本科毕业设计-设计一座年产225万吨炼钢的炼铁车间---冶金工程说明书.doc

《本科毕业设计-设计一座年产225万吨炼钢的炼铁车间---冶金工程说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计-设计一座年产225万吨炼钢的炼铁车间---冶金工程说明书.doc（104页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计题目：设计一座年产225万吨炼钢的炼铁车间 学生姓名： 学 号：200915090707 专业班级：09冶金7班 学 部：材料化工部指导教师： 副教授 2013年05月21日摘要摘要本次设计是根据唐山地区原燃料条件设计一的座年产225万吨的炼钢生铁的炼铁车间。整个车间的平面布置采用半岛式平面布置形式。设计的高炉有效容积是1621m3。其中高炉的炉衬设计方法采用的是均衡炉衬的方法，根据不同的冶炼条件砌筑不同的砖。上部采用的砖型有高铝砖和黏土砖，下部采用的是综合炉底砌筑。冷却方

2、式：炉身部位采用板壁结合的方式，炉腰部位用镶砖冷却壁；炉缸和炉底采用光面冷却壁和水冷炉底结构。设计的热风炉采用传统内燃式热风炉。蓄热室和燃烧室在同一炉壳内，中间用隔热墙隔开；采用矩形陶瓷燃烧器。这部分同时包括热风炉各种设备和阀门的选取计算。上料系统采用的是皮带机连续上料，同时增加了皮带的宽度和速度，满足高炉冶炼的要求。炉顶装料设备采用并罐式无料钟炉顶装料。喷吹系统增加了煤的数量，采用了单管路并罐式直接喷吹。煤气处理采用的是干法除尘设备。所涉及的计算有高炉和热风炉尺寸的计算、高炉的物料平衡和热平衡计算以及热风炉风机的选择等。关键词：高炉；热风炉；干法除尘；无钟炉顶；风机AbstractAbstr

3、actA blast furnace plant of 2.25 milliong tons product annual was designed in the paper according to Tanggangs original fuel condition . The horizontal layout of the whole plant is peninsula type layout.The dischargeable capacity of the BF in this design is 1621 m3. among it ,the BF lining adopted e

4、qualization liniing method and was made of alunina brick and clay brick in upper of BF and comprehensive bottom furnace structure. The cooling methods were batten wall style in shaft, brick wall with cooling stave in bosh, smooth cooling stave in hearth and water-cooling stave in bottom of hearth.Th

5、e air-stove was modified tradition style of internal combustion. The checker chamber and combustion chamber were in the same furnace shell and divided by heat insulation wall. And the combustion chamber was rectangular ceramic style. Turthermore this part of the paper included the selection of vario

6、us equipments and valves.The charging equipment used the belt machine to continuing supplying charge and the belt velocity and width were increased in order to meet the BF melting needs. The furnace roof equipment used parallel pot style of “bell-less” furnace Injection systerm increased amount of c

7、oal and use single valve line sting pot direct injection. The gas treating system used dry filter equipment.The computes in the paper have size of BF and air-stave,charge balance, heat balance and fan of air-stave choice, etc.Key word: blast furnace; air-stove; dry filter; non-bell furnace roof; fan

8、III目录目录摘要IAbstractII1 绪论11.1工艺流程11.2高炉生产主要经济技术指标11.3高炉冶炼现状及其发展31.4 本设计采用的新技术42 高炉本体设计52.1 炉型计算52.2 高炉各部位炉衬设计与砌筑92.2.1炉底92.2.2炉缸（h1=3400mmm）152.2.3炉腹、炉腰、炉身182.3高炉冷却设备372.3.1高炉冷却设备372.3.2冷却介质382.3.3炉底冷却型式382.3.5高炉各部位冷却型式412.4高炉钢结构422.4.1炉壳432.4.2高炉本体钢结构452.5高炉基础463 高炉炼铁车间原料供应系统483.1上料机483.1.1皮带机483.1.

9、2贮矿槽的用途：493.1.3贮矿槽493.2槽下运输设备503.3高炉装料设备513.3.1串罐式无钟炉顶513.3.2无钟炉顶的布料方式533.3.3探料装置534 送风系统554.1高炉鼓风机554.1.1高炉冶炼时对鼓风机的要求如下：554.1.2高炉鼓风机工作原理及特性564.1.3高炉鼓风机的选择574.2热风炉584.2.1工作原理594.2.2热风炉的参数594.2.3热风炉阀门614.3高炉送风管路614.3.1热风围管614.3.2送风支管624.3.3直吹管624.3.4风口装置625 高炉煤粉喷吹系统645.1煤粉制备系统645.1.1煤粉制备工艺645.1.2主要设备

10、655.2煤粉喷吹系统675.2.1喷吹方式675.2.2主要设备695.3热烟气系统695.4烟煤喷吹的安全措施696 高炉煤气处理系统716.1煤气除尘设备及原理716.1.1粗除尘设备716.1.2半精细除尘设备736.1.3精细除尘设备746.2脱水器756.3煤气除尘系统附属设备776.3.1粗煤气管道776.3.2煤气遮断阀786.3.3煤气放散阀786.3.4煤气切断阀786.3.5调压阀组787 渣铁处理系统797.1风口平台及出铁场设计797.1.1风口平台及出铁场797.1.2渣铁沟和撇渣器807.1.3摆动流嘴817.2 炉前主要设备817.2.1开铁口机817.2.2堵

11、铁口泥炮827.2.3风口机837.2.4前吊车837.3铁水处理设备837.3.1铁水罐车837.3.2铸铁机837.4 炉渣处理设备838 高炉工艺计算858.1原始数据858.2.配料计算868.2.1渣量及主要成分的计算878.2.2校核生铁成分878.3物料平衡的计算888.3.1风量的计算888.3.2炉顶煤气成分计算888.4热平衡的计算908.4.1热收入项908.4.2 热支出项919 炼铁车间设计949.1高炉座数及容积的确定949.1.1高炉炼铁车间总容积的确定949.1.2高炉座数的确定949.2高炉车间平面布置94结论96参考文献97谢辞991绪论1 绪论1.1工艺流

12、程高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。高炉本体是冶炼生铁的主体设备。炼铁设备除包括高炉本体外，还包括其他附属系统，它们是：供料系统：包括贮矿槽、贮焦槽、称量与筛分等一系列设备，主要任务是及时、准确、稳定的将合格的炉料送往高炉。送风系统：包括鼓风机、热风炉及一系列管道和阀门等，主要任务是连续可靠地供给高炉冶炼所需热风。煤气除尘系统：包括煤气管道、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器等，主要任务是回收高炉煤气，使其能满足用户要求。渣铁处理系统：包括出铁场、开铁口机、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车及水冲渣设备等，主要任务是及时处理高炉排出的渣、铁，保证高炉的正

13、常生产。喷吹燃料系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定地向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗量。1.2高炉生产主要经济技术指标（1）高炉有效容积利用系数()：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1m有效容积的生铁产量。可用下式表示： （1-1）式中 -高炉有效容积利用系数，； -高炉每昼夜的生铁产量，t/d；2 -高炉有效容积，。 是高炉冶炼的一个重要指标，本设计。 （2）焦比（）：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： （1.2）式中 -高炉焦比，kg/t铁； -高炉每

14、昼夜的生铁产量，t/d；-高炉每昼夜消耗焦炭量，千克/昼夜。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，计算时必须考虑喷吹物的焦炭置换量。 本设计的焦比为360kg/t 。（3） 煤比（）：冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计煤比为150kg/t。（4） 冶炼强度（）和燃烧强度（）：高炉冶炼强度是每昼夜1有效容积燃烧的焦炭量,即高炉每昼夜焦炭消耗量与的比值,本设计 =1.00 。燃烧强度既每小时每炉缸截面积所燃烧的焦炭数量。本设计 =1.05 。（5） 休风率：休风率即因故休风的休风时间占作业时间的百分数。休风率反映高炉设备

15、维护的水平，先进高炉的休风率小于1%，实践证明，休风率降低1%，产量可提高2%。（6） 生铁合格率：高炉生产的生铁其化学成分符合国家规定的合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。本设计为100%。（7） 高炉一代寿命：高炉从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间称为高炉一代寿命，即相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015年。（8） 生铁成本：生产1合格生铁所需消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工 等一切费用的总和，单位为元/。1.3高炉冶炼现状及其发展（1）现状近两年来中国生铁产量高速增长,同时高炉炼铁技术也取得了较大进步。2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到392kg/ t

16、，热风温度达到1125，喷煤比达到137kg/ t，利用系数为2. 677 t/m3. d。这些指标创造出我国历史最好水平。宝钢、武钢、首钢、鞍钢等企业的大高炉生产技术进入成熟发展阶段，炼铁燃料比低于500kg/ t。但是,中国炼铁产业集中度低，炼铁企业发展不平，先进与落后共存。尚有6000多万吨生产能力属于淘汰之列，造成中国炼铁技术发展不平衡。（2）发展趋势1） 炉容大型化2） 生产高效化精料；高温化；高压炉顶操作；喷吹燃料与富氧鼓风；提高高炉寿命；加强二次能源回收。3）高炉自动化炉顶装料自动化；热风炉操作自动化；喷煤操作自动化；炉喉煤气成分温度检测自动化。4） 工业环保化含铁含碳粉尘回收利

17、用；粉尘烟气、工业废水排放达标；减少高温直接热辐射；减少噪声污染。1.4 本设计采用的新技术（1）无料钟炉顶和皮带上料，布料旋转溜槽可实现多种方式布料。（2）热风炉采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度提高。（3）炉前水系统采用过滤法。（4）炉体冷却采用软水密闭循环系统。（5）设有喷吹煤粉设备。（6）采用计算机自动监控系统对炼铁生产各个环节进行监控。2高炉本体设计2 高炉本体设计2.1 炉型计算（1）、设计年产制钢生铁225万吨的高炉车间（2）、确定年工作日： 定容积 选定高炉座数是2座，利用系数 每座高炉日产量 每座高炉容积 （3）、炉缸尺寸炉缸直径 选定冶炼强度 ；燃烧强度 则 取d=8

18、.8m 校核 合理炉缸高度 渣口高度 取 风口高度 风口数目 风口结构尺寸 选取 则炉缸高度 死铁层厚度： 选取 （4）、炉腰直径、炉腹角、炉腹高度选取 则 则 校核 (5)、炉喉直径、炉喉高度：选取 则 取选取 (6)、炉身角、炉身高度、炉腰高度选取 则 取 h4=15.00m校核 选取 Hu/D=2.95则 取 Hu=29.5m求得 (7)、校核炉容炉缸体积 炉腹体积 炉腰体积 炉身体积 炉喉体积 高炉容积 (8)、误差 2.2 高炉各部位炉衬设计与砌筑总和分析高炉炉衬的破损机理发现，高温时炉衬破损的根本条件，其次是渣铁液、碱金属的侵蚀，机械冲刷、渗漏、涨缩开裂、磨损等的动力作用也不可忽视

19、，但就主次来说，应着重从传热学来分析，其次也要从化学侵蚀、动力学来研究，才能得到合理的炉衬结构。2.2.1炉底炉底、炉缸承受高温、高压、渣铁液冲刷侵蚀和渗透作用，工作条件十分恶劣。过去很长一段时间，炉底炉缸一直采用高铝砖或粘土砖砌筑，近数十年来大中型高炉已改为采用碳砖砌筑。只有中小型高炉依然采用高铝砖或粘土砖砌筑。此处采用综合炉底结构，插图2.1：图2.2 综合炉底结构它是在风冷管捣层上满铺3层400mm碳砖，上面环形碳砖砌至风口中心线，中心部位砌6层400mm高铝砖，环砌碳砖与中心部位高铝砖相互错台咬合。炉底满铺碳砖有厚缝和薄缝两种连接形式，薄缝连接时，各列砖砌缝不大于1.5mm（此处取1.

20、4mm），各列间的垂直缝和两层间的水平缝不大于2.5mm(此处取2mm)。厚缝连接时，砖缝为3545mm(此处取40mm)，缝中以碳素捣料固定。炉底满铺碳砖侧缝为厚缝连接，端缝为薄缝连接。炉底中心部位的高铝砖砌筑高度必须与周围环形碳砖高度一致，高炉砖与环砌碳砖间的连接为厚缝环砌碳砖与冷却壁之间膨胀缝填以碳素填料。环砌碳砖为混合砌筑，厚度为400毫米。因为炉缸要有一定厚度，以防止烧穿，定铁口水平面处的炉缸厚度为1150mm（230mm2+345mm2）mm=1150mm,而炉底满铺碳砖直径取12760mm。如图2.2：图2.3 炉底满铺碳砖(1) 碳砖满铺部位表2-1砖型块数/每层层数总块数15

21、004004007232161700400400763228160040040012=236210040040022=4312278040040022=4312282040040022=4312另有四块弧形砖(2) 环砌碳砖满铺碳砖以上第一层最好能盖上三块半炉底满铺碳砖，因此其长度一般大于，这里选取1560mm，砖缝取0.5mm。 表2-2砖型abb1c15604002504001560400400400内径所用楔形砖数量 直型砖数量第二层表2-3砖型abb1c17604002504001760400400400内径因为每层碳砖需与高铝砖交错咬砌200mm，所以第二层砌砖长度变为1560+20

22、0=1760mm。所用楔形砖数量 直型砖数量第三、五层同第一层，第四、六层同第二层。(3) 炉底中心部位高铝砖因为高铝砖占空间大小为，每块砖的体积为，所以用高铝砖数量为(4) 死铁层（从下至上）第一层因为死铁层处碳砖要比其下层碳砖长250300mm，这里选取250mm。故3所选砖型为 表2-4砖型abb1c1760+250=20104002504002010400400400内径所用楔形砖数量 直型砖数量第二层表2-5砖型abb1c1810-4002504001810400400400内径所用楔形砖数量 直型砖数量第三层表2-6砖型abb1c16104002504001610400400400

23、内径所用楔形砖数量 直型砖数量第四、五层表2-7砖型abb1c1380-4002504001380400400400内径 即为炉缸内径所用楔形砖数量 直型砖数量2.2.2炉缸（h1=3400mmm）炉缸工作条件与炉底相似，而且装有铁口、渣口、风口。铁口有剧烈的温度波动和机械振动。渣口附近有炉渣的冲刷和侵蚀。风口前边是燃烧带，为高炉内温度最高的区域。碳砖砌到风口以下，采用单环砌筑。在炉缸内表面砌一层高铝砖。风口、渣口和铁口砖衬以碳砖砌筑时，用异型碳砖砌筑。从下至上第一层表2-8砖型abb1c11654002504001165400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第二层表2-9砖型abb1c

24、10954002504001095400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第三层表2-10砖型abb1c917400250400917400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第四层表2-11砖型abb1c792400250400792400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第五层表2-12砖型abb1c668400250400668400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第六层表2-13砖型abb1c544400300400544400400400所用楔形砖数量 直型砖数量第七层表2-14砖型abb1c420350250400420350350400所用楔形砖数量 直型砖数量第

25、八层砌一层200mm厚的高铝砖表2-15砖型abb1c358300150200358300300200所用楔形砖数量 直型砖数量2.2.3炉腹、炉腰、炉身从炉腹到炉身下部的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损，碱金属和锌蒸汽渗透的破坏作用，初渣的化学侵蚀以及由于温度波动所产生的热振动作用。(1) 炉腹开炉厚不久，炉腹部位的炉衬很快被侵蚀掉，之后靠渣皮维持工作，此处选取砌一层345mm厚的高铝砖。炉腹部位砌砖砖缝不应大于1mm。表2-16砖型abb1c3451501107534515015075层数= 。第一层内径 第二层内径 第三层内径 第四层内径 第五层内径 第六层内径 第七层内径 第八层内径 第九

26、层内径 第十层内径 第十一层内径 第十二层内径 第十三层内径 第十四层内径 第十五层内径 第十六层内径 第十七层内径 第十八层内径 第十九层内径 第二十层内径 第二十一层内径 第二十二层内径 第二十三层内径 第二十四层内径 第二十五层内径 第二十六层内径 第二十七层内径 第二十八层内径 第二十九层内径 第三十层内径 第三十一层内径 第三十二层内径 第三十三层内径 第三十四层内径 第三十五层内径 第三十六层内径 第三十七层内径 第三十八层内径 第三十九层表2-17砖型abb1c3451501105034515015050内径 (2) 炉腰炉腰有三种结构形式，即厚壁炉腰、薄壁炉腰、过渡炉腰高炉冶炼

27、过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升，在炉腰与炉腹交界处转弯，对炉腰下部冲刷严重，使这部分炉衬侵蚀较快，使炉腹段上升，径向尺寸亦有扩大，使得设计炉型向操作炉型转化。厚壁炉腰的优点是热损失小，但侵蚀后操作炉型与设计炉型变化大，等于炉腹段向上延伸，对下料不利。径向尺寸侵蚀过多时会造成边缘煤气流的过分发展。薄壁炉腰的热损失大些，但操作炉型与设计炉型近似，可避免厚壁炉腰的缺点。过渡式炉腰结构处于两者之间。故此处选取过渡式炉腰结构。按四层砖错台一次砌筑。共第14层表2-18砖型abb1c3451501107534515015075 第58层表2-19砖型abb1c3731501107537315015075（

28、84.620为炉腰炉腹过渡角） 第912层表2-20砖型abb1c4021501107540215015075 第1316层表2-21砖型abb1c4301501107543015015075 第1720层表2-22砖型abb1c4581501107545815015075 第2124层表2-23砖型abb1c4861501107548615015075 第2528层表2-24砖型abb1c5151501107551515015075 第2932层表2-25砖型abb1c5431501107554315015075 第33层表2-26砖型abb1c4021501104040215015040（

29、与炉身部位同厚） (3) 炉身炉身厚度此处取575mm（未计算环缝），由345+230组成。炉身倾斜部分按三层砖错台一次砌筑。错台宽度上下相邻两层的垂直缝与环缝应错开。炉身下部使用高铝砖，即从第一段到第十四段全用高铝砖砌筑。而炉身上部，考虑到温度的原因，用粘土砖砌筑即可，即从第十五段到二十一段用粘土砖砌筑。从下至上第一段（17台） G-2 188G-6 54G-1 155G-3 97G-1 140G-3 97G-2 198G-6 541011第二段 （8台）第三段 （915台）G-2 180G-6 54G-1 147G-3 97G-1 132G-3 97G-2 190G-6 541011第四段

30、 （16台）G-1 128G-3 97G-2 176G-6 54G-1 143G-3 9721第五段 （1723台）G-2 172G-6 54G-1 139G-3 97G-1 124G-3 97G-2 182G-6 541011第六段 （24台）G-1 120G-3 97G-2 168G-6 54G-1 135G-3 9721第七段 （2531台）G-2 164G-6 54G-1 131G-3 97G-1 116G-3 97G-2 174G-6 541011第八段 （32台）G-1 112G-3 97G-2 160G-6 54G-1 127G-3 9721第九段 （3339台）G-2 156G

31、-6 54G-1 123G-3 97G-1 109G-3 97G-2 166G-6 541011第十段 （40台）G-1 105G-3 97G-2 152G-6 54G-1 119G-3 9721第十一段 （4147台）G-2 148G-6 54G-1 115G-3 97G-1 101G-3 97G-2 158G-6 541011第十二段 （48台）G-1 97G-3 97G-2 144G-6 54G-1 111G-3 9721第十三段 （4955台）G-2 140G-6 54G-1 107G-3 97G-1 93G-3 97G-2 150G-6 541011第十四段 （56台）G-1 89G

32、-3 97G-2 136G-6 54G-1 103G-3 9721第十五段（5761台）G-2 133G-6 54G-1 100G-3 97G-1 86G-3 97G-2 143G-6 5478第十六段（62台） a b b1 cT-1 326 150 - 75T-3 326 150 130 75T-2 383 150 - 75T-6 383 150 120 75G-2 131G-6 54G-1 83G-3 97G-2 131G-6 54G-1 97G-3 97T-1 96T-3 102T-2 116T-6 80T-2 132T-6 80T-1 110T-3 102111第十七段（6367台）

33、G-2 128G-6 54G-1 94G-3 97G-1 80G-3 97G-2 137G-6 5478第十八段（68台）G-2 125G-6 54G-1 77G-3 97G-2 125G-6 54G-1 91G-3 97T-1 90T-3 102T-2 110T-6 80T-2 126T-6 80T-1 104T-3 102111第十九段（6973台）G-2 122G-6 54G-1 88G-3 97G-1 74G-3 97G-2 131G-6 5478第二十段（74台）G-2 119G-6 54G-1 71G-3 97G-2 119G-6 54G-1 9185G-3 97T-1 84T-3

34、 102T-2 104T-6 80T-2 120T-6 80T-1 98T-3 102111第二十一段（7578台）G-2 116G-6 54G-1 83G-3 97G-1 69G-3 97G-2 126G-6 5466砌砖与炉壳间隙为100150mm，此处取130mm，填以水渣-石棉隔热材料。为防止填料下沉，每隔16层砖，砌二层带砖即砖紧靠炉壳砌筑,带砖与炉壳间隙取10mm。(4) 炉喉炉喉衬以炉喉钢砖或条状保护板，厚度取575mm。一般由铸铁、铸钢件制成。在炉喉的钢壳上装有吊挂座，座下装有横的挡板，板之间留20mm间隙，保证保护板受热膨胀时不相互碰挤。炉喉钢砖见图2.3：图2.4 炉喉钢砖

35、2.3高炉冷却设备2.3.1高炉冷却设备是高炉炉体结构的重要组成部分，对炉体寿命可起到如下作用：保护炉壳。在正常工作时，高炉炉壳只能在低于80的温度下长期工作，炉内传出的高温热量由冷却设备带走85%以上，只有约15%的热量通过炉壳散失。对耐火材料的冷却和支撑。在高炉内耐火材料的表面工作温度高达1500左右，如果没有冷却设备，在很短的时间内耐火材料就会被侵蚀或磨损。通过冷却设备的冷却可提高耐火材料的抗侵蚀和抗磨损能力。冷却设备还可以对高炉内衬起支撑作用，增加砌体的稳定性。维持合理的操作炉型。使耐火材料的侵蚀内型线接近操作炉型，对高炉内煤气流的合理分布、炉料的顺行起到良好的作用。当耐火材料大部分或

36、全部被侵蚀掉后，能靠冷却设备上的渣皮继续维持高炉生产。2.3.2冷却介质根据高炉不同部位的工作条件及冷却要求，所用的冷却介质也不同，一般常用的冷却介质有：水、空气和汽水混合物，即水冷、风冷和气化冷却。对冷却介质的要求是：(1)有较大热容量及导热能力；(2)来源广、容易获得、价格低廉；(3)介质本身不会引起冷却设备及高炉的破坏。高炉冷却用冷却介质是水，本设计亦选水。因为水的热容量大、热导率高、便于运输，成本低廉。2.3.3炉底冷却型式大型高炉炉缸直径较大，周围径向冷却壁的冷却，已不足以将炉底中心部位的热量散发出去，如不进行冷却则炉底向下侵蚀严重。因此，大型高炉炉底中心部位要冷却。本设计采用水冷方式，在炉底安放水冷管进行冷却。如图：