1、 莱芜职业技术学院毕业论文 论文标题： 高炉炼铁 系统 设计 作者 ： 凌宗峰 学校名称 ： 莱芜职业技术学院 专业 ： 冶金技术 年级 ： 07 冶金技术 指导教师 ： 冯博楷 日期 ： 2010.4.1 目录 内容提要与关键词 3 手抄在论文本上，最后再根据内容补填目录，要求手写！ 正文 4 参考文献 58摘 要 本设计要求 建 年产量为 200 万吨生铁的高炉 系统 。 高炉 车间的七大系统：即高炉本体系统、上料系统、渣铁处理系统、喷吹系统、送风系统、 除尘系统和冷却系统都做了较为详细的叙述。 高炉炼铁是获得生铁的主要手段，是钢铁冶金过程中最重要的环节之一，在 国民经济建设中起着举足轻重
2、的作用。高炉是炼铁 的主要设备，本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，在 预设计建造一座年产生铁 200 万吨的高炉炼铁 系统 ，本设计说明书详细的对其进行了高炉设计，其中包括绪论、工艺计 算（包括配料计算、物料平衡和热平衡）、高炉炉型设计、高炉各部位炉衬的选 择、炉体冷却设备的选择、风口及出铁场的设计、原料系统、送风系统、 煤气处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系统等。设计的同时还结合 国内外相同炉容高炉的一些先进的生产操作经验和相关的数据，力争使该设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化，以期达到最佳的生产效益。 关键词： 高炉；炼铁；设计；煤气处理；渣鉄处理； 1 绪论 1.1 概述
3、钢铁是重要的金属材料之一，被广泛应用于各个领域，钢铁生产水平是一个国家发展程度的标志。 现代任何国家是否发达的主要标志是其工业化及自动化的水平，及工业生产在国民经济中所占的比重以及工业的机械化、自动化程度。而劳动生产率是衡量工业化水平极为重要的标志之一。为达到较高的劳动生产率需要大量的机械设备。钢铁工业为 制造各种机械设备提供最基本的材料，属于基础材料工业的范畴。钢铁还可以直接为人民的日常生活服务，如为运输业、建筑业及民用品提供基本材料。故在一定意义上说，一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。到目前为止还看不出，有任何其他材料在可预见的将来，能代替钢铁现有的地位。 一座年产 2
4、00 万吨炼钢铁水的炼铁厂车间的设计首先要进行厂址选择， 根据唐山地区的原燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件，设计年产 200 万吨的炼铁车间对于唐山地区的许多钢铁厂都具有比较好的借鉴作用。因此，本设计的深度和广度都比较适宜，工作量 比 较大。本人查阅的炼铁设计的相关文献，设计思路比较清晰，设计结果对 实际生产具有比较好的指导作用。 1.2 高炉生产主要经济技术指标 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（ v）。高炉有效容积利用系数是指每昼夜、每 1 m3 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=
5、有VP v 是高炉冶炼的一个重要指标， v 愈大，高炉生产率愈高，目前，一般大型高 炉超过 2.0t/(m3 d),一些先进高炉可达 2.22.3 t/(m3 d)。小型高炉的 v 更高 ,100300 m3高炉的利用系数为 2.83.2 t/(m3 d)。 （ 2）焦比（ K）。焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦碳量，即每昼夜焦碳消耗量 Qk 与每昼夜生铁产量 P 之比 K= PQk 焦碳的消耗量约占生铁成本的 30 40，欲降低生铁成本必须力求降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切 相关，一般情况下焦比为 450 500Kg/t,喷吹煤粉可以有效地降低焦比。 （ 3）煤比（ Y）。冶炼每吨生铁消耗的煤
6、粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为 yQ 时，则： Y= PQY 喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同，但气体燃料应以体积（ 3m ）计算。 单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置换比为 0.7 0.9。 （ 4）冶炼强度（ I）。冶炼强度是每昼夜 、每 1 3m 高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量 kQ 与有效容积 有V 的比值： I=有VQK 冶炼强度表示高炉的作业强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产率越大，当前国内外大型高炉一般为 1.05 左右。 （ 5）生铁合格率。化学成分符合国家标准的生铁
7、 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针。 （ 6）生铁成本。生产 1t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，单位为元 /t。 （ 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的水平。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。高炉一代寿命是从点火开炉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 15 年。 判断高炉一代寿命结束的准则主要是高炉生产的经济性和安全性。如果高炉的破损程度已使生产陷入效率
8、低、质量差、成本高、故障多、安全差的境地，就应该考虑停炉大修或改建。衡量高炉炉龄的指标有两条，一是高炉的炉龄，二是一代炉龄内单位容积的产铁量。 1.3 高炉冶炼现状及发展 （ 1）炉容大型化及其空间尺寸的横向发展： （ 2） 精料：精料是改善高炉冶炼的基础，近代高炉冶炼必须将精料列为头等重要措施 ,精料包括提高入炉况品味，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒。 （ 3）提高鼓风温度：提高鼓风温 度可以大幅度降低焦比，特别是在鼓风温度比较低时效果更为显著。 (4)高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气热能及化学能利用，有利于高压操作，为强化冶炼创造条件。
9、（ 5）富养大喷吹：从 60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技术，取代部分焦炭。喷吹得燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与国家和地区的资源条件有关。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟煤和烟煤）为主。 （ 6）电子计算机的应用： 60年代起高炉开始以用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。 高炉冶炼计算机控制的最终目标是 实现总体全部自动化控制，但由于目前冶炼技术水平，还难于实现这一目标。 1.4 本设计采用的新技术 无钟炉顶和皮带上料，旋转溜槽布料可实现多种布料方式。 热风炉炉顶采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度升高。 炉前水渣处理采用过滤法水淬渣。 炉体冷却采用软水
10、闭路循环系统。 余热回收和余压发电。 采用喷煤技术。 采用计算机自动监控系统，对各生产环节进行监控 1.5 高炉辅助设计和生产流程图 高炉及辅助设备如下： 高炉本体 上料系统 送风系统 煤气除尘系统 渣铁处理系统 喷吹燃料系统。 流程图如下： 原料（烧结矿、焦碳、球团矿） 上料系统 喷煤系统 高炉 热风炉 鼓风机 炉渣 生铁 煤气 水渣 渣棉 干渣 铸钢 铸造 除尘 净煤气 燃气厂 水泥材料 绝热材料 建筑铺路材料 热装铸钢 铸造机 炉尘 烧结 2 高炉本体设计 2.1. 总述 高炉包括基础、钢结构、炉衬、冷却设备以及高炉炉型设计等。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
11、车间的规模，高炉炉型设计是高炉本题设计的基础 8。近代高炉炉型向着大型横向发展，目前，世界高炉有效容积最大的是 5580m3 ，高径比 2.0 左右。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造型的依据 9。 2.2 确定年工作日： 347 天 日产量 P 总 = 34710120 4 =3458.2t 2.3 定容积： 选定高炉座数为 2座，利用系数为 : =2.0t/（ m3 d） 每座高炉日产量： P= 2P总 = 23458.2 =1729.1t 每座高炉容积 ： uV =VP = 2.01729.1 =864.6m3 2.4 炉缸尺寸
12、1. 炉缸直径 选定冶炼强度 I=0.95t（ m3d） ;燃烧强度 燃i =1.05 t（ h） ， 则 : d=0.23燃iIVu =0.23 05.1 6.86495.0 =6.43m 取 d=6.4m 校核 AVu=24.646.864=26.88 合理 2. 炉缸高度 1) 渣口高度 hz=227.1 dNcb铁=24.61.71055.0 2.11.1 7 2 927.1 =1.647m 取 hz =1.7m 2) 风口高度 fh = khz = 56.07.1 =3.03m 取 fh =3.0m 3) 风口数目 n=2 (d+2)=2 (6.4+2)=16.8 取 n=18 个 4) 风口结构尺寸 选取 a=0.5m 则 : 5) 炉缸高度 h1=hf+a=3.0+0.5=3.5m 2.5 死铁层厚度 选取 h0=1.5m 2.6 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度 选取 dD =1.10 则 D=1.09 6.4=7.04 取 D=7m 选取 =80 30 则 2h = tan2 dD = tan2 4.67 80 30 =1.76m 取 2h =1.7m 校核 = dDh22 = 4.67 7.12 =5.67 =8002813311
