1、摘 要 河北理工大学轻工学院 COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY 毕业设计说明书 设计题目： 设计一座年产 190 炼钢生铁的高炉车间 学生姓名： 学 号 ： 201101232070225 专业班级 ： 11 冶金 2 班 学 部：河北 理工冶金部 指导教师： 2013年 12月 18日 摘 要 摘 要 本设计是根据唐山地区条件设计的一个年产 220 万吨的高炉炼铁车间。整个车间 的平面布置采用半岛式平面布置形式。 设计的高炉有效容积是 1500m3。其中高炉的炉衬设计方法采用的是均衡炉衬的方法，根据不同的冶炼条件砌
2、筑不同的砖。上部采用的砖型有高砖，下部采用的是全碳砖炉底。冷却方式：炉身部分采用板壁结合的方式炉腰部分采用凸台冷却壁；炉缸和炉底采用光面冷却壁和水冷炉底结构。 设计的热风炉采用传统改进型内燃式热风炉。蓄热式和燃烧室在同一炉壳内，中间用隔热墙隔开；采用眼睛型燃烧室。这部分同时包括热风炉各种设备和阀门的选取计算。 上料系统采用的皮带机连续上料，同时增加了皮带的速度和宽度，满足高 炉冶炼的要求。炉顶装料设备采用串罐式无料钟炉顶装料。喷吹系统增加了煤的数量，采用了单管路串罐式直接喷吹。煤气处理设备采用的是湿法除尘设备。 所涉及的计算有高炉和热风炉尺寸的计算、高炉的物料平衡和热平衡计算以及热风炉风机的选
3、择等。 关键词 ：高炉 ； 热风炉 ； 湿法除尘 ； 风机 ； 无钟炉顶Abstract Abstract A blast furnace plant of 3.05 million tons product annual was desigened in the in the paper according to Tangshan area condition. The horizontal layout of the whole plant is peninsula type layout. The dischargeable capacity of the BF in this desi
4、gn is 2200m3.among it, the BF lining adopted equalization lining method and was made of alumina brick and chayote in upper of BF and all carbon brick in the bottom of BF.The cooling methods were batten wall style in shaft, boss-cooling stave in bosh, smooth cooling stave in hearth and water-cooling
5、stave in bottom of hearth. The air-stove was modified tradition style of internal combustion. The checker chamber and combustion chamber were in the same furnace shell and divided by heat insulation wall. And the combustion chamber was eye-style. Furthermore this part of the paper included the selec
6、tion of various equipments and valves. The charging equipment used the belt machine to continuing supplying charge and the belt velocity and width were increased in order to meet the BF melting needs. The furnace roof equipment used string pot style of non-bell furnace roof. Injection system increas
7、ed amount of coal and use single valve line sting pot direct injection. The gas treating system used hydro filter equipment. The computes in the paper have size of BF and air-stave, charge balance, heat balance and fan of air-stave choice, etc. Key word: blast furnace, air-stove, hydro filter, fan,
8、non-bell furnace roof目 录 I 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第一部分 设计说明书 . 2 引 言 . 2 1 绪 论 . 3 1.1 概述 . 3 1.2 高炉生产主要经济技术指标 . 3 1.3 高炉冶炼现状及其发展 . 4 1.4 本设计采用的新技术 . 5 2 高炉车间设计 . 6 2.1 厂址的选择 . 6 2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 . 7 2.3 车间平面布置形式 . 7 3 高炉本体设计 . 8 3.1 高炉数目及总容积的确定 . 8 3.2 炉型设计 . 8 3.3 参数 . 11 3.4 炉衬设计及高炉基础 . 11
9、 3.4.1 高炉炉基的形状及材质 . 11 3.4.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑 . 12 3.5 高炉冷却及钢结构 . 14 3.5.1 炉底冷却型式选择 . 14 3.5.2 高炉各部位冷却设备的选择 . 14 3.5.3 高炉供水量、水压的确定 . 15 3.5.4 风口数目及直径 . 16 3.5.5 铁口 . 17 3.5.6 炉壳及钢结构确定 . 17 4 原料系统 . 18 4.1 焦矿槽容积的确定 . 18 4.1.1 贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定 . 18 4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定 . 19 4.2 槽上、槽下设备及参数的 确定 .
10、19 4.2.1 槽上设备 . 19 4.2.2 槽下设备及参数选择 . 19 4.3 皮带上料机能力的确定 . 19 5 送风系统 . 21 5.1 高炉鼓风机的选择 . 21 5.1.1 高炉入炉风量 . 21 5.1.2 鼓风机风量 . 21 5.1.3 高炉鼓风压力 . 21 5.1.4 鼓风机的选择 . 22 目 录 II 5.2 热风炉 . 22 5.2.1 热风炉座数的确定 . 22 5.2.2 热风炉工艺布置 . 22 5.2.3 热风炉型式的确定 . 22 5.2.4 热风炉主要尺寸的计算 . 22 5.2.5 热风炉设备 . 22 5.2.6 热风炉管道及阀门 . 24 6
11、 炉顶设备 . 27 6.1 炉顶基本结构： . 27 6.2 布料方式 . 27 6.3 基本参数的计算 . 28 7 煤气处理系统 . 29 7.1 荒煤气管道 . 29 7.1.1 导出管 . 29 7.1.2 上升管 . 29 7.1.3 下降管 . 30 7.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定 . 30 7.2.1 粗除尘装置 . 30 7.2.2 半精细除尘装置 . 31 7.2.3 精细除尘装置 . 31 7.2.4 布袋除尘器 . 31 7.2.5 附属设备 . 31 8 渣铁处理系统 . 33 8.1 风口平台及出铁场 . 33 8.2 炉渣处理设备 . 33 8.3 铁
12、水处理设备 . 33 8.3.1 铁水罐车 . 34 8.3.2 铸铁机 . 34 8.3.3 铁水炉外脱硫设备 . 34 8.4 铁沟流咀布置 . 34 8.4.1 渣铁沟的设计 . 34 8.4.2 流咀的设计 . 35 8.5 炉前设备的选择 . 35 8.5.1 开铁口机 . 35 8.5.2 堵铁口泥炮 . 35 8.5.3 堵渣机 . 35 8.5.4 换风口机 . 35 8.5.5 炉前吊车 . 35 9 高炉喷吹煤粉系统 . 36 9.1 煤粉制备系统 . 36 9.1.1 煤粉制备工艺 . 36 9.1.2 煤粉喷吹系统 . 37 9.2 喷吹工艺流程 . 38 第二部分 物
13、料平衡及热平衡计算 . 40 目 录 III 1 原始条件 . 40 1.1 原燃料条件 . 40 1.2 主要技术经济指标 . 40 2 工艺计算 . 42 2.1 配料计算 . 42 2.1.1 原燃料成分的整理 . 42 2.1.2 预定铁 水成分 (%) . 42 2.1.3 原燃料的消耗 . 42 2.1.4 渣量及炉渣成分的计算 . 43 2.1.5 生铁成分的校对 . 44 2.2 物料平衡 . 44 2.2.1 风量的计算 . 44 2.2.2 炉顶煤气成分的计算 . 44 2.2.3 物料平衡表的编制 . 46 2.3 热平衡计算 . 46 2.3.1 热收入的计算 . 46
14、 2.3.2 热支出的计算 . 47 2.3.3 热平衡表的编制 . 48 结 论 . 50 参考文献 . 51 致 谢 . 52 河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 2 第一部分 设计说明书 引 言 进入 21 世纪，国际钢铁工业的共同的时代命题是市场竞争力和可持续发展问题。在走新型工业化道路，落实科学发展观和建设资源节约环境友好型社会的时代背景下，提高质量、经济效益，降低资源、能源消耗，减轻地球环境负荷，走绿色化道路，实现可持续发展，将是我国钢铁工业今后巨大的发展空间。以较少的能源、资源消耗，合理的钢产 量规模，高效的产品，以及较低的地球环境负荷支持我国的工业化过程是我国钢铁工业的历史责
15、任。 钢铁工业是国民经济的重要基础产业之一， “ 对于经济竞争力和国家安全都是至关重要的 ” ，是 “ 国家的经济命脉 ” 。 21 世 纪 ，钢铁工业是 “ 很有魅力的工业 ” ，是世界上最高产、高效和技术先进的工业之一，钢铁产业是一个强大的 、充满活力的经济行业，并以环境友好、成本经济的方式为用户提供高质量的钢材。 21 世纪以来，国际钢铁工业的第二个高速增长期是由发展中国家，特别是中国钢铁工业崛起推动的。本世纪初的 5 年，世界钢产量增加 2.848 亿吨，其 中中国增加量占 78.6%。中国钢铁工业的发展经历了曲折、徘徊和崛起的历史进程。2005 年中国粗钢产量达到 35239 万吨，
16、 2007 年中国粗钢产量又进一步跃升到 4.8亿吨，约占世界粗钢产量的 35%。 这一历史进程是艰辛而丰富多彩的。 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的概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目前我国的实际情况来看，高炉的座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。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、减少污染点，是污染容易集中管理，有利于环境保护。所有这一切都有利于降低钢厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。 根据唐山地区的燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件，设计 290
17、万吨的炼铁生产车间，对唐山及各个地区的许多炼铁厂都具有比较的借鉴作用。因此，本设计的深度和广度都是比较适宜的。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 3 1 绪 论 1.1 概述 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的作用。高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为 燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过炉料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。 为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，
18、耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标，以期达到最佳的生产效益。 1.2 高炉生产主要经济技术指标 （ 1）高炉有效容积利用系数 ( V )： 高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比，即每昼夜1m有效容积的生铁产量。可用下式表示： 有VPv 式中 v -高炉有效容积利用系数，吨铁 /米 3昼夜 ； P -高炉每昼夜的生铁产量，吨铁 /昼夜 ； 有V -高炉有效容积，米3。 V 是高炉冶炼的一个重要指标，本设计 v =2.12 dmt
19、 3/ 。 （ 2）焦比（ K ）： 焦比即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比，即冶炼每吨生铁消耗焦炭量。可用下式表示： PQK K 式中 K -高炉焦比，千克 /吨铁 ； 河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 4 P -高炉每昼夜的生铁产量，吨铁 /昼夜 ； KQ -高炉每昼夜消耗焦炭量，千克 /昼夜 。 焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。当高炉采用喷吹燃料时，计算 时 必须考虑喷吹物的焦炭置换量。 本设计的焦比为 360 tKg/ 。 （ 3） 煤比（ Y ）： 冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计煤比为 150 tKg/ 。 （
20、 4） 冶炼强度（ I ）和燃烧强度（ i ）： 高炉冶炼强度是每昼夜 1 3m 有效容积燃烧的焦炭量 ,即高炉每昼夜焦炭消耗量与 有V 的比值 ,本设计 I =0.95 dmt 3/ 。燃烧强度既每小时每 2m 炉缸 截面积所燃烧的焦炭数量。本设计 i =1.05 dmt 3/ 。 （ 5） 休风率： 休风率即因故休风的休风时间占作业时间的百分数。休风率反映高炉设备维护的水平，先进高炉的休风率小于 1%，实践证明，休风率降低 1%，产量可提高 2%。 （ 6） 生铁合格率： 高炉生产的生铁其化学成分符合国家规定的合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。本设计为 100%。 （ 7） 高炉一
21、代寿命： 高炉从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间称为高炉一代寿命，即相邻 两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为 10 15 年。 （ 8） 生铁成本： 生产 1t 合格生铁所需消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工 等一切费用的总和，单位为元 /t 。 1.3 高炉冶炼现状及其发展 （ 1）现状 近两年来中国生铁产量高速增长 ,同时高炉炼铁技术也取得了较大进步。2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到 392kg/ t， 热风温度达到 1125 ， 喷煤比达到 137kg/ t， 利用系数为 2. 677 t/m3. d。这些指标创造出我国历史最好水平。宝钢 、 武钢、首钢、鞍钢等企业
22、的大高炉生产技术进入成熟发展阶段 ， 炼铁燃料河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 5 比低于 500kg/ t。但是 ,中国炼铁产业集中度低 ， 炼铁企业发展不平 ， 先进与落后共存 。 尚有 6000多万 t/年生产能力属于淘汰之列 ， 造成中国炼铁技术发展不平衡。 （ 2）发展趋势 1） 炉容大型化 2） 生产高效化 精料； 高温化； 高压炉顶操作； 喷吹燃料与富氧鼓风； 提高高炉寿命； 加强二次能源回收。 3）高炉自动化 炉顶装 料自动化； 热风炉操作自动化； 喷煤操作自动化； 炉喉煤气成分温度检测自动化。 4） 工业环保化 含铁含碳粉尘回收利用； 粉尘烟气、工业废水排放达标； 减少高温直接热辐射； 减少噪声污染。 1.4 本设计采用的新技术 （ 1） 无料钟炉顶和皮带上料，布料旋转溜槽可实现多种方式布料。 （ 2） 热风炉采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度提高，隔墙间加耐热钢板防止蓄热室气体短路。 （ 3） 炉前水系统采用过滤法。 （ 4） 炉体冷却采用软水密闭循环系统。 （ 5） 设有余热回收余压发电装置。 （ 6） 设有喷吹煤粉设 备。 （ 7） 采用计算机自动监控系统对炼铁生产各个环节进行监控。
