高炉布袋除尘的mcgs-plc控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)

高炉布袋除尘的mcgs-plc控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

还原铁矿石需要的 还 原 剂和热量由燃料燃烧产生 ， 炼铁的主要燃料是焦炭 ， 为了节省焦炭而使用了喷吹煤粉 、 重油等辅助燃料。 为了使高炉生产获得较好的生产效益 ， 现代高炉几乎全部采用了人造富矿 (烧结矿 、 球团矿 )作为含铁原料 ， 因炉料的特性不同 ，有的高炉 在 冶 炼时还需要加入适量的熔剂 (石灰石 、 白云石等 )。 铁矿石是高炉冶炼的主要原料 ， 其质量的优劣与冶炼进程及技术经济指标有极为密切的关系。 决定铁矿石质量优劣的主要因素是 ： 化学成分 、 物理性质及其冶金性能。 高炉冶炼对铁矿石的要求是 ： 含铁量高 、 脉石少 、 有害杂质少 、 化学成分稳定 、 粒度均匀 、具有良好的还原性及一定的机械强度等性能。 高炉炼铁所需的铁矿石分为天然矿石和人造富矿两种。 天然铁矿石种类较多 ,在自然界中已发现的有 300 余种含铁矿物 ， 目前世界常见的天然铁矿石主要是 4 大类 ： 磁铁矿 (Fe3O4)， 赤铁矿 (Fe2O3)， 褐铁矿 (nFe2O3﹒ mH2O(n=1～ 3,m=1～ 4))， 菱铁矿 (Fe2CO3)。 铁的还原过程 [2] 高炉中的铁氧化物还原为金属铁 ,是高炉内主要的化学反应之一 ， 除铁的还原外 ，还有 Si、 Mn、 P、 Ti、 V、 Cr、 Cu、 Pb、 Zn 等非铁元素的还原 ， 在高炉冶炼中 Fe、 P、Zn 几乎能全部被还原。 高炉中铁的氧化物存在形态有 Fe2O Fe3O FeO 等 ， 但最后都是经过 FeO 的形 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 5 态被还原成金属铁。 高炉内的还原剂是固定碳 、 CO 及 H2。 ① 固定碳还原铁氧化物 炉料中的焦炭从炉顶装入后直到风口区域 ， 它始终以固体 状态存在 ，到 达 风口区才 被鼓入的热风燃烧 ， 生成煤气并产生大量的热 ， 提供高炉冶炼所需要的热量 ， 所以焦炭既是还原剂又是发热剂。 当 温度大于 570℃ 3Fe2O3 + C=2Fe3O4 + CO 128636 kJ （ ） Fe3O4 + C=3FeO + CO 186654 kJ （ ） FeO + C=Fe + CO 152161 kJ （ ） 当 温度小于 570℃ 3Fe2O3 + C=2Fe3O4 + CO 128636 kJ （ ） Fe3O4 + 4C=3Fe + 4CO 64590 kJ （ ） ② CO 还原铁氧化物 高炉煤气中含有大量 CO， 矿石入炉后 ， 在加热温度未超过 900～ 1000℃的高炉中上部 ， 铁氧化物中的氧是被煤气中的 CO 夺取而产生 CO2 的。 当 温度大于 570℃ 3Fe2O3 + CO=2Fe3O4 + CO2 +37130 kJ （ ） Fe3O4 + CO=3FeO + CO2 20888 kJ （ ） FeO + CO=Fe + CO2 +13604 kJ （ ） 当 温度小于 570℃ 3Fe2O3 + CO=2Fe3O4 + CO2 +37130 kJ （ ） Fe3O4 + 4CO=3Fe + 4CO2 +4290 kJ （ ） ③ H2 还原铁氧化物 在不喷吹燃料的高炉中 ， 煤气 中 的含 H2 量为 %～ %。 它主要由鼓风中的水分在风口前高 温分解产生。 在喷吹燃料 (特别是重油 ,天然气 )的高炉 中 ， 煤气含 H2 量显著增加 ， 可达 5%～ 8%。 氢和氧的亲和力很强 ， 所以氢亦是高炉冶炼中的还原剂。 当温度大于 570℃ 3Fe2O3 + H2=2Fe3O4 + H2O +21809 kJ （ ） Fe3O4 + H2=3FeO + H2O 63585 kJ （ ） FeO + H2=Fe + H2O 27711 kJ （ ） 当温度小于 570℃ 3Fe2O3 + H2=2Fe3O4 + H2O +21809 kJ （ ） 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 6 Fe3O4 + 4 H2=3Fe + 4 H2O 148100 kJ （ ） 高炉生产的主要技术指标 [1] 衡量高炉炼铁生产技术水平和经济效果的技术经济指标主要有 ： (1) 高炉有 效容积利用系数 （  ）。 高炉有效 容 积利用系数是指每昼夜每立方米高炉有效容积的生铁产量，即高炉每昼夜的生铁产量 P 与高炉有 效容积 V有 之比 ： v PV 有 (2) 焦比（ K ）。 焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量，即每昼夜的焦炭消耗量 KQ与 每昼夜生铁产量 P 之比： KQK P (3) 煤比（ Y ）。 冶 炼每吨生铁消耗的煤粉称为煤比。 当每昼夜煤粉的消耗量为 YQ 时，则： YQY P (4) 冶炼强度（ I ）。 冶炼强度是每昼夜每立方米高 炉 有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜的焦炭消 耗量 KQ 与有效容积 V有 的比值： KQI V有 (5) 生铁合格率。 化学成分符合国家标准的生铁称为 合 格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。 它是衡量产品质量的指标。 (6) 生铁成本。 生产一吨合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和。 (7) 休风率。 休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。 休风率反映高炉设备维护和操作水平，先进高炉休风率小于 1%，实践证明，休风率降低 1%，产量可提高 2%。 (8) 高炉一代寿命。 高炉一代寿命是指从点火开始到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。 大型高炉一代寿命 为 10 至 15 年。 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 7 第三章 高炉炼铁工艺 高炉炼铁生产是借助高炉本体和其辅助设备来完成的。 高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。 要完成高炉炼铁生产，除高炉本体外，还必须有其他附属系统的配合，其生产工艺流程如 图 所示。 [3] 图 高炉生产工艺流程 1— 高炉； 2— 热风炉； 3— 除尘器； 4— 鼓风机； 5— 渣罐； 6— 铁水罐 ； 7— 布袋除尘器； 8— 贮油罐； 9— 贮煤罐； 10— 烟囱 高炉生产系统工艺流程包括以下几个系统： 高 炉本体、上料设备系统、装料设备系统、送风系统、煤气净化系统、渣铁处理系统、燃料喷吹系统。 高炉本体 高炉本体是炼铁生产的核心部分，它是 一个近似于竖直的圆筒形设备。 它包括高炉的基础、炉壳（钢板焊接而成 ）、炉衬（耐火砖砌筑而成）、炉型（内型）、冷却设备、立柱和 炉 体框架等。 高炉的内部空间叫炉型，它从上到下分为 5 段，即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。 整个冶炼过程是逐步 在 高炉内完成的。 高炉的大小以高炉有效容积表示，高炉有效 容积 和高炉 座 数表明高 炉 车间的规模， 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 8 高炉炉型设计是高炉本体设计的基础。 高炉本体结构 设计的先进、合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条件，也是高炉辅助系统设计和选型的依据。 上料设备系统 上料设备系统包括 贮 矿场、贮矿槽、槽下漏斗、槽下筛分、称量和运料设备、向炉顶供料设备 （有皮带运输上料机和料车上料机之分） ， 其任务是将高炉所需原燃料，按比例通过上料设备运送到炉顶的受料漏斗中。 现代钢铁联合企业中，炼铁原 、 燃料的供应系统以高炉贮矿槽为界分为两部分。 从原燃料进厂到高炉贮矿槽顶属于原料厂管辖范围，它完成原燃料的卸、堆、取、运作业，根据要求还需进行破碎、筛分和混匀作业，起到贮存、处理并供应 原燃料的作用。 从高炉贮矿槽顶到高炉炉顶装料设备属于炼铁厂管辖范围，它负责向高炉按规定的原燃料品种、数量、分批地及时供应。 现代高炉对原燃料供应系统的要求是： (1) 保证连续地、均衡地供应高炉冶炼所需的原燃料，并为进一步强化冶炼留有余地； (2) 在贮运过程中应考虑为改善高炉冶炼所必需的处理环节，如混匀、破碎、筛分等 ， 焦炭在运输过程中应尽量降低破碎率； (3) 由于原燃料的贮运数量大，对大、中型高炉应该尽可能实现机械化和自动化，提高配料、称量的准确度； (4) 原燃料系统各转运环节和落料点都有灰尘产生，应有 通风除尘设施。 装料设备系统 装料设备系统一般分为钟式、钟阀式、无钟式三类，我国多数高炉采用钟式装料设备系统，技术先进的高炉多采用无钟式装料设备系统。 钟式装料设备系统包括受料漏斗、料钟、料斗等。 它的任务是将上料系统运来的炉料，均匀地装入炉内，并使其在炉内合理分布，同时又起 到 密封炉顶、回收煤气的作用。 无论何种炉顶装料设备均应满足以下基本要求： (1) 要适应高炉生产能力； (2) 能满足炉喉合理布料的要求，并能按生产要求进行炉顶调剂； (3) 保证炉顶可靠密封，使高压操作顺利进行； (4) 炉顶设备 结构应力求简单和坚固，制造、运输、安装方便，能抵抗急剧的温度 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 9 变化及高温作用； (5) 易于实现自动化操作。 送风设备系统 送风设备系统包括鼓风机、热风炉、冷风管道、热风管道、热风围管等。 其任务是将鼓风机送来的冷风经热风炉预热之后送入高炉。 热风带入高炉的热量约占总热量的四分之一，目前鼓风温度一般为 1000～ 1200℃，最高可达 1400℃，提高风温是降低焦比的重要手段，也有 的用 增大喷煤量 来提高鼓风温度。 准确选择送风系统鼓风机，合理布置管路系统，阀门工作可靠，热风炉工作效率高，是保证高炉优质、高产、低耗 的重要因素之一。 煤气净化设备系统 煤气 净 化系统包括煤气导出管、上升管、下降管、重力除尘器、布袋除尘 系统 等，其任务是将高炉冶炼产生的含尘量很高的荒煤气进行净化处理，以获得合格的气体燃料。 重力除尘器是高炉煤气除尘系统中应用最广泛的一种粗除尘设备，其除尘原理是煤气经中心导入管后，由于气流突然转向，流速突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重力作用下沉降到除 尘 器底部。 欲达到除尘的目的，煤气在除尘器内的流速必须小于灰尘的沉降速度，而灰尘的沉降速度与灰尘的粒度有关。 荒煤气中灰尘的粒度与原料状况及炉顶压力有关。 除尘器中心导入管可以是直圆筒状，也可以做成喇叭状，中心导入管以下高度取决于贮灰体积，一般应满足 3 天的贮灰量。 除尘器内的灰尘颗粒干燥而细小，排灰时极易飞扬，严重影响劳动条件并污染周围环境，目前多采用螺旋清灰器排灰，改善了清灰条件。 通常，重力除尘器可以除去粒度大于 30 m 的灰尘颗粒，除尘效率可以达到 80%，出口煤气含尘 量 可降低到 2～ 10g/m3,压力 损失较小，一般为 50～ 200Pa。 布袋除尘是 属 过滤除尘，是精细除尘，含尘煤气流通过布袋时，灰尘被截留在纤维体上 ，而气体通过布袋继续运动，从而得到净化 ， 它属于干法除尘，其优点是不用水洗涤，没有水的污染及污水的处理问题，投资较低，但对煤气温度及含水量有较严格的要求。 布袋除尘器主要由箱体、布袋、清灰设备及反吹设备等构成，布袋除尘器箱体由钢板焊制而成，箱体截面为圆筒形或矩形，箱体下部为锥形集灰斗，水平倾斜角应该大于 内蒙古科技大学毕业设计说明书 (毕业论文 ) 10 60176。 ，以便于工作于清灰 状态 时灰尘下滑排出。 集灰斗下部设置清灰器，定期将 积 灰排出。 布袋除尘器的滤袋一般采用玻璃纤维。 目前对布袋除尘器来说，需要解决的主要问题是进一步改进布袋材质，延长布袋使用寿命，准确监测布袋破 损，以及控制进入布袋除尘器的 煤气 温度及湿度。 [4] 渣铁处理系统 渣铁处理系统包括出铁 场 、泥炮、开口机、炉前吊车、铁水罐、铸铁机、堵渣机、水渣池及炉前水力冲渣设施。 其任务是将炉内放出的渣、铁，按要求进行处理。 及时合理地处理好生铁和炉渣是保证高炉按时正常出铁、出渣，确保高炉顺 利运 行，实现高产、优质、低耗和改善环境的重要手段。 高炉生产的铁水主要是供给炼钢，同时还要考虑炼钢设备检修等暂时性生产能力配合不上时，将部分铁水铸成铁块。 生产的铸造生铁一般要铸成铁块，因此铁水处理设备有运送铁水的铁水罐车和铸铁 机两种。 高炉炉渣可以作为水泥原料、隔热材料以及建筑材料等。 高炉炉渣处理方法有炉渣水淬、放干渣及冲渣棉。 目前，国内高炉普遍采用水冲渣处理方法，特殊的情况时采用干渣生产，在炉前直接进行冲渣棉的高炉很少。 喷吹 燃料 系统 喷吹燃料系统包括喷吹物的制备、运输和喷入设备等。 其任务是将按一定要求准备好的燃料喷入炉内。 目前，我国高炉以喷煤为主。 喷煤的喷吹燃料系统有磨煤机、收集罐、贮存罐、喷吹罐、混合器和喷枪。 本系统的任务是将煤进行磨制、收集和计量后从风口均匀稳定地喷入高炉内。 高炉经。