管31</p><p>　　2.5.2 送風支管32&l

16、t;/p><p>　　2.5.3 直吹管32</p><p>　　2.5.4 風口裝置32</p><p>　　2.6 高爐鋼結(jié)構(gòu)32</p><p>　　2.6.1 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)33</p><p>　　2.6.2 爐殼33</p><p>　　2.6.3爐體框架33</p&g

17、t;<p>　　2.6.4爐缸爐身支柱、爐腰支圈和支柱坐圈34</p><p>　　2.7高爐基礎(chǔ)34</p><p>　　2.7.1高爐基礎(chǔ)的負荷35</p><p>　　2.7.2 對高爐筑基的要求36</p><p>　　3高爐車間的運轉(zhuǎn)36</p><p>　　3.1貯礦槽、貯焦槽及槽下

18、運輸篩分稱量37</p><p>　　3.1.1 貯礦槽與貯焦槽37</p><p>　　3.1.2槽下運輸稱量37</p><p>　　3.2 上料設(shè)備38</p><p>　　4高爐爐頂裝料設(shè)備40</p><p>　　4.1無鐘式爐頂裝料設(shè)備40</p><p>　　4.1.1

19、串罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備40</p><p>　　4.1.2無鐘式爐頂?shù)牟剂戏绞?1</p><p>　　4.2探料裝置41</p><p><b>　　5 送風系統(tǒng)42</b></p><p>　　5.1 高爐用鼓風機42</p><p>　　5.1.1 高爐冶煉對鼓風機的要求42

20、</p><p>　　5.1.2 高爐鼓風機的工作原理和特性42</p><p>　　5.1.3 高爐鼓風機的選擇44</p><p>　　5.2 熱風爐45</p><p>　　5.2.1 外燃式熱風爐46</p><p>　　5.2.2 外燃式熱風爐的特點46</p><p>

21、　　6 高爐噴吹煤粉系統(tǒng)47</p><p>　　6.1 煤粉的制備47</p><p>　　6.2高爐噴煤系統(tǒng)47</p><p>　　6.2.1三罐單列式高爐噴煤系統(tǒng)47</p><p>　　6.2.2 噴吹罐組有效容積的確定48</p><p>　　6.3 煤粉噴吹的安全措施49</p>

22、<p>　　6.3.1 制粉系統(tǒng)的安全措施49</p><p>　　6.3.2 噴吹系統(tǒng)的安全措施50</p><p>　　7 高爐煤氣處理系統(tǒng)51</p><p>　　7.1 荒煤氣管道51</p><p>　　7.2 粗除塵裝置53</p><p>　　7.2.1 重力除塵器除塵原理53&l

23、t;/p><p>　　7.3 半精細除塵裝置54</p><p>　　7.4 精細除塵裝置54</p><p>　　7.4.1文式管54</p><p>　　7.4.2 靜電除塵器55</p><p><b>　　7.5脫水器56</b></p><p>　　8 渣鐵

24、處理系統(tǒng)57</p><p>　　8.1 風口平臺及出鐵場設(shè)計57</p><p>　　8.1.1 風口平臺及出鐵場57</p><p>　　8.1.2 渣鐵溝和撇渣器57</p><p>　　8.1.3 擺動流嘴58</p><p>　　8.2爐前主要設(shè)備58</p><p>　　

25、8.2.1開鐵口機59</p><p>　　8.2.2堵鐵口泥炮59</p><p>　　8.2.3 爐前吊車59</p><p>　　8.3 鐵水處理59</p><p>　　8.3.1 魚雷罐車59</p><p>　　8.3.2 鑄鐵機59</p><p>　　8.4爐渣處理設(shè)

26、備60</p><p>　　8.4.1拉薩法水淬渣60</p><p>　　8.4.2干渣生產(chǎn)60</p><p>　　9 能源回收利用61</p><p>　　9.1高爐爐頂余壓發(fā)電61</p><p>　　9.2熱風爐煙道廢氣余熱回收61</p><p><b>　　參

27、考文獻62</b></p><p><b>　　專題研究63</b></p><p><b>　　外文翻譯70</b></p><p><b>　　致謝82</b></p><p><b>　　緒論</b></p><

28、;p>　　鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化的支撐產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)、資金、資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)。我國是一個發(fā)展中大國，在經(jīng)濟發(fā)展的期間內(nèi)鋼鐵需求量較大，中國鋼鐵產(chǎn)量已多年居世界第一，但高新尖端鋼鐵產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和物耗與國際先進水平相比還有很大的距離，因此我國鋼鐵企業(yè)發(fā)展重點是技術(shù)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整。為提高鋼鐵工業(yè)整體技術(shù)水平，推進結(jié)構(gòu)調(diào)整，改善產(chǎn)業(yè)布局，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，降低物耗能耗，重視環(huán)境保護，提高企業(yè)綜合競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級

29、，把鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展成在數(shù)量、質(zhì)量、品種上基本滿足國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需求，具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)，依據(jù)有關(guān)法律法規(guī)和鋼鐵行業(yè)面臨的國內(nèi)外形勢，制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，以指導鋼鐵產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展鋼鐵還可以直接為人民的日常生活服務(wù)，如為運輸業(yè)、建筑業(yè)及民用品提供基本材料。故在一定意義來說，一個國家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展狀況也反映其國民經(jīng)濟發(fā)達的程度。</p><p>　　衡量鋼鐵工業(yè)的水平應(yīng)考察其產(chǎn)量（人均占有鋼的數(shù)量）、質(zhì)量、品種、

30、經(jīng)濟效益及勞動生產(chǎn)率等各方面。縱觀當今世界各國，所有發(fā)達國家無一不是具有相當發(fā)達的鋼鐵工業(yè)的。由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大，每天原材料及產(chǎn)品的吞吐量大，需要龐大的運輸設(shè)施為其服務(wù)。一般要有鐵路或水運干線經(jīng)過鋼鐵廠。對于大型鋼鐵企業(yè)來說，還必須有重型機械的制造及電子工業(yè)為其服務(wù)。此外，建設(shè)鋼鐵企業(yè)需要的投資大，建設(shè)周期長，而回收效益慢。故雄厚的資金是發(fā)展鋼鐵企業(yè)的重要前提。</p><p>　　鋼鐵之所以成為各國民經(jīng)濟基

31、礎(chǔ)，是因為它具備以下優(yōu)越性能，且價格低廉：</p><p>　　1、有較高的強度及韌性；</p><p>　　2、鋼鐵具有良好的加工性能，以得到任何結(jié)構(gòu)的工件；</p><p>　　3、礦石資源豐富，可供長期大量采用，成本低廉；</p><p>　　4、人類自進入鐵器時代以來，積累了數(shù)千年生產(chǎn)和加工鋼鐵材料的豐富經(jīng)驗，已具有成熟的生產(chǎn)技術(shù)。自

32、古至今，與其他工業(yè)相比，鋼鐵工業(yè)相對生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、質(zhì)量好和成本低。</p><p>　　到目前看不出，有任何其他材料在可預見的將來，能代替鋼鐵現(xiàn)在的地位。</p><p>　　中國煉鐵流程的優(yōu)勢在擴大體現(xiàn)在已建成巨大的生產(chǎn)規(guī)模、工藝裝備水平不斷提高、能耗達到國際先進水平、污染排放正在得到不斷改進。</p><p>　　對于普遍關(guān)注的資源影響焦炭供應(yīng)的問題。一個

33、事實是，作為世界第一焦炭生產(chǎn)大國，中國焦炭生產(chǎn)抑制保持快速生長。但是已經(jīng)出現(xiàn)比較嚴重的產(chǎn)能過?，F(xiàn)象。焦炭的出口量也持續(xù)增加。因此近年來中國高爐的焦炭的供應(yīng)應(yīng)該是有保障的。而且長期以來，煉焦工業(yè)通過各種措施不斷加大非焦煤的配入比例，高爐通過提高噴煤量來減少焦炭的消耗以及將來通過降低鐵鋼比來減少高爐的焦炭總消耗量，這些將有效地保證長期維持中國一定規(guī)模的高爐煉鐵生產(chǎn)。采取這些措施所付出的代價和風險遠遠小于用新工藝替代高爐所付出的。</p

34、><p>　　中國高爐在煉鐵環(huán)保方面的工作的到不斷地加強不僅煤氣的干法除塵在大高爐上迅速推廣應(yīng)用，燒結(jié)煙氣的處理也在逐步開展起來。更值得注意的是，所有的污染物排放都可以在技術(shù)市場上找到成熟可行的方法來控制排放標準?，F(xiàn)在只是實施的問題，不存在不可克服的缺陷。</p><p>　　因此短時間內(nèi)長流程鋼鐵生產(chǎn)在短時間內(nèi)仍為主流。</p><p>　　1 高爐冶煉綜合計算<

35、;/p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　組建煉鐵車間或新建高爐，都必須依據(jù)產(chǎn)量以及原料和燃料條件作高爐冶煉綜合計算包括配料計算、物料平衡計算和熱平衡計算。從計算中得到原料、燃料消耗量及鼓風消耗等，也得到了主要產(chǎn)品（除生鐵以外）煤氣及爐渣生產(chǎn)量等基本參數(shù)。以這些參數(shù)為基礎(chǔ)作煉鐵車間或高爐設(shè)計。高爐設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：</p>&l

36、t;p>　　合理性。設(shè)計原則和設(shè)合計方案的確定，應(yīng)當符合國家工業(yè)建設(shè)的方針和政策。</p><p>　　客觀性。設(shè)計選用的指標和技術(shù)方案應(yīng)以客觀的數(shù)據(jù)為依據(jù)。作出的設(shè)計經(jīng)得起全面性的客觀評審，抱枕所采用的方案有堅實的基礎(chǔ)，并且能成功地付諸實踐。</p><p>　　先進性。設(shè)計應(yīng)反映出最近在該領(lǐng)域里的成就，并反應(yīng)考慮到發(fā)展趨勢。</p><p>　　經(jīng)濟性。在

37、廠址、產(chǎn)品、工藝流程等多方案比較中，選擇最經(jīng)濟的方案、使得單位產(chǎn)品投資最低、成本最低經(jīng)濟效益最佳。</p><p>　　5、綜合性。在設(shè)計過程中，各部分的設(shè)計方案要互相聯(lián)系，局部方案應(yīng)與總體方案相一致，各專業(yè)的設(shè)計應(yīng)服從工藝部分。</p><p>　　6、發(fā)展遠景。要考慮車間將來發(fā)展的可能性，適當保留車間發(fā)展所需的土地、交通線和服務(wù)設(shè)施。</p><p>　　7、安

38、全和環(huán)保。保證各領(lǐng)域和工作崗位都能安全生產(chǎn)，不受污染，力爭做到“場外看不到煙，場內(nèi)聽不到聲”，排出的廢水、廢氣應(yīng)達到國家環(huán)保法的要求。</p><p>　　8、標準化。在設(shè)計中盡可能采用各種標準設(shè)計，這樣可減少設(shè)計工作量和縮短建設(shè)周期。</p><p>　　9、美學原則。車間和工作環(huán)境具有良好的布局和較好的勞動條件。在廠內(nèi)應(yīng)具有排列美觀、色彩明快、安全宜人的環(huán)境，以減少疲乏和提高勞動生產(chǎn)率

39、。</p><p>　　計算之前，首先必須確定主要工藝技術(shù)參數(shù)。對于一種新的工業(yè)生產(chǎn)裝置，應(yīng)通過實驗室研究、半工業(yè)性試驗、以致于工業(yè)性試驗等一系列研究來確定基本工藝技術(shù)參數(shù)。高爐煉鐵工業(yè)已有200余年的歷史，技術(shù)基本成熟，計算用基本工藝參數(shù)的確定，除特殊礦源應(yīng)做冶煉基本研究外，一般情況下都是結(jié)合地區(qū)條件、地區(qū)高爐冶煉情況予以分析確定。例如冶煉強度、焦比、有效容積利用系數(shù)等。</p><p>

40、;　　計算用的各種原料、燃料以及輔助材料等必須做工業(yè)全分析，而且將各種成分之總和換算成100%，元素含量和化合物含量要相吻合。因此高爐入爐原料應(yīng)符合以下原則。</p><p>　　1、對入爐礦石的要求</p><p>　　入爐礦石要求必須含鐵量高，脈石少，有害雜質(zhì)少，化學成分穩(wěn)定，粒度要均勻，并有良好的還原性及一定的機械強度等性能。</p><p>　?。?）入爐礦

41、石的品位</p><p>　　冶煉品位高的礦石，有利于提高產(chǎn)量，降低焦比。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，鐵礦石品位升高1%，焦比可降低%，產(chǎn)量提高3%。</p><p>　　（2）入爐礦石的粒度</p><p>　　入爐礦石的粒度對高爐冶煉的進程影響很大。一般礦石的粒度的下限為8mm，大可至20～30mm。粒度過小則高爐內(nèi)料柱的透氣性性差，過大會減少煤氣和礦石觸面積，降低還原速度，

42、增加焦炭的消耗量。因此要求粒度均勻，縮小粒度上限，減少粉末含量。</p><p>　　（3）入爐礦石的混勻</p><p>　　礦石成分的波動會引起爐溫和爐渣堿度的波動，使高爐熱制度不穩(wěn)定，因此要加強原料成分的控制和混勻工作，以減少對高爐操作的不利因素，保證高爐的正常生產(chǎn)。若有條件的話可以采用“平鋪切取”法，即把入廠原料分層堆存到一定數(shù)量，一般應(yīng)達到數(shù)千噸，然后再縱向取用。</p&g

43、t;<p><b>　　2、對燃料的要求</b></p><p><b>　　(1)焦炭</b></p><p>　　焦炭在高爐冶煉過程中主要起四方面的作用：發(fā)熱劑、還原劑、鐵水滲碳和料柱骨架。焦炭燃燒產(chǎn)生的大量的高溫煤氣，在煤氣上升過程中，將熱量傳給爐料，使高爐內(nèi)各種物理化學反應(yīng)得以進行，高爐冶煉所消耗的熱量70%～80%來自焦炭

44、的燃燒。焦炭燃燒產(chǎn)生的CO，焦炭中碳與爐內(nèi)水蒸汽作用生成H2和CO，以及焦炭中未燃燒的碳是鐵礦石的還原劑。焦炭在料柱中大約占1/3至1/2的體積，它的粒度比礦石大，自身氣孔率高，在高溫下不軟化也不熔化，所以它對改善料柱透氣性和透液性有重要作用，特別是在高爐下部高溫區(qū)，礦石已經(jīng)軟化、熔化的情況下焦炭的作用就更大。所以焦炭的質(zhì)量對高爐冶煉影響很大，表1.1為焦炭質(zhì)量的要求。</p><p><b>　　(2

45、)煤粉</b></p><p>　　高爐噴吹對煤粉的要求是：灰份含量低，固定碳量高；含硫量低；可磨性好(即將原煤制成適合噴吹工藝要求的細粒煤粉時所耗能量少，同時對噴槍等輸送設(shè)備的磨損也弱)；粒度細：根據(jù)不同條件，煤粉應(yīng)磨細至一定程度，以保證煤粉在風口前完全氣化和燃燒，—般要求＜200網(wǎng)目(0.074mm)的占80%以上，細粒煤粉也便于輸送；爆炸性弱，以確保在制備和運輸過程中的人身和設(shè)備的安全；燃燒性和

46、反應(yīng)性好，一般要求煤粉在噴出氧槍后0.01~0.04s內(nèi)燃燒而轉(zhuǎn)變成氣體。</p><p>　　將依據(jù)確定的工藝技術(shù)參數(shù)、原燃料成分計算出單位產(chǎn)品的原料、燃料以及輔助材料的消耗量，以及主、副產(chǎn)品成分和產(chǎn)量等，供車間設(shè)計使用。配料計算也是物料平衡和熱平衡計算的基礎(chǔ)。</p><p>　　依據(jù)質(zhì)量守衡定律，投入高爐物料的質(zhì)量總和應(yīng)等于高爐排出物料的質(zhì)量總和。物料平衡計算可以驗證配料計算是否準確

47、無誤，也是熱平衡計算的基礎(chǔ)。物料平衡計算結(jié)果的相對誤差不應(yīng)大于0.3%。</p><p><b>　　1.2 配料計算</b></p><p>　　1.2.1 原燃料條件</p><p>　　1、常見元素高爐分配率見表1.1；</p><p>　　2、原料成分（原始成分為燒結(jié)礦、球團礦、天然礦以及爐塵，表中只顯示計算后的

48、綜合礦）見表1.2；</p><p>　　3、燃料成分，見表1.3、表1.4；</p><p>　　4、確定冶煉條件；預定生鐵成分（%），見表1.5。</p><p>　　表1.1 常見元素高爐分配率（煉鋼生鐵）</p><p>　　表1.2 含鐵料成分（%）</p><p>　　表1.3 焦炭成分（%）</p&

49、gt;<p>　　表1.4 煤粉成分（%）</p><p>　　表1.5 預定生鐵成分（%）</p><p>　　其中Si、S由生鐵質(zhì)量要求定分別為0.7、0.03；Mn、P由原料條件定為0.10、0.04。</p><p>　　C＝4.3－0.27Si－0.329P－0.032S＋0.3Mn＝4.12</p><p>　　Fe

50、＝[100－Si－Mn－P－S－C]%。</p><p>　　原料成分和冶煉條件：</p><p>　　焦比：340kg/t 焦比（濕）：353kg/t</p><p>　　煤粉：180kg/t 置換比：0.7</p><p>　　鼓風濕度：12g/m3

51、 相對濕度：1.493%</p><p>　　風溫：1250℃ 爐塵量：35kg/t生鐵</p><p>　　入爐熟爐料溫度：80℃ 爐頂煤氣溫度：200℃</p><p>　　綜合冶煉強度：1.38 t/(d·m3) 利用系數(shù)：1.9 t/(d·m3) </p>&

52、lt;p>　　高爐球團礦和燒結(jié)礦配比：</p><p>　　選取高爐爐渣堿度為1.15，</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　注：</b></p><p><b>　　所以：解得。</b></p><p>　　1.2

53、.2 計算礦石需要量G礦</p><p>　　以生產(chǎn)1000kg生鐵為計算單位</p><p>　　1、進入爐塵焦炭量：</p><p>　　注：11.95是爐塵中焦炭燒損百分比</p><p>　　高爐內(nèi)參加反應(yīng)的焦炭量為：340-2.82=337.18kg</p><p>　　故GFe燃＝G焦%焦FeO%＋G煤Fe

54、O%煤</p><p>　?。?37.18×0.68%×＋180×0.93%×</p><p><b>　　＝3.085kg</b></p><p>　　2、進入爐渣中的鐵量：</p><p>　　GFe渣＝1000 Fe%生鐵×＝1000×95.29%

55、5;＝2.867kg</p><p>　　3、需要由鐵礦石帶入的鐵量為：</p><p>　　GFe礦＝1000 Fe%生鐵＋GFe渣－GFe燃＝952.9＋2.867－3.085＝952.68kg</p><p>　　4、冶煉1噸生鐵的鐵礦石需要量：</p><p>　　G礦＝＝＝1569.23kg</p><p>

56、　　考慮到爐塵吹出量，入爐鐵礦石量為：</p><p>　　G`礦＝G礦＋G塵－G焦粉＝1569.23＋20－2.82＝1586.4 kg</p><p>　　1.2.3 計算熔劑需要量G熔</p><p>　　1、爐渣堿度R＝＝1.15</p><p>　　制鋼生鐵：R＝1.10~1.2；鑄造生鐵：R＝1.0~1.1。</p>

57、<p>　　2、原料、燃料帶有的CaO量GCaO.</p><p>　　鐵礦石帶入的CaO量為：</p><p>　　GCaO礦＝G礦CaO%礦＝1586.4×7.038%＝111.65kg</p><p>　　焦炭帶入的CaO量為：</p><p>　　GCaO焦＝G焦CaO%焦＝340×0.52%＝1.76

58、 kg</p><p>　　煤粉帶入的CaO量為：</p><p>　　GCaO煤＝G煤CaO%煤＝180×0.69%＝1.242 kg</p><p><b>　　故</b></p><p>　　GCaO＝GCaO礦＋GCaO焦＋GCaO煤 ＝111.65＋1.972＋1.242＝114.864 kg<

59、/p><p>　　3、原料、燃料帶入的SiO2量</p><p>　　鐵礦石帶入的SiO2量為：</p><p>　?。紾礦SiO2%礦＝1586.4×3.81%＝60.44kg</p><p>　　焦炭帶入的SiO2量為：</p><p>　?。紾焦SiO2%焦＝340×7.81%＝26.554 kg

60、</p><p>　　煤粉帶入的SiO2量為：</p><p>　?。紾煤SiO2煤＝180×7.15%＝12.87 kg</p><p>　　硅素還原消耗的SiO2量為：</p><p>　　GSiO2還＝1000Si%生鐵60/28＝1000×0.45%×60/28＝9.64kg</p><

61、;p><b>　　故＝＋＋－</b></p><p>　?。?0.44＋26.554＋12.87－9.64</p><p>　?。?0.224 kg</p><p>　　1.2.4 計算熔劑需要量G熔</p><p>　　1、爐渣堿度R＝＝1.15</p><p>　　制鋼生鐵：R＝1.10

62、~1.2；鑄造生鐵：R＝1.0~1.1。</p><p>　　2、原料、燃料帶有的CaO量GCaO.</p><p>　　鐵礦石帶入的CaO量為：</p><p>　　GCaO礦＝G礦CaO%礦＝1586.4×7.038%＝111.65kg</p><p>　　焦炭帶入的CaO量為：</p><p>　　GC

63、aO焦＝G焦CaO%焦＝340×0.52%＝1.76 kg</p><p>　　煤粉帶入的CaO量為：</p><p>　　GCaO煤＝G煤CaO%煤＝180×0.69%＝1.242 kg</p><p>　　故GCaO＝GCaO礦＋GCaO焦＋GCaO煤＝111.65＋1.972＋1.242＝114.864 kg</p><

64、p>　　3、原料、燃料帶入的SiO2量</p><p>　　鐵礦石帶入的SiO2量為：</p><p>　　礦＝G礦SiO2%礦＝1586.4×3.81%＝60.44kg</p><p>　　焦炭帶入的SiO2量為：</p><p>　　焦＝G焦SiO2%焦＝340×7.81%＝26.554 kg</p>

65、<p>　　煤粉帶入的SiO2量為：</p><p>　　煤＝G煤SiO2煤＝180×7.15%＝12.87 kg</p><p>　　硅素還原消耗的SiO2量為：</p><p>　　還＝1000Si%生鐵60/28＝1000×0.45%×60/28＝9.64kg</p><p><b>

66、;　　故＝＋＋－</b></p><p>　?。?0.44＋26.554＋12.87－9.64</p><p>　?。?0.224 kg</p><p>　　1.2.5 爐渣成分的計算</p><p>　　原料、燃料及熔劑的成分見表1.6。</p><p>　　表1.6 每噸生鐵帶入的有關(guān)物質(zhì)的量</

67、p><p><b>　　由上表可知</b></p><p>　　ΣCaO=114.66kg</p><p>　　ΣSiO2=99.87kg</p><p>　　ΣAl2O3=52.25kg</p><p>　　ΣMgO=31.20kg</p><p><b>　　爐渣

68、中各元素</b></p><p>　　渣中MnO含量0.5××1586.4×0.0186=0.41kg</p><p>　　渣中FeO含量95.29××=3.69kg</p><p>　　每噸生鐵含S量340×0.77%+180×0.2%+1586×0.03%=3.63kg

69、 </p><p>　　進入生鐵中S量1000×0.03%=0.3kg</p><p>　　進入煤氣中S量0.05×3.63=0.182kg</p><p>　　進入爐渣中S量3.63－0.3－0.182=3.148kg</p><p>　　爐渣成分見表1.7。</p><p><b>　

70、　表1.7 爐渣成分</b></p><p>　　1.2.6 校核生鐵成分</p><p>　　1、生鐵含磷[P]。按原料帶入的磷全部進入生鐵計算。</p><p>　　鐵礦石帶入的磷量為：</p><p>　?。絇%礦＝1586.4×0.035%＝0.55 kg</p><p>　　故[P] ＝

71、0.55×＝0.055 %</p><p>　　2、生鐵含錳[Mn]。</p><p>　　按原料帶入的錳有50%進入生鐵計算，原料共帶入MnO為0.63 kg見表1.8。</p><p>　　故[Mn] ＝0.63×50%××＝0.024%</p><p>　　3、生鐵含碳[C]。</p>

72、<p>　　[C] ＝[100－（95.29＋0.45＋0.003＋0.047＋0.023）]% ＝4.17%</p><p>　　校核后的生鐵成分（%）見表1.8。</p><p>　　表1.8 校核后生鐵成分 </p><p>　　1.3 物料平衡計算</p><p>　　1.3.1 風量的計算</p>&l

73、t;p>　　1、風口前燃燒的碳量。</p><p>　　(1)燃料帶入的總碳量為：</p><p>　　＝+＝337.18×84.74%＋180×77.83%＝425.82 kg</p><p>　　(2)溶入生鐵中的碳量為：</p><p>　?。?000[C]%＝1000×4.17%＝41.7kg<

74、;/p><p>　　(3)生成甲烷的碳量為：</p><p>　　燃料帶入的總碳量約有1%~1.5%與氧化合生成甲烷，取1%。</p><p>　?。?.1% ＝0.01×425.82＝4.684 kg</p><p><b>　　2、直接還原消耗的</b></p><p>　　(1)錳還原

75、消耗的碳量為：</p><p>　?。?000[Mn]%12/55＝1000×0.03%×12/55＝0.065 kg</p><p>　　(2)硅還原消耗的碳量為：</p><p>　?。?000[Si]24/28＝1000×0.45%24/28＝3.86kg</p><p>　　(3)磷還原消耗的碳量為：&l

76、t;/p><p>　?。?000[P]60/62＝1000×0.047%×60/62＝0.445 kg</p><p>　　鐵直接還原消耗的碳量為：</p><p>　?。?000[Fe]%12/56r`d</p><p>　　rd一般為0.4~0.5，本計算取0.5。</p><p><b>

77、;　　rH2=</b></p><p><b>　　解得=0.06。</b></p><p>　　r`d＝0.5－0.006＝0.46</p><p>　　式中 ηH2——氫在高爐內(nèi)的利用率，一般為0.3~0.5，本計算取0.3；</p><p>　　V`風——設(shè)定的每噸生鐵耗風量，本計算取1200m3。

78、</p><p>　?。?000×95.29%×12/56×0.46＝93.92 kg</p><p>　　故＝＋＋＋＝0.07＋3.86＋0.445＋93.92＝97.665kg</p><p>　　風口前燃燒的碳量為：</p><p><b>　?。剑?lt;/b></p>

79、<p>　?。?25.82－41.7－4.684－97.665</p><p>　　＝281.77kg。</p><p><b>　　3、計算鼓風量</b></p><p>　　(1)鼓風中氧的濃度為：</p><p>　　N2＝21%（1－Φ）＋0.5Φ＝21%（1－1.493%）＋0.5×1.49

80、3%＝21.43%</p><p>　?、谌紵枰醯捏w積為：</p><p>　　＝＝281.77× ＝262.42</p><p>　?、勖悍蹘胙醯捏w積為：</p><p><b>　?。剑ǎ?lt;/b></p><p>　?。?80（2.33%＋0.93%×）</p

81、><p><b>　?。?.682</b></p><p>　?、苄韫娘L供給氧的體積為：</p><p>　?。剑?＝262.98－5.62＝257.36</p><p>　　故V風＝＝＝1200.93。</p><p>　　1.3.2 爐頂煤氣成分及數(shù)量的計算</p><p>

82、;<b>　　1、甲烷的體積</b></p><p>　　(1)由燃料碳素生成的甲烷量為；</p><p>　?。剑?.684×＝8.74 </p><p>　　(2)焦炭揮發(fā)份中的甲烷量為：</p><p>　?。剑?37.18×0.017%×＝0.08</p><p&

83、gt;<b>　　故</b></p><p>　?。?.74＋0.08＝8.82。</p><p><b>　　2、氫的體積。</b></p><p>　　(1)由鼓風中水分分解產(chǎn)生的氫量為：</p><p>　?。溅担?200.93×1.493% ＝17.93</p>&l

84、t;p>　　(2)焦炭揮發(fā)份及有機物中的氫量為：</p><p><b>　?。剑ǎ?lt;/b></p><p>　?。?27.18×（0.026%＋0.3%）×</p><p><b>　　＝12.31</b></p><p>　　(3)煤粉分解產(chǎn)生的氫量為：</p&

85、gt;<p><b>　　＝（＋）</b></p><p>　?。?80×（2.35%＋0.93%×）×</p><p><b>　?。?9.45</b></p><p>　　(4)爐缸煤氣中氫的總生產(chǎn)量為：</p><p>　?。剑?7.93＋12.

86、31＋49.45＝79.69</p><p>　　(5)生成甲烷消耗的氫量為：</p><p>　?。剑?×8.74＝17.48</p><p>　　(6)參加間接還原消耗的氫量為：</p><p>　　＝＝80.69×0.46＝37.1</p><p>　　故＝－－＝79.69－17.48－37.

87、1＝25.11。</p><p>　　3、二氧化碳的體積。</p><p>　　(1)由CO還原Fe2O3為FeO生成的CO2</p><p>　　由礦石帶入的Fe2O3的質(zhì)量為：</p><p>　?。剑?569.31×76.362% ＝1198.23 kg</p><p>　　參加還原Fe2O3為FeO的

88、氫氣量為：</p><p>　　GH2還＝（1－α）</p><p>　?。?9.69×0.46×（1－0.9）×</p><p><b>　　＝0.252kg</b></p><p>　　由氫還原Fe2O3的質(zhì)量為：</p><p>　?。剑?.252×＝

89、20.16 kg</p><p>　　由CO還原的質(zhì)量為：</p><p>　?。剑?198－20.16＝1177.84 kg</p><p><b>　　故</b></p><p>　　＝＝1177.84×＝164.8</p><p>　　(2)由CO還原FeO為Fe生成的CO2量為

90、：</p><p>　?。?000[Fe]%[1－－]</p><p>　?。?52.29×[1－0.386－0.07] </p><p><b>　　＝209.64</b></p><p>　　(3)焦炭揮發(fā)份中的CO2量為：</p><p>　?。剑?37.18×0.26%

91、×＝0.429</p><p>　　故＝＋＋＋0.429+209.64+164.8＝374.869。</p><p>　　4、一氧化碳的體積。</p><p>　?。?）風口前碳素燃燒生成CO量為：</p><p>　　＝＝262.98× ＝418.13</p><p>　?。?）直接還原生成CO量

92、為：</p><p>　?。剑?3.92×＝175.30</p><p>　?。?）焦炭揮發(fā)份中CO量為：</p><p>　?。剑?37.18.×0.26%×＝0.72</p><p>　?。?）間接還原消耗的CO量為：</p><p>　?。剑?09.64+164.8＝374.64&

93、lt;/p><p><b>　　故＝＋＋－</b></p><p>　?。?18.13＋175.3＋0.72－374.44</p><p><b>　　＝219.71。</b></p><p><b>　　5、氮氣的體積</b></p><p>　　（1）鼓

94、風帶入的N2量為：</p><p>　?。剑?－Φ）＝1200.97×（1－1.493%）×79%＝935.5</p><p>　?。?）焦炭帶入的N2量為：</p><p><b>　　＝（＋）</b></p><p>　　＝337.18×（0.077%＋0.25%）×</

95、p><p><b>　　＝0.9</b></p><p>　?。?）煤粉帶入的N2量為：</p><p>　　＝＝180×0.46%×＝0.66</p><p><b>　　故</b></p><p>　?。剑?35.5+0.9+0.66＝937.06&l

96、t;/p><p><b>　　煤氣成分見表1.8</b></p><p><b>　　表1.8 煤氣成分</b></p><p>　　1.3.3 編制物料平衡表</p><p>　　1、鼓風質(zhì)量的計算。</p><p>　　1m3鼓風的質(zhì)量為：</p><p&

97、gt;　?。絒0.21×0.985 ×32＋0.79×0.985×28＋18×1.493%]/22.4</p><p>　?。?.28 kg/ m3</p><p>　　鼓風的質(zhì)量為： ＝1060.34×1.28＝1357.24kg</p><p>　　2、煤氣質(zhì)量計算。1m3煤氣的質(zhì)量為：</p&g

98、t;<p>　?。絒44×23.06%＋28×18.43%＋28×56.08%＋2×1.96%＋16×0.47%]/22.4</p><p>　?。?.39 kg/m3</p><p>　　煤氣的質(zhì)量為： ＝1487.53×1.39＝2067.67kg</p><p><b>　　3

99、、煤氣中的水分。</b></p><p>　?。?）焦炭帶入的水分為：</p><p>　?。?26.47×4 %＝13.06 kg</p><p>　?。?）氫氣參加還原生成的水分為：</p><p>　　＝24.31×2/22.4×18/2＝19.53 kg</p><p>

100、;　　故 ＝13.06＋19.53＝32.59kg。</p><p>　　物料平衡列入表中1.9。</p><p><b>　　表1.9物料平衡表</b></p><p>　　相對誤差＝＝0.1%＜0.3%</p><p>　　1.4 熱平衡計算</p><p>　　1.4.1 熱量收

101、入q收</p><p><b>　　1、碳素氧化放熱</b></p><p>　　(1)碳素氧化為CO2放出的熱量：</p><p>　　碳素氧化產(chǎn)生CO2的體積為：</p><p>　　氧化＝－分＝374.86－0.429＝374.44 m3</p><p>　?。窖趸?#215;33436.2

102、＝374.44××33436.2＝6707062.89kJ</p><p>　　式中 33436.2——C氧化為CO2放熱，kJ/ kg</p><p>　　(2)碳素氧化為CO放出的熱量qCO：</p><p>　　碳素氧化生成CO的體積為：</p><p>　　VCO氧化＝VCO煤氣－VCO揮＝308.67－0.7

103、＝307.97 m3</p><p>　　qCO＝VCO氧化×9804.6＝308.02××9804.6＝1617601.42 kJ</p><p>　　式中 9804.6——C氧化為CO放熱，kJ/ kg</p><p><b>　　故</b></p><p>　?。剑?707062

104、.89+1617601.426＝8324664.316kJ</p><p>　　2、鼓風帶入的熱量q風</p><p>　　q風＝（V風－V風Φ）q空氣＋V風Φq水氣</p><p>　?。剑?200.98－1200.98×1.493%）×1643.11＋1200.98×1.493%×2030.26</p>&l

105、t;p>　?。?943880.24+36403084=1980284.83</p><p>　　式中 q空氣 ——在1150℃下空氣的熱容量，其值為1643.11 kJ/m3</p><p>　　q水氣 ——在1150℃下水氣的熱容量，其值為2030.26 kJ/m3</p><p><b>　　3、氫氧化為水放熱</b></p

106、><p>　　q＝G×13454.09＝23.4×13454.09＝314825.7kJ</p><p>　　式中 13454.09——H2氧化為水放熱，kJ/ kg</p><p><b>　　4、甲烷生成熱</b></p><p>　?。教?6/22.4×4709.56＝8.82

107、5;16/22.4×4709.56＝29670.23kJ</p><p>　　式中 4709.56——甲烷生成熱, kJ/ kg</p><p>　　5、爐料物理熱q物。</p><p>　　80℃冷燒結(jié)礦比熱容為0.674 kJ/ kg·℃。</p><p>　　q物＝1569×0.6740×80

108、＝86561.55 kJ</p><p><b>　　熱量總收入：</b></p><p>　　q收＝qC＋q風＋＋＋q物</p><p>　　＝8324664.316＋1980284.83＋29670.23＋314825.7＋86561.55</p><p>　?。?0736006kJ</p><p

109、>　　1.4.2 熱量支出q支</p><p>　　1、氧化物分解吸熱q氧化物分解。</p><p>　　(1)鐵氧化物分解吸熱，q鐵氧分：</p><p>　　可以考慮其中有20%FeO以硅酸鐵形式存在，其余以F3O4形式存在，因此：</p><p>　　GFeO硅＝G礦FeO%礦×20%+G焦FeO%煤+G煤FeO%煤&l

110、t;/p><p>　?。?569×9.486%×20%+340×0.86%+180×0.93%</p><p><b>　　＝33.75 kg</b></p><p>　　GFeO磁＝G礦FeO%礦80%＝1569×9.486×80%＝118.99 kg</p><p&

111、gt;　　磁＝GFeO磁×＝118.99×＝264.42 kg</p><p>　　游＝G礦Fe2O3礦－GFe2O3磁＝1569.×76.362%－264.42＝933.69 kg</p><p>　?。紾FeO磁＋GFe2O3磁＝118.99＋264.42＝383.41 kg</p><p>　　qFeO硅＝GFeO硅×4

112、078.25＝33.75×4078.25＝137650.05 kJ</p><p>　?。紾 Fe3O4×4803.33＝383.11×4803.33 ＝1840203.756 kJ</p><p>　　游＝游×5156.59＝3237925.99 kgJ</p><p>　　式中 4087.52、4803.33、5156.

113、59——分別為FeSiO3、Fe3O4、Fe2O3分解熱，kJ/kg</p><p>　　(2)錳氧化物分解吸熱為：</p><p>　　q錳氧分＝[Mn]% ×1000×7366.02＝0.03%×1000×7366.02＝2209.806kJ</p><p>　　式中 7366.02——由MnO分解產(chǎn)生1 kg錳吸收的

114、熱量，kJ/kg</p><p>　　(3)硅氧化物分解吸熱為</p><p>　　q硅氧分＝[Si]% ×1000×31102.37＝0.45%×1000×31102.37＝ 139960.665kJ</p><p>　　式中 31102.37——由SiO2分解產(chǎn)生1 kg硅吸收的熱量，kJ/kg</p>

115、<p>　　(4)磷酸鹽分解吸熱為：</p><p>　　q磷酸鹽＝[P]% ×1000×35782.6＝0.047%×1000×35782.6＝16817.82 kJ</p><p>　　式中 35782.6——Ca3(PO4)2分解產(chǎn)生1 kg磷吸收熱量，kJ/kg</p><p>　　故q氧化物分解＝q鐵氧

116、化＋q錳氧分＋q硅氧分＋q磷酸鹽</p><p>　?。?6817.82+139960.67+2357.13+6869587.47</p><p>　　＝7028722.47 kJ</p><p><b>　　2、脫硫吸熱。</b></p><p>　　由于CaO脫硫熱耗為5400.97kJ/kg，MgO脫硫熱耗為803

117、8.66kJ/kg，由于差距很大，故取其渣中成分比例37.54/10.27≈4/1</p><p>　　5400.97×0.8+8038.366×0.2=5928.5kJ</p><p>　　q脫硫＝GS渣×5928.5＝3.14×5928.5＝18615.52kJ</p><p><b>　　3、水分分解吸熱。&l

118、t;/b></p><p>　　q水分＝（V風Φ＋G煤H2O%煤）13454.1</p><p>　?。剑?200.98×1.493%×＋180×0.83%）×13454.1</p><p>　　＝208457.8254kJ</p><p>　　式中 13454.1——水分解吸熱，kJ/kg&

119、lt;/p><p>　　4、爐料游離水蒸發(fā)吸熱。</p><p>　　q汽＝G焦H2O%焦×2862＝337.18×4%×2862＝38600.37 kJ</p><p>　　式中 2862——1 kg水由0℃變?yōu)?00℃水汽吸熱，kJ/kg</p><p>　　5、鐵水帶走的熱q鐵水。</p>&

120、lt;p>　　q鐵水＝1000×1214＝1214000 kJ</p><p>　　式中 1214——鐵水熱容量，kJ/kg</p><p><b>　　6、爐渣帶走的熱。</b></p><p>　　q渣＝G渣×1760＝303.65×1800＝546570kJ</p><p>

121、　　式中 1800——爐渣熱容量，kJ/kg</p><p>　　7、噴吹物分解吸熱。</p><p>　　q噴＝G煤×1048＝180×1172.3＝211014 kJ</p><p>　　式中 1172.3——煤粉分解熱，kJ/kg</p><p>　　8、爐頂煤氣帶走的熱量q煤氣。</p>&l

122、t;p>　　從常溫到200℃之間，各種氣體的平均比熱容Cp如下</p><p>　　表1.10各種氣體的平均比熱容</p><p>　?、俑擅簹鈳ё叩臒崃繛椋?lt;/p><p>　　q煤氣干＝262.8VN2＋364.9VCO2＋263.9VCO＋257.7VH2＋356.9VCH4</p><p><b>　　=428554.

123、1</b></p><p>　?、诿簹庵兴麕ё叩臒釣椋?lt;/p><p>　　q水＝1.605×GH2O×（200－100）</p><p>　?。?.605×43.3××（200－100）</p><p>　　＝578.69 kJ</p><p>　　故q

124、煤氣＝428554.1+5738.7=434292.8 kJ</p><p><b>　　⑼爐塵帶走的熱量。</b></p><p>　　q塵＝G塵×0.7542×200＝20×0.7542×200＝3016.8 kJ</p><p>　　故q支＝q氧化物分解＋q脫硫＋q水分＋q汽＋q鐵水＋q渣＋q噴＋q

125、煤氣＋q塵＝ 9065461.1kJ</p><p>　?、卫鋮s水帶走及爐殼散發(fā)熱損失為：</p><p>　　q損失＝q收－q支＝110736006－90654611.1＝851303.83 kJ</p><p>　　1.4.3 熱平衡表</p><p><b>　　熱量利用系數(shù)KT</b></p>&l

126、t;p>　　KT＝總熱量收入－（煤氣帶走的熱＋熱損失）</p><p>　?。?00%－（4.7＋9.3）%</p><p><b>　　＝86%</b></p><p>　　對于一般中小型高爐KT值為80%~85%，近代高爐由于大型化和原料條件的改善可達到近90%</p><p><b>　　碳素利用系

127、數(shù)KC</b></p><p><b>　　KC＝×100%</b></p><p><b>　?。?#215;100%</b></p><p><b>　　＝71.4%</b></p><p><b>　　表1.11熱平衡表</b>

128、</p><p><b>　　2 高爐本體設(shè)計</b></p><p>　　高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻裝置，以及高爐爐型設(shè)計計算等。高爐的大小以高爐有效容積表示；高爐有效容積和座數(shù)表明高爐車間的規(guī)模，高爐有效容積和爐型是高爐本體設(shè)計的基礎(chǔ)。近代高爐有效容積向大型化發(fā)展。目前，世界大型高爐有效容積已達到5000m3級，而爐型設(shè)計則向著大型橫向發(fā)展，Hu/D

129、值已近2.0左右。高爐本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及是否合理是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)裝置的設(shè)計和選型的依據(jù)。高爐爐襯用耐火材料，已由單一的陶瓷質(zhì)耐火材料，普遍地過渡到陶瓷質(zhì)和碳質(zhì)耐火材料綜合結(jié)構(gòu)，也有采用高純度Al2O3的剛玉磚和碳化硅磚；高爐冷卻設(shè)備期間結(jié)構(gòu)亦在不斷改進，軟水冷卻、純水冷卻在逐漸擴大其使用范圍。由于高爐設(shè)計水平的提高，強化高爐爐齡已經(jīng)可望達到十年或更長。高爐本體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計是高爐車間實際首要解決的關(guān)