设计年产180万吨制钢生铁的炼铁厂(编辑修改稿)

设计年产180万吨制钢生铁的炼铁厂(编辑修改稿)内容摘要：

固定碳 灰分（ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 P2O5 挥发分（ %） 全硫 合计 H2O CO2 CO CH4 H2 N2 100 参数设定 焦比： 350kg/t 煤比： 160kg/t 综合焦比： 350+160 =478kg/t 铁水温度： 1500℃ 炉渣温度： 1550℃ 炉尘吹出量： 18Kg/t 炉顶煤气温度： 200℃ 鼓风温度： 1200℃ 入炉烧结矿温度： 80℃ 直接还原度： 炉渣碱度： 鼓风湿度： % 综合冶炼强度： m3 氢的高炉利用率2Hη： 被利用氢中参加还原 FeO 的质量分数 a： [Si]： % [S]： % C=+ 铁水 103+[Mn][P][Si][S] 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 9 预定生铁成分 表 25 元素在生铁、炉渣与煤气中的分配率 项目 Fe Mn P S V Ti 生铁 炉渣 煤气 假设冶炼一吨生铁烧结矿的用量为 1350kg，球团矿的用量是 150kg，天然矿的用量是 100kg。 生铁中 [Si]=%,[S]=%。 则： （ 1）生铁中 [P]按原料带入全部进入生铁计算，则： [P]= （ 1350 %+150 %+100 %18 %+350 %+160 %） 62/142 1/1000=% （ 2）生铁中 [Mn]按原料带入量的 50%计算，则： [Mn]=（ 1350 %+150 %+100 %18 %） 55/71 50% 1/1000=% （ 3）生铁中的 [C]量为： [C]=（ + 1500 103+ ） /100=% （ 4） 生铁中的 [V]为： [V]=150 102/182 106 （ 5）生铁中的 [Ti]为： [Ti]=（ 1350 %+150 %） 48/80 （ 6）生铁中的 [Fe]为： [Fe]=100（ +++++） /100=% 表 26预定铁水成分 (%) Fe Mn P S Si Ti V C 104 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 10 矿石需求量的计算 焦炭带入的铁量： 350 % 56/72= 煤粉带入的铁量： 160 % 112/160= 炉尘带走的铁量： 18（ 112/160+ 56/72） = 进入渣中的铁量： 设需烧结矿 X kg/t，球团矿固定 150 kg/t，天然矿 Y kg/t。 根据铁平衡 ++=%X+150 %+%Y++„„„„① 碱度平衡 铁水等价带走的 SiO2量 =1000 % 60/28= R=2SiOCaO = 5 4 6 00 6 5 00 4 8 3 6 6 6 5 00 4 7 0 0 2 6 00 0 2 5 0180 6 6 0 6 . 0 0 6 71 5 00 8 7   YX YX „„„„② 由式①②得 X=， Y= 生铁成分校核 （ 1）生铁中含 [P]=( %+150 %+ %18%+350 %+160 %） 62/142 1/1000=% （ 2） 生铁中含 [Mn]= （ %+150 %+ %18%） 55/71 50% 1/1000=% （ 3）生 铁中含 [C]=（ + 1500 103+ ） /100=% （ 4）生铁中含 [V]=150 102/182 106 （ 5）生铁中含 [Ti]=（ %+150 %） 48/80 =% （ 6）生铁中含 [Fe]=100（ +++++） /100=% 表 27 校核后铁水成分 (%) Fe Mn P S Si Ti V C 104 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 11 渣量及炉渣成分计算 ∑ CaO=350 +160 + +150 + = ∑ SiO2=350 +160 + +150 + = ∑ Al2O3=350 +160 + +150 + = ∑ MgO=350 +160 + +150 + = ∑ MnO=( +150 + ) = ∑ FeO= 72/56 ∑ S=350 +160 + +150 + %= ∑ TiO2=( +150 ) = ∑ V2O5=150 = 表 28炉渣的成分 组成 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO TiO2 kg % 组成 V2O5 S ∑ CaO/ SiO2 kg % 100 炉渣性能及脱硫能力的计算 将 SiO CaO、 Al2O MgO看成四元素换算成 100%如下： %SiO2+%CaO+%Al2O3%+MgO=+++= 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 12 换算为 100%后： SiO2: 100/= CaO: 100/= MgO: 100/= Al2O3: 100/= 所以：（ R0`） =(Al2O3)+3(S) ][30][ SSi  = +3 0 .3 8 4 4 7 0 .0 3300 .  = (R0) =CaO+MgO+FeO+MnO =+++ = (R0`)＜ (R0) 所以能保证脱硫 风量计算 （ 1）燃料带入总 C 量 GC 总 =G 焦 C 焦 +G 煤 C 煤 =350 +160 = （ 2）溶入生铁中的 C量 GC 生铁 =1000 = （ 3）生成 CH4的 C量：（燃料带入的总碳量约 有 1%到 %与氢化合成甲烷） GC 甲烷 =1% GC 总 =1% = （ 4）炉尘带走的碳量 GC 炉尘 =18 = （ 5）直接还原消耗的 C 量 锰还原消耗的 C量 =1000 12/55= 磷还原消耗的 C量 =1000 60/62= 硅还原消耗的 C量 =1000 24/28= 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 13 钛还原消耗的 C量 =1000 24/48= 铁直接还原消耗的 C 量 = 12/56 = 故 GC 直 =++++= （ 6）脱硫消耗的 C 量 GC 脱硫 = 12/32= ∴风口前燃烧的碳量 GC 燃 == （ 1） 鼓风中氧的浓度 =21%（ %） + %=% （ 2） 风口前碳燃烧消耗的氧2OV= （ 3） 焦炭带入氧量 =350 （ 4） 煤粉带入氧量 =160 （ 5） 需鼓风供给的氧气体积为 V== 故 V 风 = 炉顶煤气成分及数量计算 （ 1） 甲烷的体积4CHV 由燃料 C生成的 CH4量 = 焦炭挥发分中的 CH4量 =350 煤粉挥 发分中的 CH4量 =160 故4CHV=++= m3 （ 2） 氢的体积2HV 由鼓风中水分分解产生的 H2量 = %= 焦炭水分分解产生的 H2量 =350 焦炭挥发分中的 H2量 =350 煤粉挥发分中的 H2量 =160 煤粉水分分解产生的 H2量 =160 生成甲烷消耗的 H2量 = 2= m3 炉缸煤气中 H2的总量 =++++= 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 14 参加间接还原消耗的 H2量 = = 故2HV== m3 （ 3）二氧化碳的体积2COV 由矿石和煤粉带入的 Fe203 的量 = %+150 %+%+160 %18 %= 参加还原 Fe2O3为 FeO 的氢气量 =（ ） 2/= 由氢还原的 Fe2O3的量 = 160/2= 由 CO 还原的 Fe2O3的量 == 故 CO2还 = CO 还原 FeO 为 Fe 生成 CO2 的量 = (   )焦炭挥发分中的 CO2量 =350 % 煤粉挥发分中的 CO2量 =160 % 故2COV=+++= m3 （ 4）一氧化碳的体积 COV 风口前碳燃烧生成 CO 量 =GC 燃 直接还原生成 CO量 = 焦炭挥发分中的 CO 量 =350 % 煤粉挥发分中的 CO 量 =160 % 间接还原消耗的 CO 量 =+= 故 COV =+++= （ 6） 氮气的体积2NV 鼓风带入的 N2量 =（ %） 79%= m3 焦炭带入的 N2量 =350 % 煤粉带入的 N2量 =160 % 故2NV=++= m3 由以上结果可得煤气成分表，见表 28 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 15 表 29 煤气成分表 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 ∑ m3 % 100 编制物料平衡表 （ 1） 鼓风量的计算 每立方米鼓风的质量为γ 风 γ 风 = %%% ＋）－（＋）－（ =G 风 =V 风 γ 风 = = （ 2） 煤气质量的计算 γ 煤气 = %%%%%  =所以煤气的质量 G 煤气 =V 煤气 γ 煤气 = = （ 3） 煤气中的水分 氢气参加还原生成的水分量 = 2/ 18/2= 则 G OH2= 由以上计算结果编制物料平衡表，见表 29 表 210 物料平衡表 收入项 支出项 组成 质量 /kg 百分数 % 组成 质量 /kg 百分数 % 烧结矿 生铁 1000 球团矿 150 炉渣 天然矿 煤气 焦炭 350 煤气水分 煤粉 160 炉尘 18 鼓风 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 16 总计 100 总计 100 校核误差： %1 8 %1 0 0 6 3 4 6 2 74 . 5 43 6 3 =＜ % 故符合要求 热收入 （ 1）碳素氧化放热 碳素氧化为 CO2放出热量2COQ的计算： 碳素氧化为 CO2的体积为： 氧化2COV = 煤气2COV 挥发2COV ==3 2COQ= 氧化2COV 12/= 12/= 其中： 为 C 氧化为 CO2的反应热 碳素氧化为 CO 放出热量 QCO的计算： 碳素氧化为 CO 的体积为： VCO氧化 =VCO煤气 VCO挥发 == QCO= VCO氧化 12/= 12/= 其中： 为 C氧化为 CO 的反应热 由上述计算可得： QC= QCO2 +QCO=+= （ 2）鼓风带入的热量 Q 风 Q 风 =V 风 (1φ) 空C + V 风 φ OHC2 =（ %） + % = 空C 1200℃下空气的热容量 OHC2 1200℃下水蒸气的热容量 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 17 （ 3） H2氧化成 H2O放出的热量 H2氧化成 H2O放热为 Q 水 = = （ 4） CH4生成热 生产 1kgCH4产生的热量为 4CHQ=4CHV 16/= 16/= kJ （ 5）炉料物理热 Q 物 80℃时烧结矿和球团矿比热容为 kJ/kg Q 物 =（ +150） 80 = kJ 故 Q 收 =++++ = kJ 热支出 （ 1）氧化物分解吸热 Q 氧分 Fe的氧化物分解吸热 GFeO= %+150 %+ %+350 %18 % = kJ 32OFeG= %+150 %+ %+160 %18 % = 入炉矿石中 FeO 一般有 20%到 35%以 2FeO SiO2形态存在（取 20%），其余以 Fe3O4存在。 2SiOFeOG •=GFeO 20%= 20%= 磁FeOG = 80%= 磁32OFeG = 160/72= 游32OFeG = 32OFeG 磁32OFeG == 43FGOe= 磁FeOG + 磁32OFeG=+= 因为 安徽工业大学 炼铁毕业设计说明书 18 2FeO SiO2的分解热为 kJ/kg Fe3O4的分解热为 kJ/kg Fe2O3的分解热为 kJ/kg 故2SiOFeOQ •= = 43OFeQ= = kJ 游32OFeQ = = 故 QFe分 =++= Mn 氧化物分解吸热 由 MnO 分解产生的 1kgMn 吸热 分MnQ =% 1000 =。