包頭原料條件下1800立方米高爐本體及渣鐵處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　題 目：包頭原料條件下1800m3高爐本體及渣鐵處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　包頭原料條件下1800m3高爐本體及渣鐵處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　高爐本體及渣鐵處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是煉鐵車(chē)間設(shè)計(jì)的重要部分。為

2、了達(dá)到高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽、環(huán)保的生產(chǎn)目標(biāo)，設(shè)計(jì)過(guò)程中，從高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)、耐火材料、冷卻設(shè)備及渣鐵處理方式的設(shè)計(jì)均借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)高爐的情況。本設(shè)計(jì)采用了陶瓷杯爐缸爐底，選擇銅冷卻壁作為高熱負(fù)荷區(qū)的冷卻設(shè)備。高爐冷卻方式采用軟水密閉循環(huán)進(jìn)行冷卻。風(fēng)口平臺(tái)出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)為矩形雙出鐵場(chǎng)，雙鐵口平衡布置，渣鐵溝布置合理，鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴，出鐵場(chǎng)平坦化，爐前設(shè)備選型機(jī)械化程度高，選用除塵設(shè)施改善出鐵場(chǎng)操作環(huán)境。</p><p>　　關(guān)

3、鍵詞：高爐；設(shè)計(jì)；耐火材料；冷卻設(shè)備；渣鐵</p><p>　　The Design of 1800 m3 Blast Furnace Slag Ontology and Iron Processing System Under the Raw Material Conditions in Baotou Region</p><p><b>　　Abstract</b>

4、;</p><p>　　The blast furnace slag ontology and iron processing system design is an important part of the ironmaking workshop design. In order to achieve high yield, low consumption, long production target, e

5、nvironmental protection, design process, from the blast furnace type in design, fire-proof material, cooling equipment and slag iron's handling of the design are lessons from the domestic and international advanced o

6、f the blast furnace. This design uses a ceramic cup hearth bottom, chooses copper coolin</p><p>　　Key words：blast furnace，design，refractory，cooling equipment，slag iron</p><p><b>　　目 錄</

7、b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述1</p><p>　　1.1高爐發(fā)展史1</p><p>　　1.2五段式高爐爐型2</p><p>　　1.2.1 高爐有效容

8、積Vu和有效高度Hu3</p><p>　　1.2.2 Hu/D3</p><p>　　1.2.3 h0、h1、h2、h3、h4和h54</p><p>　　1.2.4 α、β角4</p><p>　　1.3高爐用耐火材料5</p><p>　　1.4高爐冷卻設(shè)備6</p><p&

9、gt;　　1.5高爐基礎(chǔ)10</p><p>　　1.6渣鐵處理系統(tǒng)10</p><p>　　1.6.1風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)10</p><p>　　1.6.2 爐前主要設(shè)備12</p><p>　　1.6.3 鐵水處理設(shè)備12</p><p>　　1.6.4 爐渣處理12</p><p

10、>　　1.7高爐本體和出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案13</p><p>　　第二章 煉鐵工藝計(jì)算14</p><p>　　2.1 高爐物料平衡計(jì)算14</p><p>　　2.1.1 原料條件及平衡計(jì)算14</p><p>　　2.1.2 物料平衡計(jì)算19</p><p>　　2.2 高爐熱平衡計(jì)算24</

11、p><p>　　2.2.1 全爐熱平衡24</p><p>　　2.2.2 高溫區(qū)熱平衡28</p><p>　　2.3煉鐵焦比的計(jì)算30</p><p>　　第三章 高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)33</p><p>　　3.1 爐缸設(shè)計(jì)33</p><p>　　3.1.1 爐缸尺寸33</p&g

12、t;<p>　　3.1.2 渣口高度33</p><p>　　3.1.3 風(fēng)口高度33</p><p>　　3.1.4 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸34</p><p>　　3.2 死鐵層厚度34</p><p>　　3.3 爐腰直徑D，爐腹角α，爐腹高度h234</p><p>　　3.4 爐喉直徑d1，爐喉

13、高度h5，爐身角β，爐身高度h4，爐腰高度h335</p><p>　　3.5 校核爐容36</p><p>　　3.6 爐頂高度h6，全高H36</p><p>　　第四章 爐襯設(shè)計(jì)39</p><p>　　4.1 高爐各部位耐材的選擇39</p><p>　　4.1.1 爐缸及爐底部位39</p&

14、gt;<p>　　4.1.2 爐腹部位39</p><p>　　4.1.3 爐身中下部及爐腰部位39</p><p>　　4.1.4 爐身上部及爐喉部位40</p><p>　　4.2 爐襯砌筑40</p><p>　　4.2.1 爐缸及爐底部位的砌筑40</p><p>　　4.2.2 爐腹部

15、位砌筑42</p><p>　　4.2.3 爐腰部位砌筑43</p><p>　　4.2.4 爐身部位砌筑44</p><p>　　第五章 高爐冷卻設(shè)備的選擇48</p><p>　　5.1 高爐冷卻設(shè)備48</p><p>　　5.2 合理的冷卻結(jié)構(gòu)48</p><p>　　5.3

16、 本設(shè)計(jì)所采用的冷卻設(shè)備48</p><p>　　5.3.1 爐底冷卻設(shè)備48</p><p>　　5.3.2 爐缸側(cè)壁冷卻設(shè)備50</p><p>　　5.3.3 爐腹50</p><p>　　5.3.4 爐腰、爐身下部冷卻設(shè)備51</p><p>　　5.3.5 爐身中部冷卻設(shè)備53</p>

17、<p>　　5.3.6 爐身上部及爐喉冷卻設(shè)備54</p><p>　　5.4 高爐給排水系統(tǒng)56</p><p>　　5.4.1 高爐車(chē)間對(duì)供水系統(tǒng)的要求56</p><p>　　5.4.2 高爐給排水系統(tǒng)56</p><p>　　5.5 高爐冷卻水系統(tǒng)56</p><p>　　第六章 渣鐵處

18、理系統(tǒng)設(shè)計(jì)58</p><p>　　6.1 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)58</p><p>　　6.1.1 風(fēng)口平臺(tái)設(shè)計(jì)58</p><p>　　6.1.2 出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)58</p><p>　　6.2 鐵溝、渣溝及砂口設(shè)計(jì)58</p><p>　　6.2.1 鐵溝58</p><p>　　

19、6.2.2 渣溝59</p><p>　　6.2.3 砂口59</p><p>　　6.2.4 鐵水?dāng)[動(dòng)流嘴59</p><p>　　6.3 爐前設(shè)備的選型60</p><p>　　6.3.1 泥炮60</p><p>　　6.3.2 開(kāi)鐵口機(jī)60</p><p>　　6.4鐵水處理

20、設(shè)備61</p><p>　　6.4.1 鐵水罐車(chē)的選擇61</p><p>　　6.4.2 鑄鐵機(jī)的選擇62</p><p>　　6.5 爐渣處理設(shè)備62</p><p>　　6.5.1 圖拉法處理爐渣62</p><p>　　6.5.2 干渣場(chǎng)設(shè)計(jì)64</p><p>　　6.6

21、 出鐵場(chǎng)除塵64</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)65</b></p><p><b>　　致謝67</b></p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻設(shè)備以及高爐爐型設(shè)計(jì)等，高爐的大小以高爐的有效容積表

22、示，高爐有效容積和座數(shù)表明高爐車(chē)間的規(guī)模，高爐爐型設(shè)計(jì)是高爐本體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。近代高爐爐型向著大型橫向發(fā)展，目前，世界高爐最大有效容積是5580m3，高徑比2.0左右。高爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先進(jìn)、合理是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選型的依據(jù)。高爐本體設(shè)計(jì)的基本構(gòu)架，包括煉鐵工藝，耐火材料，爐體冷卻和承重結(jié)構(gòu)四個(gè)方面的內(nèi)容，這些與設(shè)備、建筑、自控、土建等多個(gè)專業(yè)緊密相關(guān)，是一個(gè)典型的協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程[1]。</

23、p><p><b>　　1.1高爐發(fā)展史</b></p><p>　　圖1.1所示原始形高爐爐型，由于當(dāng)時(shí)工業(yè)不發(fā)達(dá)，高爐冶煉以人力、畜力、風(fēng)力、水力、鼓風(fēng)等，由于鼓風(fēng)能力很弱，為了保證整個(gè)爐缸截面獲得高溫，爐缸直徑很小；冶煉以木炭或者無(wú)煙煤為燃料，機(jī)械強(qiáng)度很低，為了避免在高爐下部壓碎而影響料柱透氣性，故原始高爐高度很小，為了人力裝料方便并能夠?qū)t料裝到爐喉中心，爐喉直徑

24、也很小，而大的爐腰直徑減小了煙氣外流速度，延長(zhǎng)了煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間，起到燜住爐內(nèi)熱量的作用。因此，爐缸和爐喉直徑小，爐身下部爐腹直徑大，高度小等等，是各國(guó)高爐原始爐型的共同點(diǎn)。</p><p>　　圖1.1 原始高爐爐型</p><p>　　到18世紀(jì)末，煤和蒸汽機(jī)已使得英國(guó)的煉鐵業(yè)徹底改革，鐵的年產(chǎn)量從公元1720年的2.05萬(wàn)噸（大多是木炭鐵）增加到1806年的25萬(wàn)噸（幾乎全是焦炭鐵

25、）。估計(jì)，每生產(chǎn)1噸焦炭需煤3.3噸左右，但是，高爐燒焦炭勢(shì)必增加碳含量，以致早期焦炭鐵的碳含量在1.0%以上，全部成為灰口鐵既石墨鐵。</p><p>　　高爐的尺寸在18世紀(jì)內(nèi)一直在增大。如圖1.2所示。從公元1650年約7米，到1794年俄國(guó)的涅夫揚(yáng)斯克高爐已增加到13.5米，由于蒸汽鼓風(fēng)機(jī)和焦炭的使用，爐頂裝料裝置逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，高爐內(nèi)型趨向于擴(kuò)大爐缸爐喉直徑，并向高度方向發(fā)展，逐漸形成近代五段式高爐爐型

26、。全部高爐都設(shè)有兩個(gè)以上的風(fēng)嘴，另一個(gè)巨大進(jìn)步就是采用熱風(fēng)。近代高爐，由于鼓風(fēng)機(jī)能力進(jìn)一步提高，原料燃料處理更加精細(xì)，高爐爐型向著“大型橫向”發(fā)展。近些年來(lái)大型鋼鐵企業(yè)多采用4000m3以上的大型高爐［2］。</p><p>　　圖1.2 近代高爐爐型</p><p>　　1.2五段式高爐爐型</p><p>　　圖1.3 五段式高爐</p><

27、p>　　1.2.1 高爐有效容積Vu和有效高度Hu</p><p>　　高爐大鐘下降位置的下緣到鐵口中心線之間的距離稱為高爐有效高度（Hu），對(duì)于無(wú)鐘爐頂為流槽最低位置的下緣到鐵口中心線之間的距離；在有效高度范圍內(nèi)，爐型所包括的空間稱為高爐有效容積（Vu）。</p><p>　　高爐的有效高度，對(duì)高爐內(nèi)煤氣與爐料之間傳質(zhì)傳熱過(guò)程亦有重大影響，增加有效高度，在相同的爐容和冶煉強(qiáng)度的條件

28、下，煤氣流速和與爐料接觸的機(jī)會(huì)增加，有利于改善傳熱傳質(zhì)過(guò)程，有利于降低燃料消耗量；但過(guò)分增加有效高度，料柱有效重量并不成正比例增加，但對(duì)煤氣的阻力卻成比例增加，容易形成料拱，對(duì)爐料下降不利，甚至破壞高爐順行。高爐有效高度應(yīng)適應(yīng)原料燃料條件，諸如燃料強(qiáng)度、粒度及均勻性等。</p><p>　　1.2.2 Hu/D</p><p>　　有效高度（Hu）與爐腰直徑（D）的比值（Hu/D）是表示

29、高爐“矮胖”或“細(xì)長(zhǎng)”的一個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，隨爐容的擴(kuò)大而減小，說(shuō)明大型高爐主要是靠擴(kuò)大爐徑來(lái)增加爐容，由于受焦炭強(qiáng)度的限制，所以Hu變化不大。在我國(guó)大型高爐Hu/D=2.5~3.1，中型高爐為2.9~3.5，小型高爐為3.7~4.5。</p><p>　　1.2.3 h0、h1、h2、h3、h4和h5</p><p>　　h0：加強(qiáng)死鐵層深度，對(duì)提高爐缸、爐底壽命有著重要意義。故提出死鐵

30、層深度應(yīng)為爐缸直徑的15%~20%。死鐵層加深后，爐缸中死焦柱浮在鐵水中而不至于直接壓在爐底上，減少鐵水沖擊。同時(shí)，爐缸有足夠的熱量，生鐵成分穩(wěn)定。另一方面，死鐵層加深后，爐底遠(yuǎn)離高溫區(qū)，減少熱量沖擊。另外，死鐵層加深后爐底也可以減薄，既節(jié)省耐火材料又縮短砌筑時(shí)間。但是死鐵層加深后爐底承受的壓力加重，也增加了鐵水的滲透性，所以，死鐵層加深后，除采用高致密性、強(qiáng)度好等的耐火材料外，還應(yīng)改進(jìn)砌筑結(jié)構(gòu)。</p><p>

31、;　　中小型高爐h0取值450~600mm，大高爐為1000mm以上，由于冶煉不斷強(qiáng)化，增加死鐵層厚度，以便有效保護(hù)爐底。</p><p>　　h1：h1= hf+a 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸a取值為0.35~0.5。</p><p>　　h2:1800m³級(jí)高爐h2取值一般為3.0~3.6m。</p><p>　　h3：對(duì)冶煉影響不顯著設(shè)計(jì)一般取1~3m，爐容大向

32、上取值，設(shè)計(jì)中可調(diào)整h3確定爐容。</p><p>　　h4：爐身高度占高爐有效高度的50%~60%。h4適度提高可增加風(fēng)口帶回旋區(qū)，有利于強(qiáng)化。</p><p>　　h5：應(yīng)能保證爐喉布料及其調(diào)節(jié)需要，一般為2~3m。</p><p>　　1.2.4 α、β角</p><p>　　高爐爐腹角（α）和爐身角（β）一般取值為79°~

33、83°；爐身角有減小的趨勢(shì)，α和β角對(duì)內(nèi)型合理與否有著重要的影響。因?yàn)闋t氣在爐內(nèi)傳質(zhì)傳熱取決于兩個(gè)方面：一是煤氣在爐內(nèi)停留的時(shí)間。它取決于高爐下部容積與高爐有效容積之比；二是取決于煤氣在爐內(nèi)分布。除操作因素外，對(duì)爐型來(lái)說(shuō)就是α和β了。適宜的減小α和β，利于煤氣流上升與分布，且有利于保護(hù)爐襯。而α、β大了不僅影響煤氣流分布，中心氣不開(kāi)放，還影響高爐壽命。</p><p>　　爐型設(shè)計(jì)合理是獲得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)

34、指標(biāo)，保證高爐操作順行的基礎(chǔ)[3]。而高爐設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，沒(méi)有科學(xué)的設(shè)計(jì)其他都無(wú)從談起，科學(xué)的設(shè)計(jì)是高爐長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)[4]。</p><p>　　1.3高爐用耐火材料</p><p>　　在侵蝕性因素聯(lián)合作用下引起高爐爐襯損毀，這些因素包括：爐渣、堿類物質(zhì)、鐵水、氣體介質(zhì)、爐料磨損、熱應(yīng)力等。高爐每個(gè)部位的使用條件不同，要求區(qū)別對(duì)待爐襯每個(gè)區(qū)段用相應(yīng)耐火材料的選擇。</p>&l

35、t;p>　　高爐用耐火材料有陶瓷質(zhì)材料和碳質(zhì)材料兩大類。陶瓷質(zhì)材料有粘土磚、高鋁磚、剛玉磚和不定形耐火材料等；碳質(zhì)材料有炭磚、石墨炭磚、石墨碳化硅磚、氮結(jié)合碳化硅磚、粘土結(jié)合碳化硅磚等[5]。</p><p>　?。?）粘土磚和高鋁磚。粘土磚和高鋁磚亦稱陶瓷質(zhì)或粘土質(zhì)耐火材料，在高爐上使用已有較長(zhǎng)久的歷史，現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用于高爐各個(gè)部位。粘土磚、高鋁磚具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性和抗渣性均較好，成本較低。<

36、;/p><p>　?。?）在高爐上使用的碳質(zhì)耐火材料是在粘土質(zhì)耐火材料之后。近代高爐逐漸大型化，冶煉強(qiáng)度也有所提高，爐襯熱負(fù)荷加重，碳質(zhì)耐火材料具有獨(dú)特的性能，逐漸應(yīng)用到高爐上來(lái)，尤其是爐缸爐底部位幾乎普遍采用碳質(zhì)材料，其他部位爐襯的使用量也日趨增加。</p><p>　?。?）不定形耐火材料。不定形耐火材料主要有搗打料、噴涂料、澆注料、泥漿和填料等。按成分可分碳質(zhì)不定形耐火材料和粘土質(zhì)耐火材

37、料。搗打料、噴涂料、澆注料可根據(jù)需要和部位的不同，形成各種形狀。泥漿是砌磚不可缺少的填縫粘結(jié)劑。填料一般是兩層砌體之間的隔熱物質(zhì)或是粘結(jié)物質(zhì)[6]~[10]。</p><p>　　不定形耐火材料與成型耐火材料相比，具有成型工藝簡(jiǎn)單、能耗低、整體性好、抗熱震性強(qiáng)、耐剝落等優(yōu)點(diǎn)；還可以減小爐襯厚度、改善熱導(dǎo)率等，近年來(lái)使用較多[7]。</p><p>　　高爐爐底、爐缸是高爐的重要部位，爐齡的

38、長(zhǎng)短，主要取決于這兩部位的使用壽命[11]。因此，近代高爐在此部位均采用炭磚加陶瓷杯的混合結(jié)構(gòu)。爐底下部全部使用炭磚，上部靠周邊冷卻壁砌筑環(huán)形炭磚，爐缸部位也采用炭磚砌筑，在爐底中央和炭磚內(nèi)側(cè)砌筑陶瓷質(zhì)材料的陶瓷標(biāo)。采用這種結(jié)構(gòu)形式，其目的是利用炭磚熱傳導(dǎo)性能好的特點(diǎn)，加強(qiáng)爐底冷卻散熱，將鐵水凝固等溫線（1500℃）向上部推移，并把800℃左右的化學(xué)反應(yīng)等溫線推至保護(hù)層內(nèi)，從而減緩爐底侵蝕速度，防止環(huán)形斷層的發(fā)生，延長(zhǎng)爐底使用壽命，另外

39、，炭磚的最大弱點(diǎn)是抗氧化能力差。盡管高爐冶煉性屬于還原性氣氛，但是暴露無(wú)遺在與爐氣接觸的炭磚，仍然非常容易氧化。因此，采用在炭磚內(nèi)側(cè)鑲砌一層高溫理化性能特好的中性陶瓷材料以保護(hù)炭磚在烘爐期間和爐役前期不被氧化的陶瓷杯技術(shù)，如圖1.4。能夠有效地阻止液體爐渣和鐵水過(guò)早地向炭磚滲透接觸，間接地延長(zhǎng)高爐的使用壽命。</p><p>　　圖1.4陶瓷杯結(jié)構(gòu)及理論等溫線分布圖 </p><p>&l

40、t;b>　　1.4高爐冷卻設(shè)備</b></p><p>　　高爐冷卻設(shè)備是高爐爐體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)爐體壽命起到如下作用：</p><p>　?。?）保護(hù)爐殼。在正常生產(chǎn)時(shí)，高爐爐殼只能在低于80℃的溫度下長(zhǎng)期工作，爐內(nèi)傳出的高溫?zé)崃坑衫鋮s設(shè)備帶走85%以上，只有約15%的熱量通過(guò)爐殼散失。</p><p>　?。?）對(duì)耐火材料的冷卻和支承。在

41、高爐耐火材料表面的工作溫度高達(dá)1500℃左右，如果沒(méi)有冷卻設(shè)備，在很短的時(shí)間內(nèi)耐火材料就會(huì)侵蝕或磨損。通過(guò)冷卻設(shè)備的冷卻可提高耐火材料的抗侵蝕和抗磨損能力。冷卻設(shè)備還可以對(duì)高爐內(nèi)襯起支承作用增加砌體的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）維持合理的操作爐型。使耐火材料的侵蝕內(nèi)型接近操作爐型，對(duì)高爐內(nèi)煤氣流的合理分布、爐料的順行起到良好的作用。</p><p>　　（4）當(dāng)耐火材料大部分或全部

42、被侵蝕后，能靠冷卻設(shè)備上的渣皮繼續(xù)維持高爐生產(chǎn)[12]。</p><p>　　由于高爐各個(gè)部位熱負(fù)荷不同，加上結(jié)構(gòu)上的要求，高爐冷卻設(shè)備有：外部噴水冷卻，風(fēng)口和渣口冷卻，冷卻壁，冷卻水箱，以及風(fēng)冷或者水冷爐底等。</p><p>　?。?）噴水冷卻裝置。在爐身和爐腹部位設(shè)有環(huán)形冷卻水管，水管直徑；φ50~φ150mm,約距爐殼100mm，水管上朝爐殼斜上方鉆有φ5~φ8小孔若干，小空間距1

43、00mm。冷卻水經(jīng)由小孔噴射到爐殼上進(jìn)行冷卻。為了防止水的噴濺，在爐殼上裝有防濺板，防濺板與爐殼之間有8~10mm的縫隙，冷卻水沿爐殼下流至集水槽返回水池。噴水冷卻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢查方便，造價(jià)低廉。適用于碳質(zhì)爐襯和小型高爐，對(duì)于大型高爐是一種輔助性的冷卻手段。</p><p>　　（2）風(fēng)口和渣口。寶鋼1號(hào)高爐風(fēng)口裝置見(jiàn)圖1.5，由A-1管、A-2管、伸縮管、異徑接頭、彎管、直吹管等組成。伸縮管可吸收熱膨脹位移，

44、結(jié)構(gòu)密封性好。A-2管內(nèi)襯由耐火材料澆注成文氏管結(jié)構(gòu)，用來(lái)測(cè)定送風(fēng)量。</p><p><b>　　圖1.5風(fēng)口結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1-風(fēng)口；2-風(fēng)口二套；3-風(fēng)口大套；4-直吹管；5-彎管；6-鵝頸管；7-熱風(fēng)管；8-拉桿；9-吊環(huán)；10-銷(xiāo)子；11-套環(huán)</p><p>　　渣口裝置一般由四個(gè)套組成，即大套，二套，三套和渣口小

45、套，見(jiàn)圖1.6。渣口小套由紫銅制造，一般為空腔式結(jié)構(gòu)，直徑45~60mm；三套由青銅鑄成空腔式結(jié)構(gòu)；大套、二套由鑄鐵鑄成，內(nèi)部鑄有蛇形鋼管。</p><p><b>　　圖1.6 渣口結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?。?）冷卻壁。見(jiàn)圖1.7。冷卻壁設(shè)置于爐殼爐襯之間，有光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁，其基本結(jié)構(gòu)是鑄鐵板內(nèi)鑄有無(wú)縫鋼管。光面冷卻壁用于爐底爐缸，風(fēng)口區(qū)冷卻壁的塊

46、數(shù)為風(fēng)口數(shù)目的兩倍；渣口周?chē)舷露胃鲀蓧K，由四塊冷卻壁組成。鑲磚冷卻壁用于爐腹、爐腰和爐身下部，鑲磚的目的在于易結(jié)渣皮，代替爐襯工作。冷卻壁用方頭螺栓固定在爐殼上，每塊4個(gè)螺栓。同段冷卻壁間豎直縫20mm，上下段間水平縫30mm，兩段豎直縫相互錯(cuò)開(kāi)。冷卻壁的優(yōu)點(diǎn)是不損壞爐殼強(qiáng)度，密封性好，冷卻均勻，爐襯表面光滑平整。</p><p>　　圖1.7 高爐冷卻壁</p><p>　　銅冷卻壁的

47、特點(diǎn)有[13,14]：</p><p>　　1）銅冷卻壁具有導(dǎo)熱率高，熱損失低的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外銅冷卻壁大多以軋制純銅為材質(zhì)，經(jīng)鉆孔加工而成。這樣制作出來(lái)的銅冷卻壁的冷卻通道與壁體是一個(gè)有機(jī)整體，消除了鑄鐵冷卻壁因水管與壁體之間存在氣隙而形成隔熱屏障的弊端，再加上銅本身具有高導(dǎo)熱性，這樣就使得銅冷卻壁在實(shí)際的使用過(guò)程中能保持非常低的工作溫度。</p><p>　　2）利于渣皮的形成與重建。

48、較低的冷卻壁熱面溫度是冷卻壁表面渣皮形成和脫落后快速重建的必要條件。由于銅冷卻壁具有良好的導(dǎo)熱性，因而能形成一個(gè)相對(duì)較冷的表面，從而為渣皮的形成和重建創(chuàng)造有利條件。由于渣皮的導(dǎo)熱性極低，渣皮形成后，就形成了爐內(nèi)向銅冷卻壁傳熱的一道隔熱屏障，從而減少了爐內(nèi)熱損失。研究表明，在渣皮脫落后，銅冷卻壁能在15min內(nèi)完成渣皮的重建，而雙排水管球墨鑄鐵冷卻壁至少需要4h。</p><p>　　為了提高冷卻壁壽命，日本新日鐵

49、公司對(duì)冷卻壁結(jié)構(gòu)做了多次改進(jìn)，效果顯著，其四代結(jié)構(gòu)情況如圖1.8。第二代較第一代平均壽命提高了3.2年，一代產(chǎn)量提高了1445t/m3；而第三代使用壽命可穩(wěn)定的保持10年；第四代冷卻壁砌體厚度減薄至200mm，因而冶煉中有利于維持爐型，穩(wěn)定了爐容。第三代冷卻壁爐齡后半期容積為開(kāi)爐時(shí)的1.13倍，而四代冷卻壁減少到1.05倍。</p><p>　　圖1.8 四代冷卻壁</p><p>　　（

50、4）冷卻水箱。冷卻水箱是埋于爐襯內(nèi)的冷卻設(shè)備，用于厚壁爐襯，有扁水箱和支梁式水箱兩種。</p><p>　?。?）風(fēng)冷、水冷爐底。大型高爐爐缸直徑較大，徑向周?chē)鋮s壁的冷卻，已不足以將爐底中心部分的熱量散發(fā)出去，如不進(jìn)行冷卻則爐底向下侵蝕嚴(yán)重。因此大型高爐爐底中心部分要冷卻，冷卻的方法是風(fēng)冷和水冷。</p><p><b>　　1.5高爐基礎(chǔ)</b></p>

51、;<p>　　高爐基礎(chǔ)是高爐下部的沉重結(jié)構(gòu)，它的作用是將高爐全部載荷均勻的傳遞到地基。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基墩組成。基墩斷面為圓形，高度一般為2.5~3m?；睆脚c荷載和地基土質(zhì)有關(guān)[15]。</p><p><b>　　1.6渣鐵處理系統(tǒng)</b></p><p>　　1.6.1風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)</p><p>

52、;　　（1）風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)</p><p>　　風(fēng)口平臺(tái)是爐前操作人員活動(dòng)的平臺(tái)，通過(guò)風(fēng)口觀察爐況，更換風(fēng)口，放渣，維護(hù)鐵口及渣鐵溝和冷卻設(shè)備，操縱一些閥門(mén)等。風(fēng)口平臺(tái)一般比風(fēng)口中心線低1150~1250mm，應(yīng)該平坦且留有排水坡度，其操作面積隨爐容大小而異[16]。</p><p>　　在鐵口側(cè)布置著鐵溝和下渣溝的爐前平臺(tái)叫出鐵場(chǎng)。見(jiàn)圖1.9。鐵口是爐缸中最薄弱的部分，出渣出鐵是高爐的

53、基本操作。出鐵場(chǎng)和操作平臺(tái)上設(shè)置有以下設(shè)備：渣鐵處理系統(tǒng)、主溝鐵溝等修理更換設(shè)備、能源管道（水、煤氣、氧氣、壓縮空氣）、風(fēng)口裝置和更換風(fēng)口的設(shè)備、爐體冷卻系統(tǒng)和燃料吹噴系統(tǒng)的設(shè)備、起重設(shè)備、材料和備品備件堆置場(chǎng)、集塵設(shè)備、人體降溫設(shè)備、照明設(shè)備以及爐前休息室、操作室、值班室等。在出鐵場(chǎng)上把這些布置合理，使用方便，減輕體力勞動(dòng)，改善環(huán)境，保證出鐵出渣操作的順利進(jìn)行是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的事項(xiàng)。</p><p>　　矩形出

54、鐵場(chǎng)有如下的優(yōu)點(diǎn)[17]：</p><p>　?、倬匦纬鲨F場(chǎng)在鐵口上方可設(shè)置較大面積的除塵罩，鐵口除塵效果好。環(huán)形出鐵場(chǎng)受到吊車(chē)內(nèi)環(huán)梁的限制，鐵口上方無(wú)法放置較大的除塵罩；</p><p>　?、谂c環(huán)形出鐵場(chǎng)相比，矩形出鐵場(chǎng)廠房結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)量較小，投資較低；</p><p>　?、劬匦纬鲨F場(chǎng)爐體平臺(tái)檢修維護(hù)環(huán)境較好。而環(huán)形出鐵場(chǎng)由于環(huán)形吊車(chē)內(nèi)環(huán)梁及環(huán)形廠房的影響，爐體

55、各層平臺(tái)面積受到限制，對(duì)爐體平臺(tái)的布置造成一定的困難，環(huán)形氣樓附近的幾層爐體平臺(tái)。經(jīng)常有從出鐵場(chǎng)收集的煙塵聚集，平臺(tái)內(nèi)積灰較多，爐體平臺(tái)的檢修維護(hù)環(huán)境差。</p><p><b>　　圖1.9矩形出鐵場(chǎng)</b></p><p><b>　?。?）出鐵場(chǎng)除塵</b></p><p>　　為了改善爐前高溫、多塵的勞動(dòng)環(huán)境，減少

56、煙塵和熱輻射對(duì)人體的危害，在渣鐵溝上方設(shè)計(jì)有溝蓋，在渣、鐵罐的上方設(shè)計(jì)有抽塵罩，除塵管道全部采用側(cè)吸式并埋入沙層中。由于鐵口區(qū)煙塵量占出鐵場(chǎng)煙塵總量的30%，所以鐵口區(qū)域設(shè)計(jì)采用了頂吸式，通過(guò)抽風(fēng)機(jī)把煙塵抽走。未抽盡的煙塵通過(guò)出鐵場(chǎng)上的排煙氣樓自然排出。</p><p>　　1.6.2 爐前主要設(shè)備</p><p>　　爐前設(shè)備主要有開(kāi)鐵口機(jī)、堵鐵口泥炮、堵渣機(jī)、換風(fēng)口機(jī)、爐前吊車(chē)等[17

57、]。</p><p>　　1.6.3 鐵水處理設(shè)備</p><p>　　鐵水運(yùn)輸是冶金企業(yè)關(guān)鍵工藝之一，隨著鋼鐵生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的不斷壯大，鐵水運(yùn)輸方式也正在不斷發(fā)展。鐵水罐車(chē)是鋼鐵企業(yè)鐵水運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，目前鐵水罐車(chē)主要有兩種：一種是敞口式鐵水車(chē)，一種是魚(yú)雷形混鐵車(chē)（魚(yú)雷罐車(chē)）。中小型高爐一般采用敞口式鐵水車(chē)，大型高爐多采用魚(yú)雷罐車(chē)。采用不同的鐵水運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和

58、鋼鐵質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不同的影響。</p><p>　　1.6.4 爐渣處理</p><p>　　高爐渣處理方法有爐渣水淬、放干渣及沖渣棉。目前，國(guó)內(nèi)高爐普遍采用水沖渣處理方法。</p><p>　?。?）圖拉法水淬渣（TYNA）</p><p>　　圖拉水淬渣工藝的原理是用高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械?；喤浜系娃D(zhuǎn)速脫水轉(zhuǎn)鼓處理熔渣，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，耗水量少，渣水

59、比為1：1，運(yùn)行費(fèi)用低，可處理含鐵量小于40%的熔渣，不需要設(shè)干渣坑，占地面積小，渣中帶鐵不爆炸等優(yōu)點(diǎn)。但也有缺點(diǎn)：工程投資高，?；鞑鹦丁⒕S修難度大、時(shí)間長(zhǎng)，大直徑輪式脫水器運(yùn)行不穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用高，成品渣質(zhì)量不好，無(wú)法處理泡沫渣。我國(guó)唐鋼2560m3高爐、濟(jì)鋼1750m3高爐爐渣處理系統(tǒng)采用了該工藝[18]~[19]。</p><p>　?。?）INBA法（英巴法）</p><p>　　

60、INBA法是由盧森堡PW公司開(kāi)發(fā)的一種爐渣處理工藝。從渣溝流出的熔渣經(jīng)沖渣箱進(jìn)行粒化，粒渣和水經(jīng)水渣溝流入渣槽，蒸汽由煙囪排出，水渣自然流入設(shè)在過(guò)濾滾筒下面的分配器內(nèi)。分配器沿整個(gè)滾筒長(zhǎng)度方向布置，能均勻的把水渣分配到過(guò)濾滾筒內(nèi)。水渣隨滾筒旋轉(zhuǎn)由攪動(dòng)葉片帶到上方時(shí)，脫水后的粒渣滑落在伸進(jìn)滾筒上部的排料膠帶機(jī)上，然后由輸送膠帶機(jī)運(yùn)至粒渣槽或堆場(chǎng)。濾出的水，經(jīng)集水斗、熱水池、熱水泵站送至冷卻塔冷卻后進(jìn)入冷卻水池，冷卻后的沖渣水經(jīng)?；谜舅屯?/p>

61、水渣沖制箱循環(huán)使用。缺點(diǎn)是運(yùn)行不穩(wěn)定，故障率高[20]~[21]。</p><p>　?。?）底濾法水淬渣（OCP）</p><p>　　底濾法水淬渣是在高爐熔渣溝端部的沖渣點(diǎn)處，用具有一定壓力和流量的水將熔渣沖擊而水淬。水淬后的爐渣通過(guò)沖渣溝隨水流入過(guò)濾池，沉淀、過(guò)濾后的水淬渣，用電動(dòng)抓斗機(jī)從過(guò)濾池中取出，作為成品水渣外運(yùn)。OCP法是較成熟的爐渣處理工藝，過(guò)濾水中固體懸浮物少，對(duì)設(shè)備和管

62、道的磨損少，我國(guó)大中型高爐采用較多；但該工藝也存在投資大、占地面積大、用水用電量高等不足。</p><p>　　1.7高爐本體和出鐵場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　根據(jù)上述文獻(xiàn)資料的分析總結(jié)，按照高爐設(shè)計(jì)先進(jìn)、合理、可行、經(jīng)濟(jì)的原則，本設(shè)計(jì)擬采用如下方案：采用陶瓷杯爐缸爐底；出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)為雙矩形出鐵場(chǎng)，用圖拉法水沖渣處理爐渣。</p><p><b>　　

63、煉鐵工藝計(jì)算</b></p><p>　　2.1 高爐物料平衡計(jì)算</p><p>　　2.1.1 原料條件及平衡計(jì)算[22]</p><p><b>　　1. 原料條件</b></p><p>　　包頭地區(qū)原料成分見(jiàn)表2.1～2.3</p><p>　　表 2.1 礦石成分表(%)&

64、lt;/p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p>　　表 2.2 焦炭成分表（%）</p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p>　?。⊿全＝S有機(jī)＋FeS×32/88＝0.771＋0.050×32÷88＝0.800）</p><

65、p>　　表 2.3 煤粉成分表（%）</p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p>　　原料成分：采用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、生礦冶煉。礦比為90：5： 5。礦石成分經(jīng)補(bǔ)齊平衡計(jì)算后見(jiàn)表2.4</p><p>　　冶煉制鋼生鐵，規(guī)定生鐵成分[Si]＝0.5%，[S]＝0.03%</p><p>　　

66、煉鐵焦比K＝410 Kg/t，煤比M＝130 Kg/t</p><p>　　規(guī)定爐渣堿度R＝CaO/ SiO2＝1.03</p><p>　　元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率見(jiàn)表2.5</p><p>　　選取鐵的直接還原度rd＝0.45，氫的利用率ηH2＝35%</p><p>　　空氣濕度為4.298 g/m3</p>&l

67、t;p>　　鼓風(fēng)濕度為ψ＝0.00124×4.298＝0.0053，即0.53%</p><p>　　熱風(fēng)濕度為1200℃</p><p>　　表 2.4 原料成分表（%）</p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p><b>　　續(xù)表</b></p>&l

68、t;p>　　對(duì)于生礦，補(bǔ)齊平衡計(jì)算后∑n＝100燒損2.619（其中含有結(jié)晶水）</p><p>　　對(duì)于混合礦，補(bǔ)齊平衡后∑n＝100燒損0.131%</p><p>　　表 2.5 元素在生鐵爐渣煤氣中的分配率</p><p><b>　　2. 配料計(jì)算</b></p><p>　?。?） 鐵礦石用量計(jì)算<

69、;/p><p><b>　　燃料帶入鐵量Fef</b></p><p>　　Fef＝焦炭帶入+煤粉帶入</p><p>　　＝410×（0.0083×56/72＋0.0005×56/88）＋130×0.00716×56/72</p><p><b>　?。?.50

70、Kg</b></p><p><b>　　計(jì)算礦石用量 A</b></p><p>　　A＝[1000×﹙95.7－0.73×[Si] －[S] ﹚－100Fef×η﹙1﹚]/[ η﹙1﹚TFe＋ 0.68P礦＋1.03Mn礦η﹙2﹚]</p><p>　　＝[1000×﹙95.7－

71、0.73×0.5－0.03﹚－99.7×3.50]/[0.997×56.891＋0.68×0.058＋0.5×1.03×0.713]</p><p>　　＝1662.19 Kg</p><p>　　﹙2﹚ 生鐵成分計(jì)算</p><p>　　[Fe] ＝﹙A×TFe/100＋Fef﹚×0.

72、997/10</p><p>　?。僵v1662.19×0.56891＋3.50﹚×0.997/10</p><p><b>　　＝94.62</b></p><p>　　[P] ＝﹙A×P礦/100＋焦炭中P帶入量﹚/10</p><p>　?。僵v1662.19×0.058/100

73、＋410×0.0001×62/142﹚/10</p><p><b>　?。?.10</b></p><p>　　[Mn] ＝A×Mn礦/100×η﹙2﹚/10</p><p>　?。?662.19×0.00713×0.5/10</p><p><b>

74、;　　＝0.59</b></p><p>　　[C] ＝100－[Fe] －[Si] －[Mn] －[P] －[S]</p><p>　?。?00－94.62－0.5－0.59－0.10－0.03</p><p><b>　?。?.16</b></p><p>　　生鐵成分表如表2.6</p>

75、<p>　　表2.6 生鐵成分表（%）</p><p><b>　?。?）熔劑用量計(jì)算</b></p><p>　　礦石燃料帶入的CaO量＝1662.19×0.09589＋4l0x0.008＋130×0.0056</p><p>　?。?63.40 Kg</p><p>　　礦石燃料帶入的S

76、i02＝1662.19×0.04839+410×0.0638</p><p>　?。?130x0.05586－10×0.5×60/28</p><p>　?。?03.14 Kg</p><p>　　由計(jì)算可見(jiàn)SiO2量小于CaO量，故原料中加入SiO2作為熔劑。</p><p>　　硅石用量＝(1.03

77、×103.14－163.40)/（0.0017－1.03×0.96）＝57.91 Kg</p><p>　　(4) 渣量及爐渣成分計(jì)算</p><p>　　爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為</p><p>　　∑CaO＝163.40＋57.19×0.0017＝163.50 Kg</p><p>　　∑SiO2＝10

78、3.14＋57.19×0.96＝158.04 Kg</p><p>　　∑MgO＝1662.19×0.0183＋410×0.001＋130×0.00218＋57.19×0.0008</p><p><b>　?。?1.16 Kg</b></p><p>　　∑Al2O3＝1662.19×

79、;0.00334＋410×0.054+130×0.0529+57.19×0.02207</p><p><b>　?。?5.83 Kg</b></p><p>　　渣中MnO量＝1662.19×0.00909×0.5×71/55＝9.75 Kg</p><p>　　渣中FeO量＝946

80、.2×0.003/0.997×72/56＝3.66 Kg</p><p>　　渣中CaF2量＝1662.19×0.00508＝8.44 Kg</p><p>　　渣中K2O量＝1662.19×0.00123×0.7＝1.43 Kg</p><p>　　渣中Na2O量＝1662.19×0.00205×

81、;0.7＝2.39Kg</p><p>　　渣中RexOy量＝1662.19×0.00891＝14.81 Kg</p><p>　　每噸生鐵爐料帶入的硫量（硫負(fù)荷）</p><p>　　∑S＝1662.19×0.00056+410×0.00771+130×0.0058＝4.85 Kg</p><p>　

82、　進(jìn)入生鐵的硫量＝1000×0.03%＝0.3 Kg</p><p>　　進(jìn)入煤氣的硫量＝4.85×0.05＝0.24 Kg</p><p>　　進(jìn)入渣中的硫量＝4.85-0.3-0.24＝4.31 Kg</p><p>　　爐渣組成列入表2.7</p><p>　　表2.7 爐渣組成</p><p&

83、gt;<b>　　爐渣性能校核：</b></p><p>　　爐渣實(shí)際堿度R＝163.50/158.04＝1.03</p><p>　　爐渣脫硫之硫的分配系數(shù)Ls＝2×0.5 /0.03＝33.33</p><p>　　2.1.2 物料平衡計(jì)算</p><p>　　已知rd＝0.45，ηH＝35%，空氣濕度為4

84、.298 g/m3.鼓風(fēng)濕度為ψ＝0.0053</p><p><b>　　1 鼓風(fēng)量的計(jì)算</b></p><p>　　燃燒帶入的可燃碳量 Cf＝410×0.8388+130×0.7899＝ 446.60 Kg</p><p>　　生成CH4耗碳 CCH4＝446.60×0.01＝4.47 Kg</p&g

85、t;<p>　　生鐵滲碳 CC＝10×4.16＝41.6 Kg</p><p>　　每噸生鐵的氧化碳量 CO＝ Cf－CCH4－CC＝446.60－4.47－41.6＝400.53 Kg</p><p>　　其它因素直接還原耗碳</p><p>　　Cda＝10（[Si] ×24/28＋[Mn] ×12/55＋[P] &

86、#215;60/62）＋(S) ×12/32</p><p>　　＝10×（0.5×24/28+0.59×12/55+0.1×60/62）+4.31×12/32</p><p><b>　?。?.16 Kg</b></p><p>　　鐵的直接還原耗碳 </p><

87、;p>　　CdFe＝10[Fe]×rd×12/56</p><p>　　＝10×94.62×0.45×12/56</p><p><b>　?。?1.24 Kg</b></p><p><b>　　風(fēng)口前燃燒碳量 </b></p><p>　

88、　Cb＝Co－Cda－CdFe </p><p>　?。?00.53－8.16－91.24</p><p>　?。?01.13 Kg</p><p>　　風(fēng)口前碳所占比例為 </p><p>　　Cb/Cf＝301.13/446.60＝67.43%</p><p>　　鼓風(fēng)含氧量 O2b﹙設(shè)計(jì)中采用富氧操作，富氧率

89、fo＝2%﹚</p><p>　　O2b＝0.21＋ψ×0.29＋0.02＝0.21+0.29×0.0053＋0.02＝0.232</p><p>　　每噸生鐵的鼓風(fēng)量Vb</p><p>　　Vb＝{Cb/24－M×﹙OM＋H2OM×16/18﹚/32}×22.4/ O2b</p><p>

90、　?。絳301.13/24－130×（0.0429+0.0096×16/18）/32}×22.4/0.232</p><p>　?。?191.27 m3</p><p>　　鼓風(fēng)密度 ρb＝1.288－0.484×0.0053＋0.141×0.025＝1.29 Kg/m3</p><p>　　﹙W＝fo/﹙a－0.

91、21﹚＝0.02/﹙1－0.21﹚＝0.025 a取1﹚</p><p>　　每噸生鐵的鼓風(fēng)質(zhì)量 Gb＝Vb×ρb＝1191.27×1.29＝1536.74 Kg</p><p>　　2.煤氣組分及煤氣量計(jì)算</p><p><b>　　(1) CH4 </b></p><p>　　VCH4＝4

92、10×22.4×CH4k/16＋CCH4×22.4/12</p><p>　　＝410×22.4×0.0015/16+4.47×22.4/12＝9.21 m3</p><p><b>　　(2) H2</b></p><p>　　鼓風(fēng)濕分分解的氫＝Vb×ψ＝1191.27&#

93、215;0.0053＝6.31 m3</p><p>　　燃燒帶入的氫＝﹛K×H2K＋M×﹙H2M＋H2Om×2/18﹚﹜×22.4/2</p><p>　?。僵x410×（0.0016+0.005）+130×（0.0254+0.0096×2/18）﹜ ×22.4/2＝68.84 m3</p>

94、<p>　　入爐總氫量∑H2＝6.31+68.84＝75.15（m3）</p><p>　　生成CH4耗氫＝CCH4×2/12×22.4＝4.47×2/12×22.4＝16.69 m3 </p><p>　　設(shè)定有35%的氫參加還原，還原氫量</p><p>　　H2r＝∑H2×0.35＝75.1

95、5×0.35＝26.30 m3</p><p>　　進(jìn)入煤氣的氫量 VH2＝75.15－16.69－26.30＝32.16 m3</p><p>　　高爐中氫的還原度（假定還原氫均參與浮氏體的還原）</p><p>　　ri(H2)＝H2r×56/﹙22.4×[Fe] ×10﹚＝26.30×56/﹙22.4×

96、;946.2﹚＝0.07</p><p>　　(3) CO2 </p><p>　　礦石中帶入的CO2 0 m3</p><p>　　熔劑(硅石)分解出的CO2 0 m3</p><p>　　焦炭帶入的CO2＝410×0.0015×22.4/44＝0.31 m3</p>

97、<p>　　由爐料共帶入CO2＝0.31 m3</p><p>　　高級(jí)氧化鐵還原生成的CO2＝A×Fe2O3A×22.4/160</p><p>　?。?662.19×0.7323×22.4/160＝170.41 m3</p><p>　　礦石中MnO2還原成MnO</p><p>　　

98、生成的CO2＝A×MnO2×22.4/87</p><p>　?。?662.19×0.00013×22.4/87＝0.06</p><p>　　由FeO還原成Fe生成的CO2＝10×[Fe] ×﹙1－rd－ri﹙H2﹚﹚×22.4/56</p><p>　?。?46.2×（1-0.45-

99、0.07）×22.4/56</p><p>　?。?81.67 m3</p><p>　　因還原共產(chǎn)生CO2＝170.41+0.06+181.67＝352.14 m3 </p><p>　　煤氣中的CO2總量VCO2＝352.14＋0.31＝352.45 m3</p><p><b>　　(4) CO</b>&

100、lt;/p><p>　　風(fēng)口前燃燒碳生成的CO＝Cb×22.4/12＝301.13×22.4/12＝562.11 m3</p><p>　　鐵直接還原生成的CO＝CdFe×22.4/12＝91.24×22.4/12＝170.31 m3</p><p>　　其它直接還原生成的CO＝Cda×22.4/2＝8.16×

101、22.4/12＝15.23 m3</p><p>　　上式三項(xiàng)CO量＝562.11＋170.31＋15.23＝747.65 m3</p><p>　　﹙由氧化碳直接求得CO＝Co×22.4/12＝400.53×22.4/12＝747.66 m3﹚</p><p>　　焦炭揮發(fā)分帶入的CO＝410×0.0049×22.4/28＝

102、1.61 m3</p><p>　　熔劑在高溫區(qū)分解出的CO2轉(zhuǎn)化為CO后進(jìn)入煤氣中的CO總量為</p><p>　　VCO＝747.66+1.61－352.14＝397.13 m3</p><p><b>　　(5) N2</b></p><p>　　鼓風(fēng)帶入的N2＝Vb×N2b＝1191.27×﹙

103、1－0.21－0.02﹚×（1-0.0053）</p><p>　?。?12.42 m3</p><p>　　焦炭、煤粉帶入的N2＝{410×（0.00086+0.00249）＋130×0.0074}×22.4/28</p><p><b>　?。?.87 m3</b></p><p&

104、gt;　　煤氣中N2量VN2＝912.42+1.87＝914.29 m3</p><p>　　將上列計(jì)算結(jié)果列表7，求出煤氣（干）總量及煤氣成分。</p><p>　　表2.8 煤氣成分表</p><p>　　煤氣量與鼓風(fēng)量體積之比Vg/Vb＝1705.24/1191.27＝1.43</p><p>　　煤氣密度ρg＝{0.0054×

105、;16+（0.2329+0.5362）×28+0.0189×2+0.2067×44}/22.4 ＝1.37 Kg/m3</p><p>　　每噸生鐵的煤氣質(zhì)量Gg＝Vg×ρg＝1705.24×1.37＝2336.18 Kg</p><p><b>　　3.煤氣中水量計(jì)算</b><

106、;/p><p>　　還原生成的H2O＝H2r×18/22.4＝26.30×18/22.4＝21.13 Kg</p><p>　　礦石帶入的結(jié)晶水＝1662.19×0＝0 Kg</p><p>　　焦炭帶入的游離水＝{K﹙1＋0.02﹚×H2OK}/（1－H2OK）</p><p>　?。絳410×

107、﹙1＋0.02﹚×0.037}/（1-0.037）＝16.07 Kg</p><p>　　進(jìn)入煤氣的H2O量＝21.13+16.07＝37.2 Kg</p><p>　　4.考慮爐料的機(jī)械損失后實(shí)際入爐量</p><p>　　礦石量＝1662.19×1.03＝1712.06 Kg</p><p>　　焦炭量＝410

108、5;1.02/（1－0.037）＝434.27 Kg</p><p>　　硅石量＝57.91×1.01＝58.49 Kg</p><p>　　因此，機(jī)械損失（含爐塵）量為</p><p>　　＝（1712.06－1662.19）+（434.27－425.75）+（58.49－57.91）</p><p><b>　　＝58

109、.97 Kg</b></p><p>　　注：K/（1－H2OK）＝425.75</p><p>　　列物料平衡表2.9，計(jì)算物料平衡誤差。</p><p>　　表2.9 物料平衡表</p><p><b>　　物料平衡誤差：</b></p><p>　　絕對(duì)誤差＝3871.56－38

110、63.52＝8.04 Kg</p><p>　　相對(duì)誤差＝8.04/3871.56＝0.21%＜0.3%</p><p>　　在允許誤差范圍內(nèi)，物料平衡計(jì)算正確</p><p>　　2.2 高爐熱平衡計(jì)算</p><p>　　2.2.1 全爐熱平衡</p><p><b>　　1.熱收入</b>&

111、lt;/p><p>　?。?）風(fēng)口前碳素燃燒放熱：由物料平衡計(jì)算得到風(fēng)口前燃燒碳量Cb=301.13 Kg， 則Qs1=4.18×2340×301.13=2945412.76 KJ</p><p>　?。?）鼓風(fēng)帶入的熱量</p><p>　　已知Vb=1191.27 m3，查表可知1200℃時(shí)，干空氣熱焓408.8×4.18 KJ/ m3

112、，水蒸氣熱焓504.9×4.18 KJ/ m3。每噸生鐵的風(fēng)量為1191.27 m3，噴吹煤粉用的壓縮空氣數(shù)量很少(大約15～30kg/kg)，這里就不考慮了，因而鼓風(fēng)帶入的物理熱為：</p><p>　　Qs2=4.18×Vb×{（1－ψ）Cpb＋ψ×CpH2O}</p><p>　　=4.18×1191.27×{408.8&#

113、215;(1-0.0053)+504.9×0.0053}</p><p>　　=2038159.33 KJ</p><p>　?。?）氫氧化熱及CH4生成熱</p><p>　　生成CH4耗碳CCH4=4.47 Kg，熱量為：</p><p>　　Qs3=4.18×1124×4.47×16/12=280

114、01.99 KJ</p><p>　?。?）成渣熱（由硅石及生礦帶入的CaO和MgO計(jì)算）</p><p>　　Qs4=4.18×270×（CaO＋ MgO）</p><p>　　=4.18×270×{57.91×(0.0017+0.0008) ＋1662.19×0.1×(0.001+0.0013

115、)}</p><p>　　=594.86 KJ</p><p>　?。?）因采用冷礦，爐料帶入的物理熱可忽略不計(jì)。</p><p>　　因此，以上各項(xiàng)熱收入總計(jì)為：</p><p>　　Qs=Qs1＋Qs2＋Qs3＋Qs4</p><p>　　=2945412.76＋2038159.33＋28001.99＋594.86

116、</p><p>　　=5012168.94 KJ</p><p><b>　　2．熱支出</b></p><p>　?。?）鐵及其他元素還原消耗</p><p><b>　　①鐵還原消耗</b></p><p>　　已知rd=0.45，ri（H2）=0.07，ri（CO）=

117、0.48，F(xiàn)er=946.2 Kg</p><p>　　燃料帶入的FeO量 FeO燃=KFeOK＋MFeOM</p><p>　　=410×0.0083＋130×0.00716</p><p><b>　　=4.33 Kg</b></p><p>　　進(jìn)入渣中的FeO渣=3.66 Kg</p&g

118、t;<p>　　需分解的硅酸鐵中的FeO總量為</p><p>　　FeO硅= FeO′硅＋FeO燃－FeO渣=23.34＋4.33－3.66=24.01 Kg</p><p>　　( FeO′硅=(1662.19×0.90×0.077＋1662.19×0.05×0.0183) ×0.2=23.34 Kg</p>

119、<p>　　礦石中以Fe3O4形態(tài)存在的FeO量</p><p>　　FeO磁=A（FeOA－0.2×a×FeOa）</p><p>　　=1662.19{0.07115－0.2（0.90×0.077＋0.05×0.0183﹚}</p><p><b>　　=94.92 Kg</b></

120、p><p>　　其中a：爐料中人造富礦配比</p><p>　　FeOa：燒結(jié)礦（包括球團(tuán)礦）中FeO含量</p><p>　　FeOA：混合礦中的Fe含量</p><p>　　礦石中以Fe3O4形態(tài)存在的Fe2O3量為</p><p>　　Fe2O3磁= FeO磁×160/72=94.92×160/7

121、2=210.93 Kg</p><p>　　礦石中Fe3O4= FeO磁＋Fe2O3磁=94.92＋210.93=305.85 Kg</p><p>　　礦石中自由Fe2O3數(shù)量Fe2O3赤=A×Fe2O3A－Fe2O3磁</p><p>　　=1662.19×0.7323－210.93</p><p>　　=1006.2

122、9 Kg</p><p>　　即鐵氧化物還原耗熱Qd’=4.18×[78.8×FeO硅＋29.7×Fe3O4×168/232＋3.3 </p><p>　　×Fe2O3赤×112/160＋649.1×Fer×rd＋118.2×Fer</p><p>　　×ri（H2）

123、－58.1×Fer×ri（CO）]</p><p>　　=4.18×[78.8×24.01＋29.7×305.85×168/232＋3.3</p><p>　　×1006.29×112/160＋649.1×946.2×0.45＋118.2</p><p>　　

124、5;946.2×0.07－58.1×946.2×0.48]</p><p>　　= 1122814.56 KJ</p><p>　?、谄渌睾臒酫d’’=QdSi＋QdMn＋QdP</p><p>　?、? Si還原耗熱QdSi=4.18×5360×10[Si]</p><p>　　=4.