年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间(编辑修改稿)

年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间(编辑修改稿)内容摘要：

度大功率制氧机的研制。 本设计采用富氧率为3%。 (4)陶瓷杯复合炉衬技术：陶瓷杯复合炉衬为强化冶炼的大型高炉炉缸、炉底长寿奠定了重要的基础，具有重大的技术经济价值。 该技术采用国产与进口优质耐火材料配合使用，具有施工简便、总体投资省的优势。 该项技术的成功应用，使炉缸热量充沛，炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行，降低燃料消耗，提高铁水温度和铁水质量，大幅度延长高炉寿命，取得了显著的经济效益和社会效益。 本设计采用的技术为炭砖一陶瓷杯复合炉衬结合水冷碳砖炉底结构。 (5)高炉薄壁内衬技术：薄壁内衬优点是，高炉内衬薄，内型稳定。 设计炉型就是生产炉型，高炉在一代寿命里炉型始终处于最佳状态。 因此，高炉操作稳定顺行，产量高 、焦比低 、喷煤效果好；高炉内衬薄，耐材耗量少，节约投资 ；冷却壁取消凸台，节省了水量，冷却壁外部连管简单、整洁 ，便于维护管理 ；煤气利用好，提高了喷煤效果；炉腹、炉腰及炉身中下部采用双层水冷冷却壁或铜冷却壁，实现了高热负荷冷却壁的无过热化，抗高热负荷冲击能力强，冷却壁热面温度低，便于结渣挂渣及渣皮脱落后的快速恢复。 高炉寿命长，采用全铸铁冷却壁的高炉寿命可达12—15年，采用部分铜冷却壁的高炉寿命可达15—20年。 本次设计采用高炉薄壁内衬技术以及镶砖铜冷却壁进行冷却。 (6)电子计算机的应用：60年代起高炉开始应用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。 在高炉上计算机的配置有两种形式。 一种是整个高炉设一台控制机控制全部变量；另一种是几台计算机分别控制原料和热风炉等，由一台热工用计算机集中控制各现场小型计算机，组成计算机网络。 前者计算机台数少，但要求容量大，可靠性好；后者分机工作，有一台出现故障其余仍可照常工作。 高炉冶炼计算机控制的最终目标是实现总体全部自动控制，但由于目前的综合技术水平，还难于实现这一目标。 冶炼数学模型的准确性和完善性是计算机控制的核心。 高精度的测量仪表是计算机控制的关键。 原料性质稳定，执行机构灵敏则是计算机控制的必要的必要条件。 由于以上这些问题尚未达到完美的状态，所以目前高炉冶炼尚未实现闭环控制。 高炉炼铁厂的厂址选择确定厂址要做多方案比较，选择最佳者。 厂址选择的合理与否，不仅影响建设速度和投资，也影响到投产后的产品成本和经济效益，必须十分慎重。 厂址选择应考虑以下因素：（1）要考虑工业布局，有利于经济协作；（2）合理利用地形设计工艺流程，简化工艺，减少运输量，节省投资；（3）尽可能接近产地及消费地点，以减小原料及产品的运输费用；（4）地质条件要好，地层下不能有具有开采价值的矿物，也不能是已开采区；（5）水电资源要丰富，高炉车间要求供水、供电不得间断，供电要双电源；（6）尽量少占良田；（7）厂址要位于居民区主导风向的下风向或侧风向。 本着以上七点原则，本设计将厂址设在安宁市青龙镇。 ,平均海拔1850米，年平均气温15℃。 青龙镇是一个交通便利，气候宜人的现代工业小镇，成昆铁路、昆广铁路复线穿镇而过，比邻安楚高速，安富公路、水青公路环绕之中，距离昆明市60公里、距安宁城区26公里，具有明显的交通运输优势。 此外，隶属中国华电集团公司的昆明二电厂也坐落于青龙镇，在电力供应方面优势明显。 其自然然条件：（1.）本区属于中亚热带半湿润凉东高原季风气候。 冬季空气温暖，降水量少，晴天多，日照充足，气候干燥，霜冻较易出现；夏季空气湿度大，水汽足，降水和云量多，日照较长。 四季如春，冬春干旱，夏秋多雨，因大雨或连续性大雨过程常造成洪涝干旱。 （2.）地震烈度。 按国家地震局地质大队（77）地鉴字第064号文件，地震设计基本烈度按8度设防。 （3.）地形地貌。 第二章 高炉炼铁综合计算高炉炼铁综合计算包括配料计算、物料平衡与热平衡、影响高炉焦比和产量的因素、高炉操作线、理论最低碳比和炼铁能量平衡等。 设计要进行配料计算、物料平衡计算与热平衡计算。 这是设计高炉时或高炉采用新的冶炼条件之前确定各种物料用量、选择各项生产指标和工艺参数的重要依据，更是全面地、定量地分析和评价高炉生产技术经济指标、热能利用及高炉效率的一种有效方法。 原始资料冶炼1t生铁，需要一定数量的矿石、熔剂和燃料（焦炭及喷吹燃料）。 对于炼铁设计的工艺计算，燃料的用量是预先确定的，是已知的量，配料计算的主要任务，就是求出在满足炉渣碱度要求条件下，冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。 计算前下列数据是已知的：，如下表21；（焦炭及喷吹煤粉）用量及它们的成分表2表23；=420kg；煤比M=150kg=CaO/SiO2=、Mn、P、S、V、Ti、C、Si在生铁、炉渣与煤气中的分配率，表24所示；：[Si]，%；[S]， %；[P]， %；[Ti]，%，[V], %，[C]， %；[Mn]，%，[Fe], %。 =，氢的利用率=35%%℃，炉顶温度为200℃表21铁矿石原料成分（%）原料TFeMnSPFeOFe2O3 CaOSiO2TiO2V2O5烧结矿球团矿 块矿 MgOMnOAl2O3P2O5FeSFeS2H2OCO2MeO合计表22煤粉成分表（%）燃料CHONSH2O煤粉 FeOSiO2MgOAl2O3CaOMeO合计 表23焦炭成分表（%）燃料固定碳CaOSiO2MgOAl2O3FeOFeSMeO焦炭 燃料SCO2COCH4H2N2H2O合计物焦炭 表24元素分配率表（%）成分SiTiVMnPSMgFe铁中 渣中 煤气　　　　　 　　 配料计算 铁矿石用量的计算设烧结矿、球团矿的矿石用量分别为x、y（kg），块矿用量为w=100kg。 铁在生铁中的分配率。 表5 矿石主要成分矿石TFeCaOSiO2用量/kg烧结矿TFe(1)CaO(1)SiO2(1)X球团矿TFe(2)CaO(2)SiO2(2)Y块矿TFe(3)CaO(3)SiO2(3)W由于70%的钒进入生铁，则而磷则全部进入生铁中，则根据高炉冶炼的任务和条件，假定生铁中的Si、Ti、Mn、P、S的含量，则铁分方程其中为燃料带入的铁量，在这里不考虑，由上面的公式可得表示冶炼生铁的全部铁量（包括进渣的部分）在扣除第三种矿石以及燃料带入的铁量后的铁量，亦即应由第一、第二种矿石带入的铁量。 碱度方程其中 整理后得到其中用二阶行列式解下列方程组则可得各种矿石用量分别为烧结矿：球团矿：块矿：100kg矿石总用量：生铁成分表（%）FeSiMnPSCTiV∑100炉料带入的各种炉渣组分的数量： 炉渣组成列入表中如下：炉渣组成项目CaOMgOSiO2Al2O3MnOFeOS/2TiO2V2O5∑数量/kg成分/%炉渣实际碱度R=∑CaO/∑SiO2=（与规定碱度相符）炉渣脱硫之硫的分配系数LS=2（S渣/2）/S铁 =2 =查阅15%的Al2O3等熔化温度相图，其中CaO：39%，SiO2：35%，MgO：11%。 图21该炉渣熔化温度为1350℃黏度：温度为1400℃，温度为1500℃由炉渣成分及性能校核可以看出，这种炉渣是能够符合高炉冶炼要求的。 物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。 物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。 物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算做准备。 进行物料衡算应具备以下资料：（1）各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量；（2）生铁成分、炉渣成分和数量；（3）鼓风含氧量及鼓风湿度等。 对于高炉设计的物料衡算，铁的直接还原度指标是依据冶炼条件、矿石性能，按经验选取的，rd选取得是否合适，对物料衡算及后面的热平衡计算影响较大。 这种情况的物料衡算，煤气成分是计算出来的。 这种物料衡算虽然项目较多，计算较为繁琐，只要计算正确，物料平衡误差是比较小的。 鼓风量的计算对于炼铁设计，作物料平衡计算时，应首先计算每吨生铁的鼓风量。 每吨生铁的鼓风量用Vb（m3，一般均为标准立方米）表示，它是由风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的。 由碳素平衡图（图23）可知 （kg/t，下同） 式中 CO——氧化碳量，kg/t； Cda——合金元素还原耗碳，kg/t； CdFe——铁的直接还原耗碳，kg/t。 要计算风口前燃烧碳量，则需先计算式中其他各项碳量，它们的计算是 1）氧化碳量计算 式中,CC为生铁渗碳量，由生铁成分计算。 CCH4为生成CH4碳量，% ~ %取值计算（本设计不考虑生成CH4耗碳CCH4）；在作炼铁设计时，选定的焦比K是参加炉内冶炼过程的实际数值，进入炉尘的碳量不包括在内。 所以氧化碳量： 2）合金元素还原耗碳Cda的计算 式中 ，，——生铁中相应元素含量，%； Φ ——每吨生铁的石灰石用量，kg； ——石灰石中CO2含量； ——石灰石在高温区分解率； —— 每吨生铁的渣量，kg； ——渣中硫含量。 本设计中未加入石灰石 3）铁直接还原耗碳的计算 （234）式中，为冶炼每吨生铁的还原铁量，kg。 如果高炉冶炼不加废铁，=10 [Fe]；如果加入废铁，则=10 [Fe] – Fe料，其中Fe料为废铁用量，kg/t。 废铁已属金属铁，在高炉内不需还原。 风口前燃烧碳量： 由上面各式可以看出，风口前燃烧的碳量主要取决于燃料比和直接还原度，一般C b约占入炉碳量的70%~80%。 根据风口前碳素燃烧反应2C + O2 = 2CO，由燃烧碳量（Cb）及鼓风的含氧量（O2b），可以计算出1t生铁的鼓风量Vb （m3/t） （235）式中，（m3），在工艺计算中这是个常用的数据。 鼓风含氧量可按下式计算： 式中 ——鼓风湿度，用体积小数表示； ——1 m3鼓风中兑入的富氧气体量，m3； ——富氧气体氧的纯度。 “(－)就是所谓的富氧率”。 当高炉喷吹燃料时，由于煤粉中常含有少量有机物氧素及水分，在风口区热分解，分解出的氧亦能燃烧碳素。 因此，在精确计算时不能忽略这部分氧的影响，这时鼓风量应按下式计算： （236）式中，为冶炼每吨生铁由煤粉带入的氧量（m3），它的计算是 式中，为煤粉中含氧量；为煤粉水分含量。 所以鼓风量： 过去多以物料重量进行物料衡算，列物料平衡表，这不符合现行规范，应予以改正。 欲求鼓风质量，由上一步骤已求出鼓风体积，只需求出鼓风密度，为标准状况下的鼓风密度（kg/m3），它要由鼓风成分及其分子量去计算。 （kg/m3）则每吨生铁的鼓风质量应为： （kg） （238）（kg） 煤气量的计算1）CH4 CH4的来源有二：一是焦炭挥发分中含有CH4，它和挥发分中其他成分一样，在高炉上部析出进入煤气（不要计入煤粉的CH4）；另一是由高炉中碳素同煤气中氢化合生成。 这后部分CH4数量按生成CH4的碳量计算（现在也有认为没有碳素生成CH。