煉鐵課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵（L08）220萬噸的高爐1物料計(jì)算1.1原燃料成分的整理表一 原燃料成分的整理品種 T.FeFe2O3FeOCaOMgOSiO2Al2O3SP燒結(jié)礦56.269.739.59.62.845.620.060.12校核56.269.739.59.62.845.620.060.12球團(tuán)礦61.869.1717.21.61.018.50.60.060.04校核62.9370.4417.521.631.038.650.610.060.04澳礦64.791.960.420.020.252.461.420.020.14校核64.8692

2、.190.420.020.252.471.420.020.14復(fù)合礦58.0872.959.037.462.35.471.780.050.11石灰石53.460.521.241.32校核53.460.521.241.32爐塵48.0654.8612.424.640.9415.041.420.120.11校核48.5155.3812.544.680.9515.181.430.120.11焦炭灰分5.056.166.240.9946.4339.69校核5.056.166.240.9946.4339.69煤灰分5.727.353.281.648.0639.71校核5.727.353.281.648.

3、0639.71MnOMnO2P2O5FeS1/2S3/2SCO2H2O0.330.270.030.11000.330.270.030.11000.090.0398.20.090.031000.120.150.320.030.262.4696.2380.120.150.320.030.262.471000.270.250.030.110.3510043.4610043.461001.440.250.061.66.499.071.450.250.031.626.461000.080.411000.080.41100100100表二 燃料工業(yè)分析及揮發(fā)份成分焦炭成分（%）固定碳灰分（12.17）CS

4、iO2Al2O3CaOMgOFeOFeS P2O585.635.654.830.760.120.750.050.01揮發(fā)分（0.9）有機(jī)物（1.30）H2OTFeTSCO2COCH4H2N2H2N2S0.330.330.030.060.150.40.40.510040.620.52煤粉成分（%）固定碳灰分（14.96）有機(jī)物及揮發(fā)分（10.43）H2OTFeTSCSiO2Al2O3CaOMgOFeOH2O2H2ON2S1001.60.860.5874.617.195.940.490.241.104.464.150.810.430.58表三 元素分配FeMnPS生鐵0.9970.51.0爐渣0.

5、0030.5煤氣0.051.2主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 表4：其他條件焦比kg/t煤比kg/t爐渣堿度直接還原度爐塵kg/t鼓風(fēng)濕度%風(fēng)溫4001501.20.45201.211001.3預(yù)定鋼水成分表三 預(yù)定鐵水成分FeSiMnSPC94.5160.450.30.0280.154.51.4礦石配比的確定燒結(jié)礦：球團(tuán)礦：混合礦=76：10：14 1.5鐵礦石的用量設(shè)生產(chǎn)每噸生鐵所用的復(fù)合礦和石灰石分別為 X , Y 單位 : Kg根據(jù)鐵平衡0.5808X+400×0.1217×0.0505+150×0.1496×0.0572=945.16+945.16×

6、;0.003/0.997+20×0.4851堿度平衡解得：X=1642.5kg Y=14.08kg燒結(jié)礦：1248.3kg 球團(tuán)礦：164.25kg 澳礦：229.95kg1.6渣量和爐渣成分的計(jì)算1、S原燃料帶入的S：1642.5×0.0005+400×0.005+150×0.0058=3.69Kg進(jìn)入生鐵的S : 0.28 Kg進(jìn)入煤氣的S : 3.69 ×0.05=0.18Kg進(jìn)入爐塵的S：20 ×0.0012=0.024 Kg爐渣中的S ： 3.69-0.28-0.18-0.024=3.21 Kg2、FeO Kg3、MnO K

7、g4、SiO2 堿度平衡中的分母 5、CaO 堿度平衡中的分子 6、MgO 1642.5×0.023+14.08×0.0052-20×0.0143+400×0.1217×0.0099+150×0.1496×0.016=38.5 Kg7、Al2O3 1642.5×0.0178+14.08×0.0132+400×0.1217×0.3969+150×0.1496×0.3971-200.0143=57.37 Kg表四 爐渣成分表組元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeO

8、S/2kg132.89110.7557.3738.52.673.661.61347.45%38.2531.8816.5111.080.771.050.461001.7生鐵成分的校對(duì)S=0.028% Si=0.45% Fe=94.516%Mn=2.67×55/71×100/1000=0.21%P=（1642.5×0.0011-20×0.011）×62/142×100/1000=0.07%C=100-0.028-0.45-94.516-0.07-0.21=4.72%2.1物料平衡2.1.1 風(fēng)量的計(jì)算直接還原度rd=0.45 鼓風(fēng)濕度f=

9、1.2%C燃=C焦+C煤-C直-C生鐵-CCH4-C塵進(jìn)入高爐C總=400×0.8563+150×0.7461=454.44Kg CCH4=0.7%C總=454.44×0.007=3.18 Kg C生鐵=1000×4.72%=47.2Kg C直=24/28×4.5+12/55×2.1+0.7×60/62+945.16×0.45×12/56=96.14 C塵=20×0.0162×12/44=0.09 Kg C燃=454.44-3.18-47.2-96.14-0.09=307.83 Kg

10、WO2=0.21×(1-0.012)+0.5×0.012=0.2135 VO2=307.83×22.4/24=287.31 m3 煤粉提供的氧氣=150×0.0415×22.4/32=4.38 m3 鼓風(fēng)VO2=287.31-4.38=282.93 m3 風(fēng)量V風(fēng)=282.93/0.2135=1325.2 m3 鼓風(fēng)重量=1325.2×1.28=1696.26 Kg2.1.2煤氣量的計(jì)算1、CH4 炭生成的CH4=3.18×22.4/12=5.94 m3焦炭揮發(fā)的CH4=400×0.0033×22.4/1

11、6=1.85 m3生成總量=5.94+1.85=7.79 m32、H2 鼓風(fēng)帶入H2=1325.2×0.012=15.9 m3煤粉帶入H2=150×0.0446×22.4/2=74.93 m3焦炭帶入H2=400×0.0006×22.4/2=2.69 m3還原消耗H2=（15.9+74.93+2.69）×0.4=37.41 m3生成CH4 H2=5.94×2=11.88 m3爐頂H2=（15.9+74.93+2.69）×0.6-11.88=44.23 m33、CO2 Fe2O3+COFeO+CO2CO2=(1642

12、.5×0.7295) ×22.4/160=167.75 m3FeO+H2Fe+HO2 rH2=72×44.23×56/（22.4×945.16×72）解得：rH2=0.123FeO+COFe+CO2CO2=945.16×(1-0.45-0.123) ×22.4/56=161.43 m3石灰石分解CO2=14.08×0.4346×22.4/44=3.12 m3焦炭帶入CO2=400×0.0033×22.4/44=0.67 m3進(jìn)入爐頂CO2=167.75+161.43+3.12

13、+0.67=332.97 m34、CO燃燒生成CO=307.83×22.4/12=574.62 m3直接還原CO=96.14×22.4/12=179.46 m3焦炭揮發(fā)份CO=400×0.0033×22.4/28=1.06 m3間接還原CO=167.75+161.43=329.18 m3爐頂CO=574.62+179.46+1.06-329.18=425.96 m35、N2鼓風(fēng)N2=1325.2×（1-0.012）×0.79=1034.35 m3焦炭帶入N2=400×0.004×22.4/28=1.28 m3煤粉帶

14、入N2=150×0.0043×22.4/28=0.52 m3爐頂帶入N2=1034.35+1.28+0.52=1036.15 m36、爐頂煤氣成分表五 煤氣成分表CH4CON2H2CO2總體積m³7.79425.961036.1544.23332.971847.1%0.2623.0656.092.3918.02100煤氣密度=(0.0026×16+0.2306×28+0.5609×28+0.0239×2+0.1802×44)/22.4=1.35 Kg/m3煤氣重量=1847.1×1.35=2493.59

15、Kg氫還原生成H2O=37.41×18/22.4=30.06 Kg2.1.3 物料平衡表表六 物料平衡表收入項(xiàng)支出項(xiàng)名稱數(shù)量 kg百分比 %名稱數(shù)量 kg百分比 %復(fù)合礦1642.542.08鐵水100025.7石灰石14.080.36爐塵200.51焦炭40010.25水分30.060.77煤粉1503.84煤氣（干）2493.5964.08鼓風(fēng)1696.2643.47爐渣347.458.94總計(jì)3902.84100總計(jì)3891.1100絕對(duì)誤差=3902.84-3891.1=11.74誤差校核：11.74/3902.84.61=0. 29%<0.3%，符合要求。2.2 熱平

16、衡2.2.1 熱收入的計(jì)算一、熱收入 碳氧化：由C氧化生成1m3CO2放熱17869.50KJ 由C氧化生成1m3CO放熱5241.72 KJ Q1=（425.96-1.06）×5241.72+(167.75+161.43) ×17869.50=.84KJ 熱風(fēng)：1100°C的空氣熱容1.4233KJ/ m3°C 1100°C水蒸氣的熱容1.7393 KJ/ m3°C 鼓風(fēng)中98%進(jìn)入熱風(fēng)爐，2%用常溫噴吹煤粉 1325.2×0.98=1298.7 m3 Q2=1298.7×(1-0.012) ×1.42

17、33+1298.7×0.012×1.7343 ×1100=.54 KJ H2氧化放熱： 1 m3 H2氧化成水蒸氣放熱10788.58 Q3=30.06×10788.58=.72KJ成渣熱：1千克氧化鈣和氧化鎂的成渣為1128.60KJ Q4=(0.5346+0.0052) ×14.08×1128.60=8577.79KJ礦帶入物理熱：25°C爐料的熱容為0.6897KJ/ Kg°C Q5=1642.5×0.6897×25=28320.81KJ熱收入Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=.84+.5

18、4+.72+8577.79+28320.81 =.7 KJ二、熱支出 1.氧化物的分解 鐵氧化物分解 FeO Fe3O4 80% 2FeO.SiO2 20% 以2FeO.SiO2存在的 FeOFeO=1248.3×0.095×0.2+400×0.1217×0.0616+150×0.1496×0.0735= 28.37Kg 以Fe3O4存在的FeO FeO=1248.3×0.095×0.8+164.25×01752=123.65Kg 以Fe3O4存在的Fe2O3 Fe2O3=123.65×160/

19、72=274.77Kg 則Fe3O4=123.65+274.77=398.42Kg 游離的Fe2O3=1642.5×0.7295-274.77=923.44 Kg 分解1Kg以2FeO.SiO2狀態(tài)存在的FeO消耗408.52 KJ 分解1Kg Fe3O4消耗4791.78KJ 分解1Kg Fe2O3消耗5144.28 KJ 鐵氧化物耗熱G= 28.37×4068.52+398.42×4791.78+923.44×5144.28 =.82 KJ其他氧化物 MnO分解1Kg Mn耗熱7350.53 KJ 由SiO2分解出1KgSi耗熱31028.14KJ

20、由3CaO.P2O5分解出1KgP耗熱35697.26KJ 其他氧化物分解吸熱 G=2.1×7350.53+4.5×31028.14+0.7×35697.26=.83KJ Q1=.82+.83=.65KJ2.脫硫吸熱 CaO.脫硫耗熱5392.20 KJ/ Kg MgO.脫硫耗熱8025.60 KJ/ Kg MnO脫硫耗熱6249.10 KJ/ Kg FeO .脫硫耗熱5496.70 KJ/ Kg 平均耗熱=6290.90 KJ/ Kg 脫硫吸熱Q2=(3.21+0.18) ×6290.90=19061.43KJ3.碳酸鹽分解吸熱CaCO3分解1Kg C

21、aO吸熱4037.88 KJMgCO3分解1Kg MgO吸熱2482.92 KJ碳酸鹽分解吸熱Q3=14.08×0.5346×4037.88+14.08×0.0052×2482.92=30575.59KJ4.水分分解吸熱分解1m3水蒸氣吸熱10788.58KJQ4=1325.2×0.012×10788.58=.31KJ5.煤粉分解吸熱分解1Kg煤粉吸熱836KJQ5=150×836=KJ6.游離水蒸發(fā)吸熱主要是焦炭帶入1KgH2O是由0°C升高到100°C吸熱418KJ1Kg 1000°C H2

22、O變成100°C水蒸氣吸熱2257.2KJQ6=400×（0.04+1）×0.04×（418+2257.2）=37977.80KJ7.鐵水帶走1Kg1450°C鐵水帶走熱量1237.28KJQ7=1000×1237.28=KJ8.爐渣帶走1Kg1500°C鐵水帶走熱量1851.74KJQ8=347.45×1851.74=.06KJ9.煤氣帶走 200°C煤氣帶走的熱量 N2 CO CO2 H2 CH4 H2O 熱容 1.3104 1.3104 1.7844 1.2996 1.8166 1.5086干燥氣熱

23、容=0.0026×1.8166+0.2306×1.3104+0.5609×1.3104+0.1802×1.7844+0.0239×1.2996=1.46KJ/ m3°C干燥氣帶走熱量=1847.1×1.46×（200-0）=.53KJ煤氣中水分帶走熱量=（400×0.04×22.4/18）×（200-100）×15.086+28.93×（200-0）×1.5086=38766.66KJ爐塵帶走熱量 爐塵熱容0.836 KJ/ Kg=20×0.83

24、6×（200-0）=3344KJQ9=.53+12610.55+3344=.08KJ10.熱損失Q10=熱收入-（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9）=.7-(.65+19061.43+30575.59+.31+37977.8+.06+.08)=.78 KJ表七 熱平衡表熱收入熱支出名稱數(shù)量 kJ%名稱數(shù)量 kJ%碳素氧化放熱.8477.16氧化物分解.6564.29鼓風(fēng)帶入熱.5419.4脫硫吸熱19061.430.18氫氧化放熱.723.09水分解.311.63成渣熱8577.790.08游離水蒸發(fā)37977.800.36爐料物理熱28320.810.27鐵水帶

25、走11.77爐渣帶走.066.13噴吹物分解1.19碳酸鹽分解30575.590.29煤氣帶走.086.7熱損失.785.57總計(jì).7100.00總計(jì).7100.003.高爐本體設(shè)計(jì)3.1高爐總?cè)莘e的確定 設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)制鋼生鐵220萬噸的高爐車間。作業(yè)率為95%。（1） 確定年工作日：365×95%=347天日產(chǎn)量：P總=220×10000/347=6340.06t（2） 定容積：高爐利用系數(shù)v=2.0t/(m³.d)每座高爐日產(chǎn)量：P= P總/1=6340.06t每座高爐容積：Vu=P/v=6340.06/2.0=3170m³3.2 爐型設(shè)計(jì) （1）

26、爐缸直徑（d）：選定冶煉強(qiáng)度I=0.90t/(m³.d)爐缸截面燃燒強(qiáng)度：i燃=1.05t/(m².h)則 d=0.23 =0.23=11.98m 取 d=12m校核：Vu/A=28m設(shè)計(jì)符合要求。（2） 爐缸高度： 渣口高度：hz= 取 h z=1.7m 式中：N晝夜出鐵次數(shù)，10次；鐵鐵水比重，7.1t/ m³；b生鐵波動(dòng)系數(shù)，1.2；C渣口以下爐缸利用系數(shù)，0.55。 風(fēng)口高度：取 K =0.50hf= hz/k=1.7/0.5 =4.15m取 hf=4.1m 風(fēng)口數(shù)目：n=2×(d+2)=2×(12+2)=28取 n=28個(gè) 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺

27、寸：選取a=0.5則爐缸高度：h1= hf+a=4.1+0.5=4.6m(3)死鐵層厚度： 選取h0=2×d=2×1.2=2.4m(4)爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度： 選取 D/d=1.1則 D=1.1×12=13.2m 取 D=13.2m選取 =80°則 h2=(D-d)×tg80°/2 =(13.2-12)×tg80°/2 =3.4m取 h2=3.4m校核：tg=2 h2/(D-d)=2×3.4/(13.2-12)=6 =80°(5)爐喉直徑、爐喉高度的確定：選取 d1/D=0.67則 d1=

28、0.67×13.2=8.85m取 d1=8.9 m選取 h5=1.5m（6）爐身角、爐身高度、爐腰高度：選取 =83º則 h4=(D- d1)×tg/2 =(13.2-8.9)× tg83º/2 =17.51m取 h4=17.5 m校核：tg=2× h4/(D- d1) =2×17.5/(13.2-8.9) =8.14 =83º選取 Hu/D=2.28則 Hu=2.28×13.2=30.09 m取 H =30 m求得：h3=Hu-h1-h2-h4-h5 =30-4.6-3.4-17.5-1.5 =3m(7

29、) 校核爐容：爐缸體積：V1=3.14×12²×4.6/4=520.24 m³爐腹體積：V2= =3.14×3.4×(13.2²+13.2×12+12² )/12 =424.26m³爐腰體積：V3= =3.14×13.2²×3/4 =410.34m³爐身體積：V4= =3.14×17.5×（13.2²+13.2×8.9+8.9²）/12 =1699.41m³ 爐喉體積：V5= =3.14×

30、;8.9²×1.5/4 =93.27 m³高爐容積：Vu= V1+V2+V3+V4+V5 =520.24+424.26+410.34+1699.41+93.27=3147.52 m³誤差： V =（Vu- Vu）/ Vu=（3170-3147.52）×100%/3170=0.7%1%3.3 內(nèi)型尺寸及示意圖4.1高爐砌磚（高鋁磚）1.爐襯設(shè)計(jì)：爐缸、爐底采用全碳磚，風(fēng)口區(qū)以上的爐腹、爐腰采用粘土磚，爐身中下部采用碳化硅磚，爐身上部采用粘土磚，爐喉采用鋼磚護(hù)板，基墩用耐火混凝土，基墩用鋼筋混凝土，選用過渡式爐腰。2.高爐砌磚（高鋁磚）計(jì)算(1)爐

31、腹砌磚 爐腹用高鋁磚，高爐爐腹高度為3400mm，則所需高鋁磚層數(shù)=45層，爐腹內(nèi)襯厚度為345mm，采用G4-G2配合。為設(shè)計(jì)方便，將爐腹分為3段進(jìn)行砌磚計(jì)算，從下往上每段的磚層數(shù)為15層。第1段 圓環(huán)內(nèi)徑d=12000mm。G4：ns=87塊G2：nz=179塊×15G4=87G2=179第2段 根據(jù)砌磚公式=199mm式中：h為磚的厚度=1125mm。第2段內(nèi)徑d2=12000+2=12000+2×199=12398mmG4：ns=87塊G2：nz=187塊×15G4=87G2=187第3段 內(nèi)徑d3=12000+4=12000+4×199=127

32、96mmG4：ns=87塊G2：nz=196塊×15G4=87G2=196爐腹磚的總數(shù)為11640塊。(2). 高爐爐腰砌磚 用高鋁磚爐腰高度為3000mm。則所需高鋁磚層數(shù)為=40層。爐腰內(nèi)襯厚度為345mm，采用G4-G2配合。G4：ns=87塊 G2：nz=204 塊×40G4=87G2=204 爐腰磚的總數(shù)為9735塊。(4) 高爐爐身砌磚 用黏土磚爐身高度為17500 mm，所需黏土磚的層數(shù)為=234層1）爐身下半部 將爐身下半部分為15段，爐身下部爐襯厚度為575mm。第1段 G4：ns=87塊G2： nz=201塊G3=97×5G4=87G1=201

33、G2=201第2段 =46mm G3：ns=97塊 G1：nz=187塊G4=87×5G3=97G2=202G1=187 第3段 G4：ns=87塊 G2：nz=197塊G3=97×5G4=87G1=197G2=197 第4段 G3：ns=97塊 G1：nz=184塊G4=87×5G3=97G2=199G1=184 第5段 G4：ns=87塊 G2：nz=194塊G3=97×5G4=87G1=194G2=194第6段 G3：ns=97塊 G1：nz=180塊G4=87×5G3=97G2=195G1=180第7段 G4：ns=87塊 G2：nz=190塊G3=97×5G4