課程設(shè)計(jì)---設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵（l08）280萬噸的高爐

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　題目：設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵（L08）280萬噸的高爐</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：2</b></p><p><b>　　一 配料計(jì)算3

2、</b></p><p>　　1.礦石和熔劑消耗量的計(jì)算（以生產(chǎn)1t生鐵為單位）3</p><p>　　2.渣量和爐渣成分的計(jì)算4</p><p>　　3.生鐵成分校正：5</p><p>　　二 物料平衡計(jì)算：6</p><p><b>　　1.風(fēng)量的計(jì)算6</b><

3、/p><p>　　2.煤氣量的計(jì)算：6</p><p>　　3.編制物料平衡表8</p><p>　　三.熱平衡的計(jì)算9</p><p><b>　　1.熱收入：9</b></p><p>　　2.熱支出的計(jì)算10</p><p><b>　　3.熱平衡表

4、14</b></p><p>　　四．設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵220萬噸的高爐14</p><p>　　五. 高爐砌磚計(jì)算(高鋁磚)17</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　據(jù)上表校核原料成分：</p><p>　　焦碳和煤粉及其揮發(fā)分的成分如下表<

5、/p><p><b>　　生鐵預(yù)定成分如下表</b></p><p><b>　　其他條件</b></p><p><b>　　一 配料計(jì)算</b></p><p>　　1.礦石和熔劑消耗量的計(jì)算（以生產(chǎn)1t生鐵為單位）</p><p>　　礦石配比取

6、燒結(jié)礦/球團(tuán)礦/澳礦=76/10/14，計(jì)算混合礦成分。</p><p>　　設(shè)需要混合礦為X kg/t，石灰石為Y kg/t</p><p>　　由 TFe 的平衡可列出：</p><p><b>　　……(1) </b></p><p>　　由二元堿度R可列出：</p><p>　　…………

7、………（2）</p><p>　　聯(lián)立（1）（2）解得</p><p>　　X=1636.52 Kg/t Y = 8.89Kg/t</p><p>　　所以：燒結(jié)礦的用量為：1636.52×76％ ＝ 1243.76 kg/t </p><p>　　球團(tuán)礦的用量為：1636.52×10％ ＝ 163.65 kg/t&l

8、t;/p><p>　　澳礦的用量為： 1636.52×14％ ＝ 229.11 kg/t</p><p>　　2．渣量和爐渣成分的計(jì)算</p><p>　?。?127.50 kg/t 由（2）式分子可得</p><p>　?。?115.91 kg/t 由（2）式分母可得</p><p>　?。?94

9、5.16×（0.003/0.997）×（72/56）＝ 3.65 kg/t </p><p>　?。剑?636.52×0.0028-20×0.0132）×0.5=2.16 kg/t</p><p>　?。?636.52×0.0248 ＋ 8.89×0.005 ＋ 440×0.128×0.01 ＋ 12

10、5×0.166×0.0122-20×0.0089 ＝ 41.27kg/t</p><p>　?。?636.52×0.0185 ＋ 8.89×0.0146 ＋ 440×0.128×0.3856＋125×0.166×0.3367-20×0.0132 ＝ 59.09 kg/t</p><p>　　

11、進(jìn)入高爐的總S量： ms=1636.52×0.0006＋440×0.0055＋125×0.005=4.05 kg/t</p><p>　　進(jìn)入生鐵的ms ＝1000×0.026％=0.26 kg/t</p><p>　　進(jìn)入煤氣的ms ＝4.05×5％＝0.20kg/t</p><p>　　進(jìn)入爐塵的ms ＝20&#

12、215;0.0012=0.02kg/t</p><p>　　則進(jìn)入爐渣的ms ＝4.05－0.26－0.20－0.02＝3.57 kg/t</p><p><b>　　爐渣化學(xué)成分和渣量</b></p><p><b>　　3．生鐵成分校正：</b></p><p>　　W[S]＝0.026 %&l

13、t;/p><p>　　W[Si]＝0.48 %</p><p>　　W[Fe]＝94.516 %</p><p>　　W[Mn]＝2.16×(55/71)×100/1000＝0.17 %</p><p>　　W[P]＝1636.52×0.0025×(62/142)×100/1000＝0.179 %

14、</p><p>　　W[C]＝100－94.516－0.026－0.48－0.17－0.179＝4.63%</p><p><b>　　二 物料平衡計(jì)算：</b></p><p>　　直接還原度rd= 0.54 ， 鼓風(fēng)濕度f= 1.0％</p><p><b>　　1. 風(fēng)量的計(jì)算</b><

15、;/p><p>　　C 總 ＝440×0.856＋125×0.745＝469.77kg/t</p><p>　　C CH4 ＝ 469.77×0.7％=3.29 kg/t</p><p>　　C生鐵＝1000×4.63％＝46.30 kg/t</p><p>　　C直接＝1.7×12/55＋4.8

16、×24/48＋1.79×60/62＋945.16×0.54×12/56＝ 113.87 kg/t</p><p>　　C塵＝20×0.0783＝1.57kg/t</p><p>　　C燃＝469.77－3.29－46.30－113.87－1.57＝304.74 kg/t</p><p>　　O2 密度＝0.21（1－

17、0.01）＋0.5×0.01＝0.2129</p><p>　　C燃燒需要的氧氣 VO2＝304.74×22.4/24＝284.42 m3</p><p>　　煤揮發(fā)分提供的O2：VO2 ＝125×0.095×0.223×22.4/32=1.85 m3</p><p>　　則需鼓風(fēng)量為：V風(fēng)＝(284.42－1.85

18、)/0.2129＝1327.24 m3 </p><p>　　M風(fēng)＝1.28×1327.24＝1698.87 kg/t</p><p><b>　　2.煤氣量的計(jì)算：</b></p><p><b>　　1）.CH4</b></p><p>　　碳生成CH4＝3.29×22.4/

19、12＝6.14 m3</p><p>　　焦炭揮發(fā)分中的CH4＝440×0.014×0.0385×22.4/16＝0.33 m3</p><p>　　總的CH4＝6.14＋0.33＝6.47 m3</p><p><b>　　2）.H2</b></p><p>　　鼓風(fēng)帶入的H2＝1327.

20、24×0.015＝19.91 m3</p><p>　　煤分帶入的H2＝125×0.095×0.432×22.4/2=57.46 m3</p><p>　　焦炭帶入的H2＝440×0.014×0.196×22.4/2＝13.52 m3</p><p>　　還原消耗的H2＝(19.91+57.46+

21、13.52) ×40％＝36.36 m3</p><p>　　生成CH4消耗的H2＝6.14×2＝12.28 m3</p><p>　　所以：爐頂煤氣中的H2＝19.91+57.46+13.52-36.36-12.28</p><p><b>　?。?2.25 m3</b></p><p><b

22、>　　3）.CO2</b></p><p>　　還原Fe2O3生成的CO2＝(1636.52×0.7321＋8.89×0.015) ×22.4/160</p><p>　?。?67.75 m3</p><p>　　還原FeO生成的CO2＝</p><p>　?。?37.54 m3</p&g

23、t;<p>　　石灰石分解產(chǎn)生的CO2＝＝1.89 m3</p><p>　　焦炭帶入的CO2＝＝0.72 m3</p><p>　　所以：進(jìn)入爐頂煤氣的CO2＝167.75＋137.54＋1.89＋0.72</p><p>　?。?07.90 m3</p><p><b>　　4）.CO</b></

24、p><p>　　C燃燒生成的CO＝＝568.85 m3</p><p>　　直接還原產(chǎn)生的CO＝＝212.56 m3</p><p>　　焦炭揮發(fā)分中的CO＝＝1.01 m3</p><p>　　間接還原消耗的CO＝＝305.29 m3</p><p>　　所以：進(jìn)入爐頂煤氣中的CO＝568.85＋212.56＋1.01－

25、305.29</p><p>　?。?77.13 m3</p><p><b>　　5）.N2</b></p><p>　　鼓風(fēng)中的N2＝＝1032.79m3</p><p>　　焦炭中的N2＝ m3</p><p>　　煤分中的N2＝ m3</p><p>　　所以爐頂煤

26、氣中的N2＝1032.79＋1.45＋2.52＝1036.76 m3</p><p><b>　　煤氣成分如下</b></p><p><b>　　3.編制物料平衡表</b></p><p><b>　　煤氣密度</b></p><p><b>　?。絢g/m3<

27、;/b></p><p><b>　　煤氣重量＝ kg</b></p><p>　　氫氣還原生成的H2O＝ kg</p><p><b>　　物料平衡表</b></p><p>　　絕對誤差：3909.28-3906.33＝2.95 kg</p><p>　　相對誤差：

28、 滿足要求</p><p><b>　　三.熱平衡的計(jì)算</b></p><p>　　風(fēng)溫：1100℃ 冷礦：25℃ 鐵水：1450℃</p><p>　　爐渣: 1500℃ 爐頂煤氣：200℃</p><p><b>　　1.熱收入：</b></p>&l

29、t;p><b>　　1）.碳氧化放熱：</b></p><p>　　由C氧化成1 m3CO2放熱：17869.50 KJ</p><p>　　由C氧化成1 m3 CO放熱：5241.72 KJ</p><p><b>　　則C氧化放熱Q1</b></p><p><b>　　=<

30、;/b></p><p>　　2）.熱風(fēng)帶入的熱：</p><p>　　1100℃空氣熱容 1.4233KJ/(m3·℃)</p><p>　　水蒸氣熱容 1.7393 KJ/(m3·℃)</p><p>　　2%的空氣用于輸送煤粉</p><p><b>　　入爐熱

31、風(fēng)V風(fēng)=m3</b></p><p><b>　　熱風(fēng)帶入熱量Q2=</b></p><p>　　3）. H2氧化放熱</p><p>　　1m3 H2氧化成H2O蒸氣放熱 10788.58KJ</p><p>　　H2氧化放熱Q3=42.25×10788.58=455817.51KJ</p

32、><p><b>　　4）. 成渣熱</b></p><p>　　1KgCaO和MgO的成渣熱為 1128.60KJ</p><p>　　成渣熱Q4=8.89×（0.5321+0.005）×1128.60=5388.86KJ</p><p>　　5）. 礦石帶入熱量</p><p&g

33、t;　　25℃爐料熱容為 0.6897 KJ/(Kg·℃)</p><p>　　礦石帶入熱量Q5=1636.52×0.6897×25=28217.70KJ</p><p>　　總熱收入Q收＝10514106.90KJ</p><p><b>　　2. 熱支出的計(jì)算</b></p><p>

34、;　　1）.氧化物分解吸熱：</p><p>　?。?）.鐵氧化物分解吸熱：（存在狀態(tài)Fe2O3、Fe3O4、2FeO·SiO2）</p><p>　　燒結(jié)礦中FeO的20%以2FeO·SiO2狀態(tài)存在80%以Fe3O4狀態(tài)存在</p><p>　　球團(tuán)礦中FeO 100%以Fe3O4存在</p><p>　　焦炭灰分、煤

35、粉灰分中FeO100%以2FeO·SiO2存在</p><p>　　以2FeO·SiO2存在的FeO</p><p><b>　　=kg</b></p><p>　　以磁鐵礦狀態(tài)存在的FeO</p><p><b>　　=</b></p><p>　　以磁

36、鐵礦狀態(tài)存在的Fe2O3=</p><p><b>　　Fe3O4=</b></p><p>　　游離的赤鐵礦Fe2O3</p><p><b>　　=</b></p><p>　　分解1Kg以2FeO·SiO2狀態(tài)存在的FeO需要耗熱4068.52KJ</p><p&

37、gt;　　分解1Kg磁鐵礦耗熱4791.78KJ</p><p>　　分解1Kg赤鐵礦耗熱5144.28KJ</p><p>　　則鐵氧化物分解吸熱Q1</p><p><b>　　=</b></p><p>　?。?).非鐵氧化物分解吸熱：（Mn、Si、P）</p><p>　　分解生成1Kg

38、Mn耗熱：7350.53KJ</p><p>　　分解生成1Kg Si耗熱 ：31028.14KJ</p><p>　　分解生成1Kg P耗熱 ：35697.20KJ</p><p><b>　　Q =</b></p><p>　　則 Q1= + ＝7010472.02 kJ</p><p>&

39、lt;b>　　2）. 脫硫吸熱：</b></p><p>　　CaO脫硫耗熱： 5392.20KJ/Kg</p><p>　　MgO脫硫耗熱： 8025.60KJ/Kg</p><p>　　MnO脫硫耗熱： 6249.10KJ/Kg</p><p>　　FeO脫硫耗熱 ：5496.90KJ/Kg</p><

40、;p>　　取平均為： 6290.90KJ/Kg</p><p>　　脫硫吸熱Q2=（3.58+0.20）×6290.90=23779.60 kJ</p><p><b>　　3）. 碳酸鹽分解</b></p><p>　　由CaCO3分解成1KgCaO吸熱：4037.88KJ</p><p>　　

41、由MgCO3分解成1KgMgO吸熱：2482.92KJ</p><p><b>　　碳酸鹽分解吸熱Q3</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　4）. H2O分解吸熱</p><p>　　分解1m3水蒸氣吸熱10788.58KJ</p><p>&

42、lt;b>　　H2O分解吸熱Q4</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　5）. 煤粉分解吸熱</p><p>　　分解1Kg煤粉分解吸熱：836KJ</p><p><b>　　煤粉分解吸熱Q5=</b></p><p>　　6

43、）. 游離水蒸發(fā)吸熱</p><p>　　1Kg水從0℃ 100℃吸熱：418KJ</p><p>　　100℃水 100℃水蒸氣吸熱：2257.2KJ</p><p><b>　　游離水蒸發(fā)吸熱Q6</b></p><p><b>　　＝</b></p><p>

44、;　　7）. 鐵水帶走的熱量</p><p>　　1Kg 1450℃鐵水帶走的熱量：1237.28KJ</p><p>　　鐵水帶走的熱量Q7=</p><p>　　8）. 爐渣帶走的熱量</p><p>　　1Kg 1500℃爐渣帶走的熱量：1851.74KJ</p><p>　　爐渣帶走的熱量Q8=</p&g

45、t;<p>　　9）. 煤氣帶走熱量</p><p>　　200℃有關(guān)煤氣成分的熱容（Kg/(m3·℃)）</p><p>　　成分 N2 CO CO2 H2 H2O CH4 </p><p>　　熱容 1.3104 1.3104 1.7844 1.2996 1.5086

46、 1.8166 </p><p><b>　　干煤氣熱容C煤氣=</b></p><p>　　干煤氣帶走的熱量Q煤氣=</p><p>　　煤氣中水分帶走的熱量</p><p><b>　　Q水=</b></p><p>　　爐塵熱容C塵：0.836 KJ/(Kg

47、83;℃)</p><p>　　爐塵帶走的熱量Q塵=20×0.836×200=3344KJ</p><p>　　則煤氣帶走的熱量Q9=</p><p><b>　　10). 熱損失</b></p><p>　　熱損失Q損= Q收- =668728.66KJ</p><p>&l

48、t;b>　　3.熱平衡表</b></p><p>　　四．設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵280萬噸的高爐</p><p>　　.確定工作日 </p><p>　　日產(chǎn)量 </p><p>　　定容積 利用系數(shù) </p><p>　　每座高爐日產(chǎn)量P==40

49、34.6</p><p><b>　　每座高爐容積 </b></p><p><b>　　爐缸尺寸</b></p><p><b>　　爐缸直徑</b></p><p>　　選擇冶煉強(qiáng)度 </p><p>　　燃燒強(qiáng)度 <

50、;/p><p><b>　　則 取 </b></p><p>　　校核 合理</p><p><b>　　爐缸高度 </b></p><p><b>　　渣口高度 </b></p><p><b>　　取 </b

51、></p><p>　　風(fēng)口高度 取 </p><p>　　風(fēng)口數(shù)目 取24個(gè)</p><p>　　風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸選取 </p><p><b>　　爐缸高度 </b></p><p>　　死鐵層厚度 選取 </p><p>　　爐腰直徑，爐

52、腰角，爐腰高度</p><p><b>　　選取 </b></p><p><b>　　則 取 </b></p><p><b>　　選取 </b></p><p><b>　　則 取 </b></p><p&g

53、t;<b>　　校核 </b></p><p><b>　　爐喉直徑，爐喉高度</b></p><p>　　選取 則 取 </p><p><b>　　選取 </b></p><p>　　爐身角，爐身高度，爐腰高度</p><p>

54、<b>　　選取 </b></p><p><b>　　則 取 </b></p><p><b>　　校核 </b></p><p><b>　　選取 </b></p><p>　　則 取 </p><p>

55、<b>　　求得 </b></p><p><b>　　校核爐容</b></p><p><b>　　爐缸體積 </b></p><p><b>　　爐腹體積 </b></p><p><b>　　爐腰體積 </b>&

56、lt;/p><p><b>　　爐身體積 </b></p><p><b>　　爐喉體積 </b></p><p><b>　　高爐容積 </b></p><p><b>　　誤差 </b></p><p>　　爐型設(shè)計(jì)

57、合理符合要求</p><p>　　五. 高爐砌磚計(jì)算(高鋁磚) </p><p>　　高爐爐身用冷卻模塊砌筑，高爐爐底采用綜合爐底，爐缸采用碳磚砌筑。</p><p><b>　　爐腹：&

58、lt;/b></p><p>　　采用G—2與G—4配砌，由上而下共分為15段，每段3層。 </p><p>　　第一段：圓環(huán)內(nèi)徑d＝爐腰直徑＝11000mm</p><p>　　用G—4砌環(huán)圈需要磚數(shù)</p><p><b>　　則，需G—2數(shù)</b></p><p>　　則，第一段 共砌

59、磚：n1總=(87+158)×3=735塊</p><p>　　第二段：根據(jù)砌磚公式 ΔR＝；</p><p>　　h＝3×75＝225mm，α＝79°26；ΔR＝3400-225/5.83＝544.6mm</p><p>　　則，第二段內(nèi)徑d2＝11800＋2ΔR＝11800＋544.6×2＝12890mm</p&g

60、t;<p>　　用G—4砌環(huán)圈需要磚數(shù)</p><p><b>　　則，需G—2數(shù)</b></p><p>　　則，第二段 共砌磚：n2總=(87+198)×3=855塊</p><p>　　3第三段：內(nèi)徑d3＝12800mm</p><p>　　用G—4砌環(huán)圈需要磚數(shù)</p>&l

61、t;p><b>　　則，需G—2數(shù)</b></p><p>　　則，第三段 共砌磚：n3總=(87+197)×3=852塊</p><p>　　同理可求出n4總=851塊；n5總=846塊；n6總=840塊；n7總=833塊；</p><p>　　n8總=830塊； n9總=823塊；n10總=821塊；n11總=815塊；n

62、12總=809塊；</p><p>　　n13總=805塊 ；n14總=803塊；n15總=798塊 </p><p>　　則：楔形磚共8745=3915 直形磚共8493 爐腹共用磚12408塊。</p><p>　　2）爐腰： 采用G—2與G—4配砌 內(nèi)徑=11000mm</p><p>　　G－4砌環(huán)圈需要磚數(shù)

63、 </p><p>　　則，需G—2數(shù) </p><p><b>　　共砌磚31層</b></p><p>　　則， n總=(87+1