m3高炉本体设计Word文档下载推荐.docx

1、4）总体上环境负荷沉重，虽然已有一批清洁工厂，但相当多的企业排放无害化的问题尚未解决。在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简单地概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉容。从目前的我国实际状况看，高炉座数必须大大减少，淘汰落后的炼铁生产能力，平均炉容大型化是必然趋势2，6。高炉大型化，有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污染，污染容易集中治理，有利于环保78。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。1.2 攀枝花钒钛磁铁矿特点钒钛磁铁矿（Fe，Ti，V）3O4是一种分布最广泛的

2、含钒矿物，是生产钒的主要工业开采价值矿物原料。一般原矿含V2O512，大于1%以就可以直接作为提钒的原料，也可以通过选矿得到精矿，一般在精矿中V2O5可富集到5以上。然后通过高炉炼铁得到含钒的铁水，再从铁水吹炼出钒渣，使V2O5含量富集到1020，作为提钒的原料。高炉渣中含有大量的钛资源9。“攀枝花”因丰富的钒钛磁铁矿资源而闻名于世，攀枝花钒钛磁铁矿具有储量大、分布集中、开采条件优越、综合利用价值高、选冶难度大等特点10。1）储量大，2008年保有储量为66.67亿吨，最新的勘探结果,潜在贮量可达200亿吨。其中铁储量占全国的20%，伴生的钛、镓、钪、钴、铬等是国家重要的战略资源。钒资源保有储

3、量（以V2O5计）1047.86万吨，占全国储量的63，居世界第三位。钛资源量保有储量（以TiO2计）4.28亿吨，占全国储量的93，居世界第一位。铬（Cr2O3）的保有储量为696万吨；钴（Co）的保有储量为7458万吨；镓（Ga）的保有储量为11.36万吨（仅攀枝花、红格、白马三矿区伴生在表内矿中的镓储量就相当于55个大型镓矿床的储量）。2）经济价值高，攀枝花钒钛磁铁矿除铁为主要矿产外,还共生钛,伴生钒、铬、钪、镓、钴、镍、铂等元素，按现有保有贮量计算，经哜价值高达到78.8万亿元。铁的价值占资源潜在经济总价值的7.61%，钒占3.5%，钛占30.18%，钪占54.53%。1.3 课题设计

4、的内容及意义本课题针对攀枝花钒钛磁铁矿高炉炼铁的特点，特设计一座更适合攀枝花生铁生产需求的高炉，在高炉各方面做一系列的改进，以达到生产、环保、资源利用达到最优化。本课题将设计一座有效容积为2000 m3的高炉，利用含铁量为46.19%的烧结矿和含铁量为57.52%的天然块矿按94%6%的比例混合成混合矿冶炼，设计的高炉冶炼强度为1.10 t/（m3d），焦比为430 kg/t，喷煤比为130 kg/t，冶炼出含铁95.16%、含碳3.99%、含钒0.3%、含钛0.13%的液体生铁。从而达到生产成本降低，节能和达到资源利用最优化的目的。本设计主要包括高炉炼铁工艺计算和高炉本体设计两部分。炼铁工艺

5、计算有配料计算、物料平衡计算。在计算中根据已给出的冶炼条件和原始数据检验配料、物料收支是否达到设计要求。高炉本体设计包括高炉内型尺寸设计、高炉基础设计、高炉炉衬设计计算、高炉冷却设备设计和高炉刚结构的设计计算。通过高炉内型尺寸计算，计算出高炉的内形轮廓。高炉基础的设计中，针对高炉的基墩和基墩进行计算设计。在高炉内衬设计中选用碳砖和高铝砖的综合炉底，其他部位还用到碳化硅砖以及粘土砖。冷却设备设计时采用了光面冷却壁和镶砖冷却壁以及冷却板，从而达到高炉炉壁冷却效果。高炉钢结构设计中，高炉钢结构采用炉体框架式金属结构类型，炉壳设计计算时采用“薄壁”原则。根据以上设计，设计出适合攀枝花钒钛磁铁矿的冶炼特

6、点的高炉本体，使高炉冶炼钒钛磁铁矿达到生产优化、节约资源、提高产品质量、改进落后装备技术、提高高炉利用系数、降低生产成本、长寿、保护环境等目的。2 高炉设计原始数据2.1 矿石原料成分本课题高炉设计计算涉及的矿石种类、各种矿石原料成分见表2.1。 表2.1 原料成分 %TFeFeOFe2O3MnO2MnOCaOMgOSiO2Al2O3P2O5FeS2烧结矿46.198.3257.510.268.373.935.364.430.022天然块矿57.5212.2768.41.171.001.6510.711.520.460.21混合矿46.878.5658.160.070.247.933.795.

7、684.260.0480.013石灰石52.281.341.661.33 续表2.1 % FeSTiO2V2O5SO2烧损（CO2）MnPSVTi0.1711.230.400.200.010.0620.226.742.600.740.110.1610.560.380.230.0210.0656.340.0342.910.0140.0152.2 配矿比烧结矿天然块矿=946。2.3 焦炭成分本课题高炉设计计算使用的焦炭成分见表2.2。 表2.2 焦炭成分 % 固定碳Ck灰分（Ak）（13.46）有机物（1.72）N2H283.836.165.420.870.120.850.270.900.55

8、续表2.2 % 挥发分（0.99）S游离水CO2COCH40.100.650.04100.000.564.502.4 喷吹煤粉成分本课题高炉设计计算高炉的喷吹煤粉成分见表2.3。2.5 生铁成分本课题高炉设计算的生铁成分见表2.4。表2.3 无烟煤成分 %CO2H2O灰 分67.524.324.030.890.410.7911.807.600.610.431.60表2.4 生铁成分 %FeSi95.160.300.133.992.6 元素分配比本课题高炉设计计算的元素分配比见表2.5。 表2.5 元素分配表 %名 称进入炉渣2.050.0078.0030.0099.0099.7进入生铁9815

9、.00700.3进入煤气7.002.7 炉渣碱度R=1.142.8 工艺技术指标本课题高炉设计计算的技术指标如下：炉尘量为18 kg/tFe（包含于机械损失中）；冶炼强度：I=1.10 t/（m3d）；利用系数：u=2.23 t/（m3焦比：K=430 kg/t；喷煤比：M=130 kg/t；风温：t风=1100 ；炉顶温度：t顶=200 ；富氧率：XO2 =2.02%；渣铁比=0.72 t渣/t铁 。3 高炉设计工艺计算3.1 配料计算本课程设计配料计算以冶炼1吨生铁为计算单位。3.1.1 根据铁平衡求铁矿石需求量焦炭带入Fe量=430（560.0085/72+560.0003/88）=2.

10、92 kg煤粉带入Fe量=1300.01656/72=1.62 kg进入炉渣的Fe量=100095.16%2.0/98=19.42 kg（相当于24.97 kgFeO）需要混合矿量：矿石用量= kg/tFe=2062.04 kg3.1.2 根据碱度平衡计算石灰石用量混合矿带入CaO量=2062.047.65%=157.75 kg焦炭矿带入CaO量=4300.87%=3.74 kg煤粉带入CaO量=1300.61%=0.79 kg共带入CaO量=157.75+3.741+0.793=162.28 kg混合矿带入SiO2量=2062.045.49%=113.21 kg焦碳带入SiO2量=4306.

11、16%=26.49 kg煤粉带入SiO2量=13011.80%=15.34 kg共带入SiO2量=113.21+26.49+15.34=155.04 kg还原Si消耗SiO2量=10000.07%60/28=1.5 kg石灰石用量=25.31 kg考虑到机械损失及水分，则每吨生铁的原料实际用量为见表3.1。3.1.3 终渣成分1）总S量=2062.040.065%+4300.55%+1300.79%+28.100.014%=1.34+2.365+1.027+0.004=4.74 kg进入生铁的S量为：4.7415%=0.71 kg进入煤气的S量为：7%=0.33 kg进入炉渣S量=4.740.

12、710.33=3.70 kg表3.1 每吨生铁炉料实际用量干料用量/kg机械损失/%水分/%实际用量/kg2062.0432062.041.03=2123.9025.31125.311.01=25.56焦 炭43024.54301.065=457.95合 计2517.352607.412）终渣中FeO量为：24.97 kg终渣中MnO 量为：0.23%50%71/55=3.06 kg终渣中SiO2 量为：155.041.5+25.311.66%=153.96 kg终渣中CaO量为：162.28+25.3152.28=175.51 kg终渣中Al2O3量为：4.26%+25.311.33%+43

13、05.42%+1307.60%=121.37 kg终渣中MgO量为：3.79%+25.311.34%+4300.12%+1300.43%=79.57 kg终渣中TiO2 量为：10.56%99%=215.57 kg终渣中V2O5量为：0.38%30%=2.35 kg根据以上计算列出终渣成分见表3.2。表3.2 终渣成分成 分S/2R重量/kg153.96121.37175.5179.573.0624.97215.572.351.851.14779.35质量分数/%19.7815.5922.5510.220.393.2127.701003.1.4 生铁成分校核1）含P量为：（2062.040.0

14、21%+25.310.014%+4300.01%62/142）/1000100%=0.04%2）生铁中含S量为：0.07%3）生铁中含Si量为：4）生铁中含Mn量为：3.0655/71100%/1000=0.24%5）生铁中含Fe量为：95.16%6）生铁中含V量为：0.21%70%100%/1000=0.30%7）生铁中含Ti量为：6.34%1%100%/1000=0.13%8）生铁中含C量为：100（95.16+0.07+0.07+0.24+0.13+0.30+0.05）=3.99%通过以上计算最终生铁成分见表3.3。 表3.3 最终生铁成分 3.2 物料平衡计算3.2.1 需要补充的原始

15、条件1）直接还原度rd=0.45；2）鼓风湿度为0%；3）CH4耗碳量为总碳量的1.2%。3.2.2 根据碳平衡计算风量1）风口前燃烧的碳量计算：焦炭带入固定碳量为：83.83%=360.47 kg喷吹煤粉带入碳量为：13067.52%=87.78 kg生成CH4消耗碳量为：（360.47+87.78）1.2%=5.38 kg溶于生铁碳量为：10003.99%=39.9 kg还原Mn消耗碳量为：0.24%12/55=0.52 kg还原Si消耗碳量为：24/28=0.6 kg还原P消耗碳量为：0.04%60/62=0.39 kg还原Fe消耗碳量为：0.4512/56=91.76 kg还原V消耗碳

16、量为：0.30%60/102=1.76 kg还原Ti消耗碳量为：0.13%24/48=0.65 kg忽略CO消耗的碳量，则直接还原共消耗碳Cd量为：Cd=0.52+0.6+0.39+91.76+1.76+0.65=95.68 kg风口前燃烧的碳量Cb可由下式计算1,1116：Cb=CfCCH4CCCd式中：Cf进入的总碳量；CCH4生成CH4消耗的碳量；CC溶入生铁中的碳量。故风口前燃烧的碳量为：Cb=360.47+87.785.3839.995.68=307.29 kgCb 占入炉总碳量=307.29/（360.47+87.78）100%=68.55%2）计算风量：鼓风氧浓度为：0.21（1

17、2.02%）+2.02%=0.226 m3 / m3风口前燃烧碳素所需氧量为：307.2922.4/（212）=286.80 m3煤粉可供给氧量为：（4.03%/32+0.89%/36）22.4=4.39 m3每吨生铁需鼓风量V风为：V风=（286.804.39）/0.226=1249.60 m33.2.3 计算煤气成分及数量1）产生CH4的量：由燃料碳素生成CH4量为：5.3822.4/12=10.04 m3焦炭挥发含的CH4量为：0.10%22.4/16=0.60 m3进入煤气的CH4量为：10.06+0.60=10.66 m32）产生H2的量：煤粉分解出的H2量为：（4.32%+0.89%2/18）22.4/2=64.34 m3焦炭挥发分有机物H2量为：（0.1%+0.9%）22.4/2=48.16 m3入炉总H2量为：64.34+48.16=112.50 m3在喷吹条件下有40%的H2 参加还原反应，则此参加还原反应的H2量为：112.5040%=45 m3生成CH4的H2量为：10.042=20.08 m3进入煤气的H2量为：112.50（45+20.08）=47.42 m33）产生CO2的量：由Fe2