學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 目錄摘 要I ABSTRACT II 第一章 文獻綜述 1 1 1 概述 1 1 1 1 高爐煉鐵簡史 1 1 1 2 我國高爐煉鐵發展歷程 2 1 1 3 原料和燃料 2 1 1 4 主要技術經濟指標 3 1 2 近代高爐煉鐵技術發展 3 1 3 我國高爐煉鐵技術的發展趨勢 5 1 4 本設計的目的和任務 8 第二章 廠址選擇 9 2 1 廠址選擇一般原則 9 2 2 本設計廠址選擇 10 2 2 1 工業布局及國家政策 10 2 2 2 原料供應及運輸條件 10 2 2 3 勞動力資源優勢 11 2 2 4 廠址的協作條件 11 2 2 5 廠址的工程地質及水文地質條件 11 第三章 工藝流程及主要經濟技術指標的選擇與論證 12 3 1 高爐煉鐵工藝流程 12 3 2 高爐煉鐵主要經濟技術指標 13 第四章 高爐煉鐵綜合計算 15 4 1 高爐配料計算 15 4 1 1 已知條件 15 4 1 2 計算方法與過程 18 4 2 高爐物料平衡計算 21 4 2 1 初始條件 21 4 2 2 風量計算 22 4 2 3 煤氣成分及數量計算 23 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 4 2 4 物料平衡表 25 4 3 高爐熱平衡計算 26 4 3 1 熱平衡計算方法 26 4 3 2 熱平衡計算 27 第五章 高爐本體設計 32 5 1 高爐爐型設計 32 5 1 1 爐型設計要求 33 5 1 2 爐型設計方法 33 5 1 3 爐型設計與計算 34 5 2 高爐爐體設計 37 5 2 1 高爐爐襯結構 37 5 2 2 高爐爐襯耐火材料 37 5 2 3 高爐爐底及爐缸耐火材料 38 5 2 4 爐腹 42 5 2 5 爐腰和爐身 42 5 2 6 爐喉 43 5 3 爐體冷卻設備設計 43 5 3 1 冷卻結構 43 5 3 2 冷卻設備 43 5 4 爐體鋼結構設計 44 5 5 風口 渣口及鐵口設計 44 5 6 爐體附屬設備設計 45 第六章 高爐附屬系統設計 46 6 1 高爐供料系統 46 6 1 1 裝料設備選擇 46 6 1 2 布料方式 47 6 2 爐后供料系統 48 6 2 1 供料系統的形式與布置 48 6 2 2 貯礦槽 貯焦槽及其附屬設備 48 6 2 3 槽下篩分 稱量與運輸 48 6 2 4 上料設備 49 6 3 高爐送風系統 49 6 3 1 高爐鼓風機 49 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 6 3 2 熱風爐設計及附屬設備選擇 54 6 4 高爐噴吹燃料系統 60 6 4 1 煤粉噴吹系統 60 6 4 2 噴煤應注意的問題 61 6 4 3 高爐噴吹新技術發展 62 6 5 高爐煤氣除塵系統 62 6 5 1 布袋全干式煤氣除塵工藝 63 6 5 2 煤氣除塵設備 64 6 5 3 高爐煤氣余壓利用 65 6 6 渣 鐵處理系統 66 6 6 1 風口平臺及出鐵場 66 6 6 2 鐵水處理設備 66 6 6 3 水渣處理工藝 66 6 6 4 鐵鉤流咀布置 68 6 6 5 爐前設備 69 第七章 車間布置設計 70 7 1 設計基本依據 71 7 1 1 常用設計規范和規定 71 7 1 2 設計基礎 72 7 1 3 車間組成 72 7 1 4 車間布置應考慮的問題 72 7 2 車間設計 73 7 2 1 廠房安排 73 7 2 2 廠房層數 74 7 2 3 廠房布置 74 7 2 4 設備布置 75 7 3 安全 衛生及其他問題 77 第八章 生產組織與技術經濟分析 78 8 1 生產組織 78 8 2 技術經濟分析 79 8 2 1 投資估算 79 8 2 2 銷售與利潤 81 第九章 環保與安全 82 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 9 1 生產安全 82 9 1 1 安全生產管理 82 9 1 2 廠房安全 82 9 1 3 防火 防爆與防震 83 9 1 4 機械 電氣 起重和運輸設備安全 84 9 1 5 通風 85 9 1 6 勞動衛生與職業病 86 9 1 7 個人防護用品 86 9 2 環境保護 87 9 2 1 工業噪聲控制 87 9 2 2 環境監測 88 9 2 3 廢棄 廢水回收治理 88 9 2 4 廢渣處理 89 9 2 5 綠化與土地復墾 89 第十章 結論 91 致謝 93 參考文獻 94 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 摘 要 本設計是設計年產 250 萬噸煉鋼生鐵高爐車間 設計中采用了 2900m3的高 爐一座 設計 2 個出鐵口 2 渣口 采用矩形出鐵場 送風系統采用 3 座內燃 式熱風爐 煤氣處理系統采用干式布袋除塵 渣鐵處理系統采用拉薩法水淬渣 RASA 處理 上料系統采用料車上料 設計的主要內容包括煉鐵工藝計算 包括配料計算 物料平衡和熱平衡 高爐爐型設計 高爐各部位爐襯的選擇 爐體冷卻設備的選擇 風口及出鐵場 的設計 原料系統 送風系統 爐頂設備 煤氣處理系統 渣鐵處理系統 高 爐噴吹系統和煉鐵車間的布置等 另外為了更加具有科學性 本設計參考了國 內外的相似高爐的生產經驗和數據 關鍵詞 關鍵詞 煉鋼生鐵 高爐 車間設計 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 ABSTRACT The assignment is the design of the 2 5 million tons annual production capacity of steel making pig iron of blast furnace workshop Used in the design of the one 2900m3 blast furnace four jardine two taphole the use of rectangular field of iron Blast system 3 internal combustion hot stove dust catcher system using dry bag gas precipitator etc Tapping system method of water quenching residue Lhasa RASA to deal The charging system is used in feed cart The design program consists of technological calculation including blast furnace burden calculation material balance calculation and thermal equilibrium calculation the choose of furnace lining and cooling plant the design of furnace lines tuyere and casting house material system roof system gas dispose system iron and slag dispose system fuel injection system and the disposition of plant Besides in order to make the design achieve best the design also consults some advanced produce experience and data from home and abroad similar furnaces Key words Steelmaking pig iron blast furnace workshop design 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 第一章 文獻綜述 鋼鐵是重要的金屬材料之一 廣泛應用于各個領域 因此鋼鐵生產水平是 一個國家工業發展程度的標志之一 工農業生產要大量的機械設備 這些都需 要大量的工業材料 鋼鐵工業為機械制造和工程建設提供最基本的材料 在國 民經濟中占有重要地位 1 1 概述 鋼鐵作為基礎工業材料自身價格相對低廉同時具有以下優點 1 具有較高的強度及韌性 2 容易用于鑄 鍛 切削以及焊接等多種加工方式 可以得到任何結 構 任何形態的工件 3 生產所需資源 鐵礦石 煤炭 石灰石等 儲量豐富 易于開采 生產成本較低 4 鋼鐵生產歷史悠久 積累了大量成熟的生產技術 與其他材料工業 相比 鋼鐵工業規模大 產量高 成本低 所以在一定意義上說 一個國家的鋼鐵工業發展狀況也反映其國民經濟發 展程度 到目前為止 沒有任何材料能夠代替鋼鐵的地位 1 1 1 高爐煉鐵簡史 人類煉鐵歷史悠久 原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的 在土中挖 一坑洞 周圍用石塊堆砌 稱為地爐 以木炭為燃料 利用自然風力進行燃燒 加熱和還原鐵礦石 產品為類似塊狀的海綿鐵 隨著人力 畜力和水力鼓風方 法的出現 產量提高 渣和鐵也比較容易分離 產品質量有所提高 隨著科學 技術的進步 煉鐵工藝逐步得到改進和發展 到近現代工藝技術基本成熟 1709 年歐洲開始用焦炭煉鐵 1776 年高爐應用了蒸汽機帶動的鼓風機 1832 年回收爐頂煤氣 1857 年應用了考貝式熱風爐 逐步形成了近代高爐雛形 19 世紀下半葉 高爐容積逐步擴大 設備結構趨向完善 20 世紀初至 50 年代 美國采用了人造富礦以及高壓爐頂 綜合鼓風技術 為高爐發展奠定了基礎 70 年代盧森堡研制無料鐘裝料設備成功 為進一步擴大爐容和提高爐頂壓力創 造了條件 60 年代初 高爐最大爐容達 2000m3 日產生鐵 4000t 隨著精料 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 超高壓爐頂 高風溫熱風爐 燃料噴吹 富氧 脫濕和計算機控制等技術的發 展 70 年代初爐容增大至 4000 5500m3 日產生鐵 10000t 以上 90 年代初 世界 4000 5500m3 的大型高爐已有約 30 座 高爐最長壽命達 16 年 一代爐役 的單位爐容出鐵量達 10000t m3 1 1 2 我國高爐煉鐵發展歷程 我國近代工業水平低下 鋼鐵冶煉基本處在較原始的狀態 直到晚清洋務 運動時于 1894 年 在中國漢陽鋼鐵廠建成第一座近代高爐 爐容 248m3 此后 我國煉鐵工業發展緩慢 無論生產技術還是產量都與世界平均水平差距巨大 20 世紀 50 年代 中國先后在鞍山 本溪 武漢 包頭等鋼鐵公司設計建成了 容積為 800 1500m3 的高爐 建成了年產 300 萬 t 生鐵規模的煉鐵廠 設計采 用了自熔性燒結礦 篩分整粒 高壓爐頂技術 60 年代采用了燃料噴吹技術 同期 成功地設計了冶煉釩鈦磁鐵礦 渣中含 TiO2 達 25 的大型高爐 年產含 釩生鐵 170 萬 t 規模的煉鐵廠 至 80 年代末已發展為 280 300 萬 t 的生產規 模 70 年代以來 中國先后采用了無料鐘爐頂 高風溫熱風爐 計算機控制 余壓回收和余熱利用等技術 1985 年 中國寶山鋼鐵總廠建成第一座 4000m3 級大型現代化高爐 至 90 年代初 又設計建成了兩座更加先進的 4000m3 級高 爐 形成了年產 1000 萬 t 生鐵規模的大型煉鐵廠 目前中國生鐵產量已經躍居 世界第一 1 1 3 原料和燃料 高爐煉鐵是將鐵礦石 含天然礦和人造富礦 冶煉成生鐵的工序 高爐煉鐵 廠是鋼鐵聯合企業的主要組成部分 也可作為生產生鐵的獨立工廠 主產品為 煉鋼生鐵和鑄造生鐵 鋼鐵聯合企業中的高爐煉鐵廠以生產煉鋼生鐵為主 而 獨立鐵廠一般生產鑄造生鐵 均根據實際需要確定 例如 1980 年日本的鑄造 生鐵占生鐵總產量的 1 75 而美國則為 1 46 高爐煉鐵廠一般包括 高爐 主體設備 高爐鼓風系統 高爐貯礦槽系統 上料系統 爐頂系統 爐體系統 風口平臺出鐵場系統 熱風爐系統 粗煤氣系統 爐渣處理系統 燃料噴吹系 統鐵水等 高爐煉鐵的主要原料包括人造富礦 如燒結礦 球團礦等 和天然鐵礦石 設計中通常以熔劑性燒結礦為主 必要時配入少量球團礦 燒結礦和球團礦用 量占含鐵原料量的 85 即熟料率 以上 直接入爐的天然礦石一般采用富塊礦 輔助原料主要包括熔劑 石灰石 白云石 錳礦 螢石和廢鐵 熔劑應盡量配 入燒結礦中 直接入爐部分只作調劑爐渣成分用 高爐煉鐵的主要燃料是焦炭 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 要求灰分低 13 含硫低 0 6 強度好 M40 76 輔助燃料有煤粉 重油 天然氣等 見高爐燃料噴吹系統設計 可用以取代部分焦炭 也是調節 爐況和增產的手段 1 1 4 主要技術經濟指標 高爐主要技術經濟指標是反映煉鐵廠綜合水平的標志 主要有 1 高爐有效容積利用系數 v 高爐有效容積系數是指每晝夜 每 1m3 高爐有效容積的生鐵產量 即高爐每晝夜的生鐵產量 P 與高爐有效容積 V有之 比 v 是高爐煉鐵的重要指標 v愈大 高爐生產率愈高 目前 一般大型高 爐超過 2 0t m3d 2 焦比 K 焦比是指冶煉每噸生鐵所消耗的焦炭量 即每晝夜焦炭 消耗量 Qk與每晝夜的生鐵產量 P 之比 焦炭的消耗量約占生產成本的 30 40 焦炭價格昂貴 降低焦比可降低生鐵成本 3 燃料比 高爐采用噴吹煤粉 重油或天然氣后 折合每煉一噸生鐵所 消耗的燃料總量 每噸生鐵的噴煤量和噴油量分別稱為煤比和油比 此時燃料 比等于焦比加煤比加油比 根據噴吹的煤和油置換比的不同 分別折合成焦炭 kg 再和焦比相加稱為綜合焦比 燃料比和綜合焦比是判別冶煉一噸生鐵總 燃料消耗量的一個重要指標 5 高爐煉鐵強度 冶煉強度是指高爐每晝夜高爐燃燒的焦炭量 Qk與高 爐容積 V有的比值 是表示高爐強化程度的指標 單位為 t m d 6 休風率 休風率是指休風時間占全年日歷時間的百分數 降低休風 率是高爐增產的重要途徑一般高爐休風率低于 2 7 生鐵合格率 生鐵合格率是指化學成分符合規定要求的生鐵量占全 部生鐵產量的百分數 是評價高爐優質生產的主要指標 8 高爐一代壽命 高爐一代壽命是指從點火開爐到停爐大修之間的冶 煉時間 或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時間 大型高爐一代壽命為 10 15 年 1 2 近代高爐煉鐵技術發展 自 19 世紀中葉起高爐煉鐵發展速度加快 新技術不斷涌現 主要有 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 1 采用精料 19 世紀 40 年代開始生產人造富礦 燒結礦 方團礦和球團 礦等 起初燒結配料中不加熔劑 燒結礦是自然堿度的 到 20 世紀中葉發展 為自熔性燒結礦 進而發展成熔劑性燒結礦 其冶金性能大為改善 高堿度燒 結礦和球團礦成為高爐的主要原料 高爐基本上不再加石灰石 此外 礦石混 勻 整粒 篩分等技術也有很大發展 與此同時焦炭質量也不斷提高 這些 使高爐冶煉指標明顯改善 2 高爐大型化 1860 年以前高爐最大容積為 100 300m 產量 30 50t d 到 19 世紀末容積增大到 500 700 m 產量 400 500t d 進入 20 世紀爐容不斷擴大到 1000 3000 m 到 20 世紀后期容積增大到 4000 5000 m 最大的達 5500 m 日產鐵萬噸以上 3 上部和下部調劑技術 其內涵是對高爐上部調整裝料制度 包括批重 裝料順序 料線 溜槽角位或活動爐喉擋位等 與下部調整送風制度 包括風口 風速 鼓風動能及其他鼓風參數 相結合來獲得高爐內合理的爐料分布和煤氣分 布 以達到爐子穩定順行 煤氣利用率高 焦比低的效果 為便于靈活布料 1970 年盧森堡保爾渥斯公司 Paul Wurth 發明了無鐘爐頂 于 1972 年首次在德 國漢博恩廠應用后迅速推廣 這是爐頂設備的又一次革命 4 高壓操作 以前高爐爐頂壓力為 0 01 0 02MPa 20 世紀中期出現了 高壓 爐頂 操作 初期爐頂壓力提高到 0 07MPa 左右 隨著鼓風機能力加大 和設備制造水平提高 到 20 世紀后期爐頂壓力已達到 0 15 0 25MPa 由于爐 內壓力提高 煤氣速度減慢 使高爐的冶煉強度和利用系數提高了一大步 5 富氧鼓風 為減少煤氣體積 利于爐況順行 提高冶煉強度和產量 20 世紀中葉出現了富氧鼓風技術 即在高爐鼓風中兌入一部分工業氧氣 但由 于風口前火焰溫度的限制 這項技術在 20 世紀 60 年代高爐噴吹燃料技術發展 起來以后 才得到廣泛應用 6 加濕鼓風與脫濕鼓風 為避免大氣濕度波動對高爐冶煉產生不良影響 和防止提高風溫時風口前火焰溫度過高導致爐況不穩定 50 年代一度廣泛應用 加濕鼓風技術 即在鼓風中加入部分水蒸氣 通過調整加入蒸汽的量來控制鼓 風濕度 60 年代起高爐大量噴吹燃料以后 風口前的火焰溫度已不是過高而是 常常不足 于是加濕鼓風逐漸用得少了 反而又出現了脫濕鼓風技術 即將鼓 風中的自然水分脫除到適當水平以保持風口前適當的火焰溫度 同時又使鼓風 濕度保持穩定 7 高風溫技術 隨著原料的改善 噴吹燃料技術的發展 操作水平的提 高 以及熱風爐構造和耐火材料的改進 高爐風溫水平從 20 世紀中期的 500 600 提高到 20 世紀后期的 1100 1350 由于風溫水平大幅度提高 焦比顯著降低了 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 8 噴吹燃料技術 為大量降低高爐焦比 60 年代起普遍采用了從高爐 風口噴吹燃料的技術 噴吹燃料的種類主要有重油 天然氣和煤粉 由于噴重 油和天然氣比噴煤粉設備相對簡單 60 70 年代多數高爐都噴重油和天然氣 只有美國和蘇聯的少數幾座高爐噴煤粉 中國根據自己的資源特點重點發展了 噴煤粉 到 70 年代末全國重點鋼鐵企業已有 40 座高爐噴煤粉 占當時重點鋼 鐵企業高爐總數的 54 8 1966 年首都鋼鐵公司的高爐平均噴煤量達到 159kg t 焦比降到 476kg t 其中 1 號高爐年平均噴煤 225kg t 最好的月份噴 煤量達 279kg t 焦比為 336kg t 創世界噴煤最高紀錄 當時中國噴煤高爐之 廣 噴煤量之多 引起世界矚目 80年代起 由于油價高漲 焦爐老化 煉焦 煤和焦炭短缺 以及環保對焦爐的限制等因素 世界高爐迅速轉向噴煤 到 90 年代噴煤量多的已達到 200kg t 以上 焦比降到 300kg t 以下 9 低硅生鐵冶煉技術 由于降低生鐵含硅量高爐可以降低焦比和提高產 量 同時對轉爐煉鋼也有好處 也由于原料改善 風溫提高和操作水平提高 為降硅創造了條件 20世紀后期煉鋼生鐵含硅量逐步降低 到 20 世紀末 許 多高爐的生鐵含硅量已降到 0 2 0 3 的水平 10 高爐長壽技術 隨著原料質量和操作水平的提高 以及高爐耐火材 料質量的改進 包括碳磚和碳化硅磚等優質耐火材料的應用 和冷卻方法的進步 70 年代以后 高爐壽命顯著延長 到 90 年代已達到 10 15 年 最高達到 20 年 一代爐役單位爐容產鐵量達到 7000 9000t m 高的達到 12000t m 11 自動控制技術 隨著機械化 自動化技術的發展和電子計算機的應 用 高爐的自動控制水平在 20 世紀后 30 年間有很大發展 不僅上料系統 熱 風爐燃燒和換爐 爐前操作等各環節實現了自動化操作 爐內冶煉過程控制也 由于人工智能 專門系統的應用有很大提高 1 3 我國高爐煉鐵技術的發展趨勢 近 10 年來 中國高爐大型化 高效化 現代化 長壽化 清潔化發展進程 加快 煉鐵不僅表現在技術經濟指標的顯著提高 也表現在工藝技術裝備水平 迅速提升 其中有些已經進入了世界先進行列 目前煉鐵技術發展趨勢主要包括 1 在今后較長時期內 高爐煉鐵仍將是生鐵生產的主要手段 由于世界 焦煤儲量短缺 高爐煉鐵技術的發展將在精料的基礎上進一步降低焦比 開發 非焦煤能源的利用 如提高煤粉噴吹量 在降低高爐能耗的同時 發展長壽技 術 開發計算機專家系統 爐容逐步大型化 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 2 直接還原法作為高爐煉鐵法的補充 將在鋼鐵工業發展中占有一定地 位 它可以不用焦炭 而以天然氣 石油 非焦煤等為能源 20 世紀 60 年代 進入工業化階段后 直接還原鐵在特殊鋼和優質鋼的生產中發揮提高產品質量 的特殊作用 3 熔融還原法煉鐵擺脫了高爐法對于昂貴焦炭以及直接還原法對于天然 氣 石油的依賴 縮短了生產工藝流程 減少了環境污染 生產的鐵水適用于 轉爐煉鋼 1989 年南非鋼鐵公司 ISCOR 新建的 30 萬 t a 熔融還原裝置投入生 產 90 年代許多國家籌劃建設熔融還原裝置 預期熔融還原技術將有較大發展 雖然中國高爐煉鐵已達到國際先進水平 但仍要像國外一樣 圍繞著實現高 效化 低燃料比 高爐長壽 以及環保等方面持續進行改進和優化 1 以合理的大型化帶動高效化 在過去的幾年里 中同在高爐大型化方面取得了很大的成績 大于 1000m 的高爐由 2003 年的 58 座發展到現在的 100 余座 而且有多座大于 4000m 的超 大型高爐投產或正在建設 然而 還應當清楚地看到 除了仍存在大量需要政 策淘汰的小于 300m 的高爐外 仍還有約 500 座左右的 300 1000 m 的高爐 這些高爐都面臨著不同程度的大型化問題 在高爐大型化的過程中 各廠需要 針對具體情況 確定合理的高爐容積 一個公認的事實是 大型高爐對入爐原 燃料質量的要求更加嚴格 這與品質不斷下降的鐵礦石和煉焦煤的供應形成尖 銳的矛盾 研究確定適應原燃料條件的最佳高爐容積是一個非常有意義的課題 國外在高爐大型化的過程中 十分重視原有基礎設施的利用 以最大限度地減 少一次性投資 這一點也值得借鑒學習 2 提高富氧率和開發新爐料 富氧是支持高爐高系數和高煤比的必要手段 中國的高爐富氧率普遍很低 平均只有1 左右 且不穩定 應努力提高富氧率 特別是對于大型高爐 充分 利用煉鋼余氧和建設專用的低濃度大型制氧設施是解決問題的有效措施 目前 看來 借鑒北美向高爐中加直接還原鐵 廢鋼的做法尚不具備條件 但隨著國內 廢鋼積蓄量的激增 供應總量的不斷增加 加之進口廢鋼 2007 年 中國冶金行 業消耗了約 7200 萬噸 廢鋼 若干年后 存在著廢鋼作為高爐爐料的可能性 對 于中國來說 將來高爐吃廢鋼還是繼續維持高爐 轉爐這一流程事關鋼鐵行 業的生存 日本的鋼鐵公司和研究單位正在研究的生產含炭鐵礦和由燒結工藝 生產部分還原燒結礦供高爐使用 這為提高高爐生產效率和降低燃料比開辟了 新路 值得關注借鑒 3 提高煤比 降低焦比和燃料比 中國高爐噴煤得到普遍應用 但噴煤水平參次不齊 許多企業在噴吹理念 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 和工藝設備等方面還需要改進 以不斷提高煤比 降低焦比 例如 將噴煤量 作為爐缸熱狀態的最主要調劑手段 頻繁改變煤量限制了煤比的穩定提高 在 噴煤與富氧之間關系上存在爭議 認為低煤比時無需富氧 影響了富氧的使用 和帶來的煤比提高 一些噴吹系統設計不合理 噴吹的穩定性差 各風口的分 配精度低 缺乏必要的連續噴吹保障手段 導致高爐難以接收高煤比 許多噴 槍的材質差 結構簡單 造成經常性燒槍停煤 北美的多種物料噴吹經驗值得 學習借鑒 各廠應根據各自的條件 積極嘗試新的物料噴吹 以期取得更好的 節焦降耗效果 高風溫是提高煤比和直接降低焦比的有效手段 應充分利用鼓 風濕分在控制風口燃燒溫度和爐缸熱狀態方面的作用 減少撤風溫調爐溫的機 率 盡可能維持風溫穩定在最高水平 4 穩定高爐操作 實現長壽 中國在高爐長壽的設計和維護長壽的手段等方面已取得了顯著的成績 一 些大高爐的壽命已達到世界先進水平 需要重視的是高爐操作對長壽的影響 要努力保持穩定操作條件 通過出鐵制度和提高焦炭質量來控制渣鐵流動方式 避免爐缸過度和局部磨損 要避免追求一時的高產指標而帶來對高爐本體和設 備的損害 5 完善監測控制系統 實現高爐的穩定順行 高爐的穩定順行是取得良好操作指標和實現長壽的基礎 而完善的高爐監 測控制系統是實現高爐穩定順行的重要保障 與國外企業相比 中國大多數企 業的原燃料穩定性較差 更需要嚴格的監測控制 如 要提高燒結混合料水分 的測量和控制精度 降低燒結指標和燒結礦質量的變化 要加強對入爐原燃料 成分和性能檢測的頻率 及時發現問題 要重視在料面和爐身的爐料 溫度 氣流分布的測量和控制 避免爐內徑向不均勻現象 要加強對爐缸工作狀態 鼓 風和噴吹參數 風口燃燒狀態 渣鐵液位及流動方式 爐缸磨損 渣鐵溫度和 流量 鐵口深度等 的監測和控制 保證爐缸的工作穩定 在此基礎上 要廣泛 開發應用適合于本廠情況的高爐專家系統 發揮其在保障高爐穩定順行中的作 用 6 優化流程和配置 實現系統節能降耗 中國在高爐流程中的許多技術革新處于世界領先地位 如煤氣干法除塵在 大型高爐的應用 高爐噴煤新技術 各種新型熱風爐系統 多種渣處理技術 以及各種能量回收裝置 這些對系統的節能降耗均已起到積極的作用 然而 應當看到 在整個流程和配置中 還存在許多在節能降耗方面可以改進的方面 包括上述各項技術本身 研究合理的燒結余熱回收流程設計 擴大能量回收的 效率并降低投資 研究煤氣干法除塵的系統運行可靠性問題 應保證煤氣無異 常放散 以及無塵進入熱風爐影響熱風爐壽命問題 研究確定合理的熱風爐結 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 構形式和預熱系統結構 研究制粉和噴吹過程的參數優化 降低噴煤的系統能 耗 對煉鐵系統各高壓電機的變頻節能改造 高爐脫濕鼓風的技術條件和使用 規則 確定適合的燒結煙氣處理流程等 7 控制污染排放 實現達標生產 受多種因素的影響 中國高爐煉鐵在環保方面欠債較多 需要盡快補償和 改進 應全面實施出鐵場的煙塵控制 消除出鐵時的無組織排放 應將工藝控 制和末端治理相結合 對燒結煙氣進行適宜的處理 滿足粉塵和 S02等污染物 排放標準 對尚未納入考核體系的污染物排放 如 N02和二惡英等 應提前做 好應對方案 8 降低鐵鋼比 減少 CO2排放 CO2排放是高爐煉鐵流程生存發展的一個巨大的潛在威脅 有資料顯示 工業的 CO2排放占全球排放的 21 而在工業行業內 鋼鐵工業的排放量占約 15 被認為是最大的排放行業之一 中國巨大的鋼鐵生產規模使這一比例大 幅度上升 因此 極有可能在未來的某一時刻 中國的鋼鐵工業會受到 CO2排 放量的限制 歐洲已開始實施 而行業內部受影響最大的自然是高爐煉鐵 高 爐 轉爐流程的 CO2排放量是 1700kg t 鋼 而廢鋼 電爐流程則是約 400kg t 鋼 二者在能耗方面的差距也是巨大的 因此 鐵鋼比是影響噸鋼 CO2排放量的最主要因素 2007 年 中國的鐵鋼比為是 0 959 假如能按全球 的 0 595 測算 則可少排 CO2約 2 3 億 t 可節約燃料消耗約 1 億 t 如此巨大 的減排和節能潛力始終會引起各方的嚴重關注 因此 無論是從外部 CO2減排 的要求 還是內部鋼鐵行業節能的需要 逐步降低中國的鐵鋼比是發展的必然 趨勢 當然 高爐使用新型爐料 如廢鋼和預還原爐料等 和清潔燃料等 也是 自我完善 增加其自身生存能力的必要手段 深入研究開發各種 CO2減排工藝 和技術也是一項迫切的工作 1 4 本設計的目的和任務 本次設計為年產 250 萬噸煉鋼生鐵的高爐車間設計 要求廣泛查閱相關文 獻并進行全面評述 選擇工藝流程并論證 進行設計計算 繪制圖紙 編寫設 計說明書等 本設計的主要內容包括 文獻綜述 廠址選擇 工藝流程及主要經濟技術 指標的選擇與論證 高爐煉鐵綜合計算 高爐本體設計 高爐附屬系統設計 車間布置設計等部分 另外還有主體設備圖紙 2 張 CAD 圖紙及手繪圖紙各一 張 車間廠房配置圖 2 張 平面圖和立面圖各一張 設備流程圖 1 張 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 第二章 廠址選擇 廠址選擇是指在一定的區域內選擇建廠的地區 并對該廠址選擇方案分析 評價的過程 廠址選擇是工廠建設的重要內容 要考慮到到工業布局的落實 投資的地區分配 經濟結構 生態平衡等問題 還要根據自身特點選擇具體地 點 盡量減少建設投入 2 1 廠址選擇一般原則 1 滿足工業布局 工業建設項目建設地區和建廠地址的選擇 都必須按照全國工業布局 或地區規劃的要求 并考慮各不同工業部門布局的特點 正確處理局部和全局 的關系 工業部門之間的關系 中央工業和地方工業的關系 統籌兼顧 全面 安排 2 符合城市規劃 新建工業企業的廠址若在現有城市范圍內 應符合城市總體規劃布局 的要求 若遠離城市新建企業 一般地說 隨著大中型企業興建而形成一獨立 的工業區或逐步形成一工業城鎮 在選定廠址時要使其符合城鎮的總體規劃 使廠區和居住區的相對位置符合城鎮功能分區的要求 當有條件時 盡可能利 用現有居民點 交通運輸設施和公用工程設施 3 重視節約用地 貫徹執行 十分珍惜和合理利用每寸土地 切實保護耕地 的基本國策 不占或少占良田及經濟效益高的土地 充分利用荒地和劣地 當有條件時 可 結合場地平整余土造田 4 靠近原 燃料基地 落實和充足的資源條件是企業建設的基礎和前提 在資源條件落實的情況 下要使擬建企業廠址靠近原 燃料基地 當有多個原 燃料基地時 宜靠近一 個主要的 這樣 不僅企業有可靠而近便的原 燃料供應 減少運距 節省運 費 而且也減少企業大宗原 燃料運輸對國家運輸網絡的壓力 5 交通運輸方便 方便的交通運輸條件是企業建設和生產所必須的 建設期間要有大量的材 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 料 設備從各地源源不斷的運進 投產之后 不僅有大宗原 燃料運入 而且 有大量的成品運往各地 這就要求所選廠址必須有方便的交通運輸條件 特別 是大型企業 每天的運入和運出量都很大 對這一原則的考慮就顯得特別重要 6 水源電源可靠 要確保企業建設 尤其是投產后的正常生產 可靠的水源和電源是必須條 件 有的企業不僅要求建廠的地區有充足的水量 而且對水質和水溫也有一定 要求 電源也是一樣 不僅要求有足夠的電源 有的企業或企業的重要設備或 設施要求有二路電源同時供電 所以 選廠時 應根據企業對水源和電源的要 求切實落實 水源和電源不僅考慮企業既定規模的用量 且能適應企業發展的 要求 特別是對耗量大的企業 充足可靠的水源 電源是確定企業廠址的關鍵 因素 7 有利保護環境 選擇廠址應考慮保護環境和景觀 廠址不應靠近和影響風景游覽和自 然保護區 不應位于窩風地帶 有污染的企業應遠離居住區并合理利用風向確 定其相互位置 企業應位于地表飲用水源的下游 企業廠址要有利于企業 三 廢 處理及排放 8 有利企業發展 一般的說 企業規模由小到大逐步發展 就是一次設計一次投產的企業 品種增加 產量提高也是必然的 所以選擇廠址時應考慮企業的發展 本著遠 近結合 以近期為主的原則 適當留有發展余地 9 方便企業協作 選擇廠址時 應盡可能同鄰近企業協作 盡量共同利用或部分共同利用交 通運輸設施 如鐵路專用線 編組站 港口碼頭等 公用工程 水 電 動力 設施等 機修及生活福利設施 這些設施與周圍企業協作共建 以節約投資 加快建設速度 2 2 本設計廠址選擇 2 2 1 工業布局及國家政策 建設一座煉鐵廠 對全國的工業布局 一個區或一個城市的合理發展 各 工 業區之間的經濟協調以及農業發展等起著重要的作用 應根據工業布局 大分 散 小集中 多搞小城鎮 的方針來選擇 綜合各方面考慮 所設計的鋼鐵廠選擇 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 在四川省攀枝花市 2 2 2 原料供應及運輸條件 鋼鐵的冶煉是連續性的 物料吞吐量一般較大 攀西地區鐵礦石儲量十分 豐富 釩鈦磁鐵礦世界聞名 目前已探明攀西地區釩鈦磁鐵礦的潛在資源量達 到 194 億噸 保守估算可新增鐵礦石資源量 1 68 億噸 就近建廠對鐵礦資源開 發利用大幅度降低生產成本 冶煉渣富含釩鈦 集中堆放后由釩鈦冶煉企業對 其處理消化 此外 非金屬礦產中 石灰巖 白云巖 硅石 大理巖 石墨 水晶等礦 產資源也很豐富 探明的煤礦儲量達 10 億噸 煤炭品種較全 含磷 硫和灰 分均較低 攀西地區水力資源豐富 附近的金沙江 雅礱江和安寧河水力蘊藏 量達 4003 萬千瓦 約占中國的 6 攀西地區建有長江上游最大的水電站 二 灘水電站 電力供應充沛 具有建立鋼鐵與冶金基地的能源條件 攀枝花市交通運輸比較便利 成昆鐵路經過該市 是云南與四川聯通的門 戶 攀成高速公路已基本建成通車 使其鋼鐵產品能夠便利地運往西南各地 并輻 射全國 2 2 3 勞動力資源優勢 四川省人力資源豐富 一直是我國勞動力輸出大省 攀枝花市依托攀鋼集 團建設逐步發展 具有完善鋼鐵冶煉 加工 機械 建材等加工制造體系 各 類專業技術人員和技工人才儲備豐富 四川省境內數所高校開設有冶金工程專 業 如 重慶大學 攀枝花大學 具有完善的人才培養機制 2 2 4 廠址的協作條件 煉鐵廠選址應與附近企業在生產 運輸 公用設施 綜合利用及生活福利 設施等方面創造協作條件 正確處理企業內部與外部 企業各場地間 當前建 設與遠期發展等各方面的關系 在廠址附近地區鐵礦石 石灰石 白云石 煤 等各種冶煉生產資源豐富 相關工業企業眾多 通運輸條件便利 水電資源充 足 其自然條件和協助條件都很優越 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 2 2 5 廠址的工程地質及水文地質條件 攀枝花市的地震等級為 6 級 廠址地表以下 10 米無地下水層 且土層較 淺 下部是堅硬的巖石層 滿足鋼鐵廠所要求的地理 水文條件 根據上述原則 本設計選擇四川省攀枝花市作為設計建廠地址 第三章 工藝流程及主要經濟技術指標的選擇與論證 3 1 高爐煉鐵工藝流程 高爐煉鐵工藝是是將含鐵原料 燒結礦 球團礦或鐵礦 燃料 焦炭 煤 粉等 及其它輔助原料 石灰石 白云石 錳礦等 按一定比例自高爐爐頂裝 入高爐 并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內鼓入熱風助焦炭燃燒 有的高爐也噴吹煤粉 重油 天然氣等輔助燃料 在高溫下焦炭中的碳同鼓 入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣 原料 燃料隨著爐內熔煉等過程的 進行而下降 在爐料下降和上升的煤氣相遇 先后發生傳熱 還原 熔化 脫 炭作用而生成生鐵 鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的熔劑相結合而成渣 爐 底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐 送往煉鋼廠或鑄造廠 同時產生高爐煤氣 爐 渣兩種副產品 高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成 自渣口排出后 經水淬處理后全部作為水泥生產原料 產生的煤氣從爐頂導出 經除塵后 作為熱風爐 加熱爐 焦爐 鍋爐等的燃料 高爐煉鐵工藝流程見 圖 3 1 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 圖 3 1 高爐煉鐵工藝流程 3 2 高爐煉鐵主要經濟技術指標 1 高爐有效容積利用系數 v 高爐有效容積利用系數即每晝夜生鐵的產量與高爐有效容積之比 即每晝 夜 1m 有效容積的生鐵產量 可用下式表示 有 V P v 式中 高爐有效容積利用系數 t m3 d v 高爐每晝夜的生鐵產量 t dP 高爐有效容積 m3 有 V 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 是高爐冶煉的一個重要指標 有效容積利用系數愈大 高爐生產率愈高 V 目前 一般大型高爐超過 2 0 一些先進高爐可達到 2 2 2 3 小型高爐的更高 100 300m3高爐的利用系數為 2 8 3 2 2 焦比 K 焦比即每晝夜焦炭消耗量與每晝夜生鐵產量之比 即冶煉每噸生鐵消耗焦 炭量 可用下式表示 式中 高爐焦比 kg t K 高爐每晝夜的生鐵產量 t d P 高爐每晝夜消耗焦炭量 kg d K Q 焦比可根據設計采用的原燃料 風溫 設備 操作等條件與實際生產情況 進行全面分析比較和計算確定 當高爐采用噴吹燃料時 計算焦比必須考慮噴 吹物的焦炭置換量 本設計中取 K 450kg t 3 煤比 Y 冶煉每噸生鐵消耗的煤粉為煤比 本設計煤比為 90 kg t 4 冶煉強度 和燃燒強度 Ii 高爐冶煉強度是每晝夜有效容積燃燒的焦炭量 即高爐每晝夜焦炭消耗 3 1m 量與的比值 有 V 本設計 1 1 t m3 d I 燃燒強度 既每小時每平方米爐缸截面積所燃燒的焦炭量 i 本設計 i 28 5t m2 d 5 生鐵合格率 化學成分符合國家標準的生鐵稱為合格生鐵 合格生鐵占總產生鐵量的百 分數為生鐵合格率 它是衡量產品質量的指標 6 生鐵成本 生產一噸合格生鐵所消耗的所有原料 燃料 材料 水電 人工等一切費 用的總和 單位為元 t 7 休風率 休風率是指高爐休風時間占高爐規定作業時間的百分數 先進高爐休風率 小于 1 8 高爐一代壽命 高爐一代壽命是從點火開爐到停爐大修之間的冶煉時間 或是指高爐相鄰 有 V Q I K 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 兩次大修之間的冶煉時間 大型高爐一代壽命為 10 15 年 第四章 高爐煉鐵綜合計算 高爐煉鐵需要的礦石 熔劑和燃料 焦炭及噴吹燃料 的量是有一定規律的 根據原料成分 產品質量要求和冶煉條件不同可以設計出所需的工藝條件 對 于煉鐵設計的工藝計算 燃料的用量是預先確定的 是已知的量 配料計算的 主要任務 就是計算在滿足爐渣堿度要求條件下 冶煉預定成分生鐵所需要的 礦石 熔劑數量 對于生產高爐的工藝計算 各種原料的用量都是已知的 從 整體上說不存在配料計算的問題 但有時需通過配料計算求解礦石的理論出鐵 量 理論渣量等 有時因冶煉條件變化需要作變料計算 1 4 1 高爐配料計算 配料計算的目的 在于根據已知的原料條件和冶煉要求來決定礦石和熔劑 的用量 以配制合適的爐渣成分和獲得合格的生鐵 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 4 1 1 已知條件 4 1 1 1 原始數據整理 生產中原始資料分析常常不完全 或元素分析和化合物分析不相吻合 加 之分析方法不同存在分析誤差 以致各種化學組成之和不等于 100 因此 應 該先確定元素在原料存在的形態 然后進行核算 使總和為 100 換算為 100 方法 可以均衡地擴大或縮小各成分的百分比 調整為 100 或者按照分析誤差允許的范圍 人為的調整為 100 調整幅度不大時 以調整 Al2O3或 MgO 為宜 在各種原料中化合物存在的形態和有關換算 按照下述方法處理 燒結礦 分析的 S P Mn 分別以 FeS P2O5 MnO 形態存在 它們的換算為 S 存在形式為 FeS 換算關系為 w FeS w S 32 88 P 存在形式為 P2O5 換算關系為 w P2O5 w P 62 142 Mn 存在形式為 MnO 換算關系為 w MnO w Mn 55 71 式中的 S P Mn 等元素皆為分析值 百分含量 當要計算 Fe2O3時 需 要從生鐵 TFe 中扣除 FeO 和 FeS 中的 Fe 再進行換算 w Fe2O3 w Fe w FeO w FeS 112 162 72 56 88 56 式中的 Fe FeO 為分析所得燒結礦的全鐵和氧化亞鐵的百分含量 FeS 為換算 所得的硫化亞鐵量 天然礦石中的 S 以 FeS2形態存在 換算式如下 w FeS2 w S 式中 S 為分析所得的百分含量 64 120 4 1 1 2 礦石選配 在使用混合礦石冶煉時 應根據礦石供應量及爐渣成分適當配比選取 此 時 需要注意以下幾點 1 礦石含 P 量不應該超過生鐵允許含 P 量 因考慮 P 全部進入生鐵 故需要依據礦石含量事先預算 若某種礦石冶煉含 P 超標 此種情況下 只能 搭配含 P 更低的礦石冶煉 2 冶煉鑄造鐵時 應該核算生鐵含錳量是否滿足要求 w Mn w Mn 礦 m Fe 鐵 w Fe 礦 Mn 式中 w Mn 生鐵含錳量 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 w Mn 礦 混合礦含錳量 錳的回收率 一般為 0 5 0 6 Mn m Fe 鐵 礦石帶入的生鐵的鐵量 kg t 鐵 w Fe 礦 混合礦含鐵量 3 冶煉錳鐵時 為保證其含錳量 須檢查礦石含鐵量是否大于允許范 圍 w Fe 礦 100 w Mn w C w Si w P 100 w Mn wMn礦 Mn 式中 w Mn w Si w C w P 表示錳鐵中該元素含量 w Mn 礦 錳礦含錳量 w Fe 礦 錳礦允許含鐵量 錳回收率 通常為 0 7 0 82 Mn 4 適當控制堿金屬 2 4 1 1 3 冶煉條件確定 1 根據原料條件 國家標準和行業標準等確定生鐵成分 C P 元素一般操 作不能控制 而 Si Mn S 等元素可以改變操作條件加以控制 2 各種元素在鐵 渣和煤氣中的分配比例 按照經驗和實際生產數據選取 一般可參考表 4 1 選 表 4 1 常見元素分配率 原料原料FeMnPSV 生鐵生鐵0 9980 4001 0000 0680 800 爐渣爐渣0 0020 600 0 850 200 煤氣煤氣 0 082 3 爐渣堿度選擇 堿度主要是取決于爐渣脫硫的要求 此外若冶煉低硅生鐵 釩鈦磁鐵時 還應該考慮爐渣抑制硅鈦還原和利于礬的回收能力 在正常爐鋼 溫度下 要保證流動性和穩定性 因此除了考慮二元堿度外 還需要有適宜的 MgO 含量 若爐料含堿金屬還應該兼顧爐渣排堿要求 本設計中取堿度 R 1 03 4 燃料比確定 確定燃料比應該依據冶煉鐵種 原料條件 風溫水平和生產 經驗等全面衡定 在有噴吹條件下 力爭多噴燃料 5 原燃料成分分析 入爐原料成分見表 4 2 表 4 2 入爐原料成分 物料TFeMnPSFe2O3FeOMnOMnO2CaO 燒結礦57 730 1400 0600 01974 5387 1400 18108 510 學習資料收集于網絡 僅供參考 我的頁腳 球團礦61 230 1140 0660 00887 1400 2930 14700 350 進口礦65 810 070 0300 00691 1482 580 0900 25 混合礦59 9830 1270 0500 01579 6555 4320 16306 050 爐塵39 810 090 140 1345 0410 650 1205 87 石灰石1 510002 1600051 22 焦炭灰4 230006 040003 60 煤灰2 340003 350003 98 續表 4 2 物料MgOSiO2Al2O3P2O5FeS2FeS其他燒損合計 燒結礦3 1104 6501 5800 137000 1400100 00 球團礦0 7959 5811 5430 1520000100 00 進口礦0 122 141 060 069000 0672 47100 00 混合礦2 3215 0941 5100 131000 0980 371100 00 爐塵4 136 181 090 32001 63524 9100 00 石灰石0 850 870 910003 0340 24100 00 焦炭灰1 1251 3337 9100000100 00 煤灰1 3959 3931 8900000100 00 6 焦炭成分分析見表 4 3 表 4 3 焦炭成分 灰分 11 01 固定碳 SiO2Al2O3CaOMgOFeOFeSP2O5 85 266 194 290 630 161 130 120 續表 4 3 揮發分 0 90有機物其他 總計全 S 游離 水 CO2CO CH4O2H2N2SM