3000立方米高爐本體設(shè)計(jì)及渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明書.doc

內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：天津原料條件下3000m3高爐本體設(shè)計(jì)及渣鐵處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：60內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘要高爐噴煤是20世紀(jì)60年代開始大規(guī)模應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的煉鐵新技術(shù)。隨著石油危機(jī)、環(huán)保和煉焦煤資源日益短缺等問題，高爐噴煤已不僅是高爐調(diào)劑的一項(xiàng)重要手段，同時(shí)還是彌補(bǔ)焦炭不足的主要措施。而且高爐噴煤是降低煉鐵生產(chǎn)成本的有效途徑。本設(shè)計(jì)結(jié)合包鋼地區(qū)原料條件下和對(duì)目前國內(nèi)外先進(jìn)高爐噴吹工藝的學(xué)習(xí)。采用并罐直接噴吹形式的噴煤方式設(shè)計(jì)的2200m3高爐噴煤系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括高爐噴煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高爐噴煤制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高爐噴煤噴吹系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高爐噴煤安全設(shè)計(jì)。從而以價(jià)格低廉的煤粉部分替代價(jià)格昂貴而日趨貶值的冶金焦炭，使高爐煉鐵焦比降低，生鐵成分下降。增加效益。關(guān)鍵詞：高爐噴煤；高爐；噴煤技術(shù)；abstractthe blast furnace coal is the 1960 s large scale application steel industry production of new iron-making technique. as the oil crisis, environmental protection and coking coal resources increasingly scarce, blast furnace has not only the blast furnace is coal adjusted a and also an important way to make up for the lack of coke or major measures. and blast furnace ironmaking is to reduce production cost coal the effective way. this design with baotou area of material condition and at home and abroad and advanced injection process of blast furnace study. the adoption and cans of direct injection from of pulverized coal injection way of 2200 m3design of blast furnace coal system. system of blast furnace design including coal storage system design,blast furnace coal pulverizing system design, blast furnace pulverized coal injection system design, blast furnace safety design of coal. and the low price of coal powder partly replace expensive and more lack of metallurgical coke, make the blast furnace ironmaking coke rate reduce, pig iron cost down. increase benefits. key words：coal of blast furnace， blast furnace，injection technology目 錄摘要iabstractii第一章 文獻(xiàn)綜述.1 1.1高爐冶煉概況及發(fā)展.1 1.1.1高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)技術(shù).1 1.1.2爐容大型化及其空間尺寸的發(fā)展.2 1.1.3爐料向精料發(fā)展.2 1.1.4提高鼓風(fēng)溫度.2 1.1.5提高爐頂壓力.3 1.1.6富氧大噴吹.3 1.1.7電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用.3 1.2高爐本體.3 1.2.1高爐爐型發(fā)展.3 1.2.2五段式高爐爐型及爐型尺寸.31.3噴煤工藝的基本流程5 1.3.1原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)6 1.3.2制粉系統(tǒng)6 1.3.3煤粉的輸送61.3.4噴吹系統(tǒng)71.3.5供氣系統(tǒng)71.3.6煤粉計(jì)量71.3.7控制系統(tǒng)81.4高爐煙煤噴10 1.4.1高爐混噴煤的優(yōu)越性.11 1.4.2外國高爐混噴煙煤工藝的發(fā)展.11 1.4.3國內(nèi)高爐混噴煙煤工藝的發(fā)展.12第二章 煉鐵工藝計(jì)算14 2.1已知高爐的冶煉條件.14 2.2 配料計(jì)算.182.3 高爐物料平衡計(jì)算20 2.4熱平衡計(jì)算242.4.1熱收入242.4.2 熱支出252.5高爐區(qū)熱平衡計(jì)算282.5.1 高爐區(qū)熱收入282.5.2 高爐區(qū)熱支出292.6煉鐵焦比的計(jì)算30第三章 高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)323.1 爐缸設(shè)計(jì)323.1.1 爐缸尺寸323.1.2 渣口高度323.1.3 風(fēng)口高度323.1.4 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸32 3.1.5風(fēng)口數(shù)目的確定.32 3.1.6死鐵層厚度.333.2 爐腰直徑d，爐腹角，爐腹高度h2333.3 爐喉直徑d1，爐喉高度h5，爐身角，爐身高度h4，爐腰高度h3.333.4 校核爐容34 3.5 爐頂高度h6，全高h(yuǎn).34第四章 高爐配煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇與計(jì)算37 4.1 高爐噴煤量的確定37 4.2 原煤需求量的確定37 4.3高爐噴煤率計(jì)算37第五章 高爐噴煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)395.1 高爐噴煤對(duì)煤粉性能的要求39 5.1.1 粒度39 5.1.2溫度395.1.3 水分39 5.2 原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的工藝流程39 5.3原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)備與裝置39 5.3.1 儲(chǔ)運(yùn)場39 5.3.2 地下受斗場40 5.3.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)40 5.3.4 元煤場.40 5.3.5 除塵裝置.41第六章 高爐噴煤制粉統(tǒng)設(shè)計(jì)42 6.1 磨煤系統(tǒng)42 6.2收粉系統(tǒng)44 6.2.1煤粉收集設(shè)備44 6.2 .2 排粉風(fēng)機(jī)45 6.2.3制粉系統(tǒng)壓力運(yùn)行方式45 6.2.4鎖氣器45第七章 高爐噴煤方式和設(shè)備的選擇.48 7.1高爐噴煤方式選擇及設(shè)計(jì)487.1.1 直接噴煤方式48 7.1.2 噴煤罐組成布置方式及設(shè)計(jì)487.1.3 噴吹管路布置方式507.1.4噴吹罐出粉裝置507.2 高爐噴煤系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備507.2.1 煤粉倉507.2.2 帶硫化裝置的混合器50 7.2.3 分配器517.2.4 煤粉噴槍52第八章 高爐噴煤計(jì)量.53 8.1高爐噴煤計(jì)量53 8.1.1 總煤量的計(jì)算與調(diào)節(jié)53 8.1.2 噴煤單支管的計(jì)算域調(diào)節(jié).53參考文獻(xiàn)55致謝58 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 文獻(xiàn)綜述1.1高爐冶煉概況及發(fā)展高爐冶煉是獲得生鐵的主要手段，他以鐵礦石（天然礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）為原料，焦煤、煤粉、重油、天然氣等為燃料和還原劑，以石灰石、等為溶劑、在高爐內(nèi)通過燃料燃燒、氧化物中鐵元素的還原以及非鐵氧化物造渣等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，獲得生鐵，起主要副產(chǎn)品為高爐爐渣和高爐煤氣。1.1.1高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)技術(shù)20世紀(jì)50年代以來，我國一直沿用從前蘇聯(lián)引來的高爐有效容積利用系數(shù)(1v)和冶煉強(qiáng)度(is)等，作為評(píng)價(jià)高爐冶煉強(qiáng)化的指標(biāo)。這些指標(biāo)都是以高爐有效容積(vu)為基準(zhǔn)得來。高爐有效容積利用系數(shù) ，t/(m3d)高爐冶煉強(qiáng)度 ，t/(m3d)式中p，q分別為高爐的生鐵日產(chǎn)量和燃料日耗量，t/d高爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表1.1：表1.1高爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)單位指標(biāo)值備注高爐有效容積m33200利用系數(shù)t/(m3d)2.28max2.5焦比kg/t310煤比kg/t200max250熱風(fēng)溫度c1200max2500爐頂壓力mpa0.2max0.25此外，歐洲流行采用以爐缸面積(a)為基準(zhǔn)的強(qiáng)化指標(biāo)：爐缸面積利用系數(shù)曲 ,t/m3d爐缸燃燒強(qiáng)度 比較而言，后者比前者在冶金理念上要科學(xué)些，生產(chǎn)實(shí)踐表明，在一定的冶煉條件上，高爐的入爐風(fēng)量、燃料燃燒量、煤氣生產(chǎn)量和生鐵產(chǎn)量都與爐缸面積成正比，這是高爐大型化的基本出發(fā)點(diǎn)。1.1.2爐容大型化及其空間尺寸的發(fā)展我國現(xiàn)有高爐1200座左右，大于1000以上容積的高爐有僅128座，高爐結(jié)構(gòu)不合理，平均爐容小，落后產(chǎn)能所占比重過大；固體廢棄物(塵、泥和爐渣等)產(chǎn)生總量增長過快；燒結(jié)so2排放形勢(shì)日益嚴(yán)峻等。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，大型高爐容加上精料、高風(fēng)溫、高壓爐頂、綜合噴吹以及春水冷卻等近代技術(shù)，可以降低單位燒結(jié)面積的基建投資和經(jīng)營費(fèi)用，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，燒結(jié)礦質(zhì)量，使高爐能耗降低、壽命增加，高爐利用系數(shù)也可達(dá)到2.0以上，同時(shí)生產(chǎn)管理方便，易于環(huán)境治理。1.1.3爐料向精料發(fā)展高爐的爐料結(jié)構(gòu)從上世紀(jì)70年代以來幾經(jīng)變化，由開始的原礦冶煉到全部使用燒結(jié)礦，最后改為機(jī)燒結(jié)礦配酸性球團(tuán)礦，爐料結(jié)構(gòu)變化及相應(yīng)的主要生產(chǎn)指標(biāo)如表1.2：爐料結(jié)構(gòu)及主要生產(chǎn)指標(biāo)表1.2爐料結(jié)構(gòu)及主要生產(chǎn)指標(biāo)時(shí)間年?duì)t料結(jié)構(gòu)系數(shù)t/m3d焦比kg/t冶強(qiáng)t/m3d石灰石kg/t熟料比%品位%1970塊礦0.810350824903.0919701977土燒結(jié)礦和塊礦1.09680.9756057.4350.2919801985高、低堿度燒結(jié)礦2.4115921.36417.410051.9219861988高堿度燒結(jié)礦、土燒球團(tuán)礦2.4035931.4123.310056.271992高堿度燒結(jié)礦、土燒球團(tuán)礦2.7955991.66314.910054.57注：入爐焦比按碎鐵加入量進(jìn)行了折算。隨著高爐冶煉的強(qiáng)度的增加，爐料正向著精料方向發(fā)展，精料包括入爐礦石的品味，改善入爐原料的還原性能，調(diào)高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成份和粒度。1.1.4提高鼓風(fēng)溫度提高鼓風(fēng)溫度可以大幅度降低焦比，特別是在鼓風(fēng)溫度較低時(shí)效果更為顯著，一般認(rèn)為，在1000一下，每提高風(fēng)溫100，可以節(jié)焦10到20kg/t鐵，在1100以上，每提高100，可以降焦8到10kg/t鐵。近年來，噴吹燃料量逐漸增加，提高風(fēng)溫更是迫切的事情。1.1.5提高爐頂壓力煤氣清洗系統(tǒng)文氏管安裝了可調(diào)喉口，利用調(diào)節(jié)文氏管喉口的方法，將高爐頂壓控制在35kpa左右。爐頂壓力的提高有利于減少壓差、穩(wěn)定爐況、提高煤氣利用率、最終提高產(chǎn)量。1.1.6富氧大噴吹噴吹燃料是，由于燃料的分解，爐缸的理論燃燒溫度有所降低，煤氣量增加，塊狀區(qū)熱流比下降，煤氣利用變差。富氧鼓風(fēng)可以克服這些足，合適的富氧率與噴吹的燃料成分有關(guān)，富氧大噴吹可達(dá)到優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的冶煉效果。1.1.7電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用60年代起高爐開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)，目前已可以控制配料、裝料和熱風(fēng)爐操作。1.2高爐本體1.2.1高爐爐型發(fā)展高爐爐型發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。1) 原始爐型（大腰爐型） 各國原始爐型共同特點(diǎn)是爐缸和爐喉直徑小，爐身下部爐腹（爐腰）直徑大，高度小，即所謂的大腰爐型。2) 近代爐型 19世紀(jì)中葉，由于蒸汽鼓風(fēng)機(jī)和焦炭的普遍使用，爐頂裝料裝置逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，高爐爐型趨向于擴(kuò)大爐缸爐喉直徑，并向高度方向發(fā)展，逐漸形成近代的五段式高爐爐型。3) 現(xiàn)代爐型 由于人們對(duì)產(chǎn)量的要求和原燃料質(zhì)量的改善，以鼓風(fēng)機(jī)能力的提高，高爐爐型向著“大型橫向”發(fā)展。高爐大型化成為高爐冶煉的發(fā)展趨勢(shì)。1.2.2五段式高爐爐型及爐型尺寸現(xiàn)代高爐爐型由爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉組成，其幾何尺寸就是高爐爐型的尺寸。我國高爐爐型各部分名稱及尺寸表示方法見圖1.1圖1.1 高爐爐型尺寸表示方法1) 表征了高爐的矮胖程度，即高徑比。值越大，爐料和煤氣經(jīng)過的路徑越長，爐料和煤氣在爐內(nèi)接觸的時(shí)間也越長，因此有利于煤氣的熱能和化學(xué)能的充分利用。但值較大時(shí)卻增加了料柱的高度，從而相應(yīng)的增加了煤氣流通過料柱的阻力損失，不利于高爐冶煉的順行。因此應(yīng)有適當(dāng)值，過大過小都不好。2) 爐缸尺寸 爐缸是高爐的核心部位。爐缸的容積不僅應(yīng)能保證足夠數(shù)量的燃料燃燒，而且能容納一定數(shù)量的鐵和渣。爐缸的高度應(yīng)能保證在爐缸內(nèi)容納兩次出鐵間隔時(shí)間內(nèi)所生成的鐵水和一定數(shù)量的爐渣，并應(yīng)考慮因故而不能按時(shí)放渣放鐵時(shí)能容納多余的鐵水和爐渣，因此爐缸高度直接決定了渣口和風(fēng)口的高度，同時(shí)也影響風(fēng)口前氧化帶的形狀和大小，從而也是影響爐況的主要要因素。3) 爐腹尺寸 爐腹的結(jié)構(gòu)尺寸是爐腹高度和爐腹角。爐腹過高，有可能在爐料尚未熔融就進(jìn)入收縮階段，易造成難行和懸料，爐腹過低則可能減弱爐腹應(yīng)有的作用。1000以上的大型高爐爐腹高度在3.0到3.6米，中小型高爐還可以小一些，爐腹角一般取，過大不利于煤氣分布，過小使得爐腹部位對(duì)下降爐料阻力增加，不利于順行。4) 爐腰尺寸 爐腰的高度大小對(duì)高爐冶煉沒有嚴(yán)重影響。高爐爐腰一般為m。5) 爐身尺寸 爐身尺寸包括爐身高度和爐身角。由于高爐大型化主要是爐型橫向增大，所以高爐有效容積增大時(shí)高爐爐身高度增大并不多，大型高爐爐身高度基本在m范圍。爐身角的大小與爐料的下降和煤氣流的上升過程中的分布狀態(tài)關(guān)系極大。爐身角取小時(shí)有利于爐料的下降，易發(fā)展邊緣煤氣流。但是，爐身角過小，邊緣沒氣流過分發(fā)展，會(huì)給高爐操作上下部調(diào)節(jié)帶來困難，不利于煤氣熱能和化學(xué)能的充分利用，容易使?fàn)t襯過熱而損壞。爐身角取大值時(shí)，有利于抑制邊緣煤氣流過分發(fā)展，但是不利于爐料下降。一般取值在之間，現(xiàn)代大型高爐爐身角取值在之間。6) 爐喉尺寸 爐喉的高度應(yīng)能滿足控制爐料分布和煤氣流分布為宜，過高會(huì)使?fàn)t料擠緊而影響下降，過低難以滿足裝料制度調(diào)節(jié)的要求。爐喉高度一般以m為宜。1.3噴煤工藝的基本流程完整的高爐噴煤工藝流程應(yīng)包括原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、煤粉輸送系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和煤粉計(jì)量系統(tǒng)，最新設(shè)計(jì)的高爐噴煤系統(tǒng)還包括整個(gè)噴煤系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制中心。高爐噴煤的一般工藝流程如下圖1-4 所示。 圖 1-4高爐噴煤的一般工藝流程1.3.1原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 為了保證高爐噴煤作業(yè)的連續(xù)性和有效性，在噴煤工藝系統(tǒng)中，首先要考慮的是建立合適的原煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)包括綜合煤場、煤棚、儲(chǔ)運(yùn)方式。為了控制原煤粒度碎即可以控制磨煤機(jī)入口的原煤粒度，和除去原煤中的雜物，在原煤儲(chǔ)運(yùn)過程中還必須設(shè)置篩分破碎裝置和除鐵器。篩分破碎即可以控制磨煤機(jī)入口的原煤粒度，可以去除某些纖維狀物質(zhì)。而除鐵器則主要用于清除煤中的磁性金屬雜物。1.3.2制粉系統(tǒng) 煤粉制備是指在許可的經(jīng)濟(jì)條件下，通過磨煤機(jī)將原煤加工成粒度和含水量均符合高爐噴吹需要的煤粉。制粉系統(tǒng)包括干燥劑供應(yīng)、原煤上料系統(tǒng)、及煤粉制備系統(tǒng)。在煙煤制粉中，還必須設(shè)置相應(yīng)的惰化防爆抑爆及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)控制裝置。制粉工藝流程圖如下1-5所示。 圖 1-5制粉工藝流程圖1.3.3煤粉的輸送 煤粉的輸送有兩種方式可供選擇，即采用煤粉罐裝專用卡車或采用管道氣力輸送，而氣力輸送連續(xù)性好、能力大且密封性好，是高爐噴煤中最普遍采用的煤粉輸送方式。依據(jù)粉氣比的不同，管道氣力輸送又分為濃相輸送（40 kg/kg）和稀相輸送(=10-30 kg/kg)。目前，國內(nèi)廣泛采用的是稀相輸送。濃相輸送不僅可以降低噴煤設(shè)備費(fèi)用和能量消耗，而且有利于改善管道內(nèi)氣固相的均勻分布，有利于提高煤粉的計(jì)量精確度，是煤粉輸送技術(shù)的發(fā)展方向。1.3.4噴吹系統(tǒng)噴吹系統(tǒng)采用濃相流化輸送，雙罐并聯(lián)加分配器的噴吹方式。設(shè)置一個(gè)煤粉倉，煤粉倉下設(shè)兩個(gè)并聯(lián)的噴吹罐，兩個(gè)罐交替噴吹。該系統(tǒng)何用煤粉濃相噴吹技術(shù)，系統(tǒng)固氣比可達(dá)30kvckg以上，噴吹系統(tǒng)由煤粉倉、貯氣罐、噴氣罐、煤粉輸送器、分配器、噴吹管線、閥門及噴槍等組成。工藝流程如圖1-6所示。 圖1-6噴吹系統(tǒng)流程1.3.5供氣系統(tǒng) 供氣系統(tǒng)是高爐噴煤工藝系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，主要涉及壓縮空氣、氮?dú)?、氧氣和少量的蒸汽。壓縮空氣主要用于煤的輸送和噴吹，同時(shí)也為一些氣動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力。氮?dú)夂驼羝饕糜诰S持系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行，如煙煤制粉和噴吹時(shí)采用氮?dú)夂驼羝杌?、滅火等，系統(tǒng)防潮采用蒸汽保溫等。而氧氣則用于富氧鼓風(fēng)或氧煤噴吹。1.3.6煤粉計(jì)量 煤粉計(jì)量結(jié)果既決定著噴煤操作及設(shè)備配置的形式，同時(shí)又受噴吹工藝條件的影響，它是高爐操作人員掌握和了解噴煤效果，并根據(jù)爐況變化實(shí)施調(diào)節(jié)的重要依據(jù)。煤粉計(jì)量水平的高低，直接反映了高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展水平。目前煤粉計(jì)量主要有兩類，即噴吹罐計(jì)量和單支管計(jì)量。噴吹罐計(jì)量，尤其是重疊罐的計(jì)量，是高爐實(shí)現(xiàn)噴煤自動(dòng)化的前提，而單支管計(jì)量技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)風(fēng)口均勻噴吹或根據(jù)爐況變化實(shí)施自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要保證。實(shí)現(xiàn)煤粉計(jì)量的連續(xù)化和提高煤粉計(jì)量的準(zhǔn)確性是煤粉計(jì)量技術(shù)的發(fā)展方向。1.3.7 控制系統(tǒng) 隨著噴煤量的增加，噴煤系統(tǒng)的設(shè)備啟動(dòng)頻率增高，操作間隙時(shí)間減少，噴吹操作周期縮短，手動(dòng)操作已不能適應(yīng)生產(chǎn)要求，尤其是當(dāng)高爐噴吹煙煤或采用多煤種配煤混合噴吹時(shí)，高爐噴煤系統(tǒng)廣泛采用了計(jì)算機(jī)控制和自動(dòng)化操作。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，控制系統(tǒng)可以將制粉與噴吹分開，形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制站，再經(jīng)高爐中央控制中心用計(jì)算機(jī)加以分類控制；也可以將制粉和噴吹設(shè)計(jì)為一個(gè)操作控制站，集中在高爐中央控制中心，與高爐采用同一方式控制。 噴煤工藝流程的種類繁多，特點(diǎn)各異，通?？筛鶕?jù)下述方法加以分類。1. 按噴吹方式分按噴吹方式可分為直接噴吹和間接噴吹。 （1）直接噴吹方式是將噴吹罐設(shè)置在制粉系統(tǒng)的煤倉下面，直接將煤粉噴入高爐風(fēng)口，高爐附近無需噴吹站。其特點(diǎn)是節(jié)省噴吹站的投資及相應(yīng)的操作維護(hù)費(fèi)用。這種方式中小高爐采用較多。直接噴吹方式結(jié)構(gòu)如圖 1-7所示。 圖1-7高爐直接噴吹方式結(jié)構(gòu) （2）間接噴吹則是將制備好的煤粉，經(jīng)專用輸煤管道或罐車送入高爐附近的噴吹站，再由噴吹站將煤粉噴入高爐。其特點(diǎn)是投資較大，設(shè)備配置復(fù)雜，除噴吹罐組外，還必須配制相應(yīng)的收粉、除塵裝置。間接噴吹方式結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。圖 1-8高爐間接噴吹方式結(jié)構(gòu)2. 按噴吹罐布置形式分按噴吹罐布置形式可分為并列式噴吹和串罐式噴吹，通過罐的順序倒換或交叉倒換來保證高爐不間斷噴煤。為便于處理噴吹事故，通常并列罐數(shù)最好為3 個(gè)。 （1）并列式噴吹若采用順序倒罐，則對(duì)噴吹的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，而采用交叉倒罐則可改善噴吹的穩(wěn)定性，但后者必須配備精確的測(cè)量和控制手段。另外，并列式噴吹占地面積大，但噴吹稱量簡單，投資較重疊式的要小。因此，常用于小高爐直接噴吹流程系統(tǒng)。并列式噴吹結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。 圖 1-9高爐并列式噴吹結(jié)構(gòu) （2）串罐式噴吹是將兩個(gè)主體罐重疊設(shè)置而形成的噴吹系統(tǒng)。其中，下罐亦稱為噴吹罐，它總是處于向高爐噴煤的高壓工作狀態(tài)。而上罐也稱為加料罐，它僅當(dāng)向下罐裝粉時(shí)才處于與下罐相連通的高壓狀態(tài)，而其本身在裝粉稱量時(shí)，則處于常壓狀態(tài)。裝卸煤粉的倒罐操作須通過連接上下罐的均排壓裝置來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際需要，串罐可以采用單系列，也可以采用多系列，以滿足大型高爐多風(fēng)口噴煤的需要。串罐式噴吹裝置占地小，噴吹距離短，噴吹穩(wěn)定性好，但稱量復(fù)雜，投資亦較并列式的大。這種噴吹裝置是目前國內(nèi)外大型高爐采用較多的一種噴吹裝置。 3. 按噴吹管路形式分按噴吹管路形式可分為多管式噴吹和單管路加分配器方式噴吹。 （1）所謂多管方式噴吹是指噴吹罐直接與同風(fēng)口數(shù)目相等的支管相連接而形成的噴吹系統(tǒng)。一般一根支管聯(lián)接一個(gè)風(fēng)口。其主要特點(diǎn)有： (a) 每根支管均可裝煤粉流量計(jì)，用以自動(dòng)測(cè)量和調(diào)節(jié)每個(gè)風(fēng)口的噴煤量。其調(diào)節(jié)手段靈活，誤差小，有利于實(shí)現(xiàn)高爐均勻噴吹和大噴煤量的操作調(diào)節(jié)。 (b) 噴吹距離受到限制，一般要求不超過200300 m。這是因?yàn)樵趪姶稻嚯x相同的情況下，多管方式的管道管徑小，阻力損失大，過長的噴吹距離將導(dǎo)致系統(tǒng)壓力的增加，從而使壓力超過噴吹罐的允許罐壓極限。 (c) 單支管流量計(jì)數(shù)目多，儀表和控制系統(tǒng)復(fù)雜，因此投資亦較大。(d) 由于支管數(shù)目多，需要轉(zhuǎn)向的閥門太多，因此多管噴吹僅適用于串罐方式，而不適用于并列式。 （2）所謂單管加分配器方式是指每個(gè)噴吹罐內(nèi)接出一根總管，總管經(jīng)設(shè)在高爐附近的煤粉分配器分成若干根支管，每根支管分別接到每個(gè)風(fēng)口上。主要特點(diǎn)有： (a) 一般在分配器后的支管上不裝流量計(jì)，通過各風(fēng)口的煤粉分配關(guān)系在安裝試車時(shí)一次調(diào)整完畢，因此不能進(jìn)行生產(chǎn)過程中的自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外通過分配器對(duì)各支管煤粉量的控制精度不僅取決于分配器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且還受運(yùn)行過程中分配器的各個(gè)噴嘴不等量磨損的影響。因此，需要經(jīng)常加以檢查和調(diào)整。 (b) 因系統(tǒng)的阻力損失較小，噴吹距離可達(dá)600 m。 (c) 因支管不必安裝流量計(jì)，故控制系統(tǒng)相對(duì)簡化，投資較少。 (d) 對(duì)噴吹罐的安裝形式無特殊要求，既適用于并列式，又可用于串罐式。1.4高爐煙煤噴 從高爐冶煉工藝角度看，煙煤更適合噴吹，因?yàn)樗瑩]發(fā)物質(zhì)高，所以燃燒率高，帶入高爐的氫氣也多。而氫氣既有利于高爐的還原過程，又有利于提高煤氣熱值。實(shí)踐證明噴煙煤有利于提高置換比和增加噴吹量。此外，煙煤一般比無煙煤質(zhì)軟、好磨，可以降低磨煤電耗5。1.4.1 高爐混噴煙煤的優(yōu)越性 國內(nèi)外實(shí)踐證明，噴吹單一煤種較難滿足高爐冶煉要求?；旌蠂姶祪煞N或兩種以上的煤是發(fā)展趨勢(shì)，也是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)提高燃燒率。幾種煤種按一定比例混合后，其燃燒率高于這幾種煤種單獨(dú)噴吹的燃燒率乘以其配比系數(shù)之和。煙煤燃點(diǎn)低，利用不同煤粉間的相互催化燃燒效應(yīng)，可以改善煤粉在風(fēng)口前的燃燒過程，提高燃燒效率。 (2)將優(yōu)質(zhì)煤和劣質(zhì)煤混合獲得良好的效果，合理利用煤炭資源，降低成本。 (3) 煙煤中配加無煙煤后，爆炸危險(xiǎn)性顯著降低，噴槍、風(fēng)口由于結(jié)焦而造成的堵塞和燒損得到減輕。 (4) 煙煤含揮發(fā)物高，帶入高爐的氫也多，有利于高爐還原過程和提高煤氣熱值。 (5) 與無煙煤相比，煙煤質(zhì)軟、好磨，可以提高設(shè)備作業(yè)效率，降低電耗。1.4.2 國外高爐混噴煙煤工藝的發(fā)展現(xiàn)狀 從80 年代初開始，高爐噴吹煙煤技術(shù)在西歐和日本等國得到了迅速發(fā)展，日本有65 %以上高爐、西歐有50 %以上的高爐都噴吹質(zhì)量好、灰分低于810 %的高揮發(fā)分煙煤；美國阿姆科的高爐長期堅(jiān)持噴吹煙煤；法國敦克爾克2#高爐(1600 m3)噴吹低揮發(fā)分煙煤(瘦煤)；盧森堡阿爾貝德a 高爐(1376 m3)噴吹褐煤；英國鋼鐵公司斯肯索普廠女王維多利亞號(hào)高爐(1600 m3)噴吹平均料度為0.40.5 mm 的高揮發(fā)分煤粉，一些工廠噴吹用煤的灰分和揮發(fā)分如表1-1所示17。 表 1部分工廠噴吹用煤的灰分和揮發(fā)分公司名稱灰分 %揮發(fā)分 %日本神戶7.4-10.132.5-33.3中國首鋼13.8-15.18.0-8.5德國蒂森6.9-10.09.1-29.3日本川崎9.8-11.822.8-34.1英國鋼鐵公司2.2-9.56.5-34.1荷蘭霍戈文公司3.6-7.532.0-36.2塔塔鋼鐵公司0.0-17.524.5-25.0 日本新日鐵公司君津廠所用煤粉的揮發(fā)分為34 %，典型粒度80 mm (篩下累積重量百分率80 %)。93 年進(jìn)行了煤比超200kg/t 鐵、焦比低于300kg/t 鐵的實(shí)驗(yàn)。國外高爐噴吹煙煤的安全措施比較周全，整個(gè)噴煤系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的安全可靠性高，主要特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)如下： (1) 兩種主要的防爆系統(tǒng)。在制粉和噴吹裝置各危險(xiǎn)部位安裝著火探測(cè)器和滅火器，爆源探測(cè)器和滅爆器。另一種防爆系統(tǒng)是采用惰性氣體匯入系統(tǒng)的整個(gè)工藝流程，將工藝流程中的氣氛含氧量降低到一定值，一般在812 %以下，使其氣氛惰性化，確保煤粉不能燃燒，更難以爆炸。 (2) 工況穩(wěn)定、氣固相混合均勻的輸煤和噴煤工藝。為保證輸煤和噴煤的工況穩(wěn)定，國外主要有兩種手段：流化噴吹技術(shù)和機(jī)械均勻給粉技術(shù)。 ( 3) 匹配能力相當(dāng)、密封性良好的磨煤設(shè)備。國外煙煤的磨煤設(shè)備幾乎全采用密封性良好的中速磨，既可正壓又可負(fù)壓操作，保障了煙煤的安全制備。 (4) 設(shè)備少、簡單而緊湊的煤粉收集流程。國外無論是煤粉的制備過程，還是將煤粉輸送到噴吹站的輸煤過程，其煤粉的收集一般都采用一級(jí)收塵 (布袋)，個(gè)別廠最多再加一級(jí)旋風(fēng)收塵 (如阿姆科)。 (5) 噴煤罐組容積小型化。 (6) 高度自動(dòng)化和完善的監(jiān)測(cè)儀表設(shè)備。1.4.3 國內(nèi)噴吹煙煤工藝的發(fā)展現(xiàn)狀 在我國豐富的煤炭資源中，煙煤貯量約占70 %，分布于全國各地。各廠可就近噴吹。但由于防火防爆問題，我國絕大多數(shù)高爐都噴吹無煙煤，僅幾家采用煙煤。盡管這些廠在噴吹設(shè)備及采取的防爆手段不盡相同，但都獲得了良好的噴吹效果，為我國高爐噴吹煙煤技術(shù)的發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)18。 蘇鋼從1978 年底開始在84m3 高爐上進(jìn)行噴吹淮北青龍煙煤 (可燃基揮發(fā)份vk為21.6 %) 的生產(chǎn)性試驗(yàn)，噴吹量62 kg/t。從1981 年底又開始噴吹夾河高揮發(fā)份煙煤 (vk35.46 %)，噴吹量50.86 kg/t。常壓噴吹罐采用多孔板流化裝置，不用惰性氣體保護(hù)，達(dá)到了安全噴吹的效果。蘇鋼的常壓噴吹煙煤技術(shù)早在1982 年就通過了冶金部技術(shù)鑒定。 1978 年，馬鋼對(duì)原噴吹無煙煤設(shè)備進(jìn)行改造，開始噴吹可燃基揮發(fā)份23.91 %的煙煤，噴煤量82.83 kg/t，置換比0.97。在噴煤系統(tǒng)中采取了氣氛保護(hù)、隔斷火源、泄壓防爆、控制溫度和加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等手段，使高壓噴吹煙煤獲得成功。四川達(dá)縣青花鋼鐵廠100 m3 高爐，從1984 年底開始噴吹可燃基揮發(fā)份1518 %的煙煤，噴煤量66 kg/t，制粉系統(tǒng)采用熱風(fēng)爐廢氣作惰性保護(hù)，噴吹系統(tǒng)采用“格孔迷宮”式防爆裝置，在沒有氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，也保證了高爐安全噴吹煙煤。鞍鋼從1966 年建成第一個(gè)煤粉車間后，一直噴吹無煙煤。從1989 年9 月，開始對(duì)原煤貯運(yùn)、制粉、輸送和噴吹工藝與設(shè)備進(jìn)行全面技術(shù)改造，在1000 m3 高爐上進(jìn)行高揮發(fā)份 (30 %左右) 煙煤噴吹試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，煙煤配比由30 %、50 %、70 % 提高到100 %，最高噴吹量達(dá)89 kg/t，采取的主要防爆措施是降低系統(tǒng)氧濃度和控制火源。試驗(yàn)中設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)操作參數(shù)均達(dá)到了規(guī)定指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為我國大型高爐噴吹煙煤鋪平了道路。 寶鋼2#高爐噴煤設(shè)施于1992 年5 月建成投產(chǎn)。先后噴吹過陽泉無煙煤，晉城無煙煤、新龍莊煙煤和內(nèi)蒙神府煙煤。其噴煤設(shè)備從設(shè)計(jì)上是按噴煙煤考慮的，并且采用制粉與噴吹合在一起的直接噴吹方式。大高爐噴吹神府煙煤后，煤比近兩年上升較快，至1998 年底，全廠煤比已近200kg/t。充分說明了煙煤有利于提高煤比的優(yōu)越性。第二章 煉鐵工藝計(jì)算2.1已知高爐的冶煉條件原料成分高爐采用燒結(jié)礦，球團(tuán)礦，生礦三種礦石冶煉，其混合礦配比為85：10：5補(bǔ)齊成分的計(jì)算：燒結(jié)礦：(1) 由mn計(jì)算mno mno=mn71/55=0.6971/55=0.891(2) 由p計(jì)算p2o5 p2o5=p142/62=0.052142/62=0.119(3) 由s計(jì)算fes fes=s88/32=0.0388/32=0.082(4) 由feo、fes 及tfe計(jì)算fe2o3 fe(feo)=feo56/72=8.71056/72=6.774 fe(fes)= fes56/88=0.08256/88=0.052 fe2o3 中的鐵量為 fe（(fe2o3) ）= tfefe(feo) fe(fes) =56.4206.7740.052 =49.594fe2o3含量則為 fe2o3= fe（fe2o3）160/112 =49.594160/112=70.848=0.8910.1190.0828.71070.8489.25.961.61.5=98.91ni：平衡前的各項(xiàng)成分含量，%ni: 平衡后的各項(xiàng)成分含量，%nfe2o3=70.848/98.91100%=71.629100-98.91-(71.629-70.848)=0.309 ncao=9.2+0.309=9.509=0.8910.1190.0828.71071.6299.5095.961.61.5=100球團(tuán)礦：由mn計(jì)算mno mno=mn71/55=0.03671/55=0.046由p計(jì)算p2o5 p2o5=p142/62=0.03142/62=0.069由s計(jì)算fes fes=s88/32=0.00488/32=0.011由feo、fes 及tfe計(jì)算fe2o3 fe(feo)=feo56/72=0.2156/72=0.163 fe(fes)= fes56/88=0.01156/88=0.104 fe2o3 中的鐵量為 fe（fe2o3 ）= tfefe(feo) fe(fes) =63.0000.1630.104 =62.733fe2o3含量則為 fe2o3= fe（fe2o3）160/112 =62.733160/112=89.618zno的含量 zno=0.00780/64=0.009tio2的含量 tio2=0.8480/48=1.4=0.046+0.069+0.011+89.618+0.21+0.009+1.4+1.190+5.1+0.9+1.1+0.13=99.783ntfe=63 /99.783100%=63.136nfe2o3=89.618/99.783100%=89.813100-99.783-（89.813-89.618）=0.022ncao=1.190+0.022=1.212 =0.046+0.069+0.011+89.813+0.009+1.4+1.212+5.1+0.9+1.1+0.13=100海南礦：由mn計(jì)算mno2 mno2=mn87/55=0.17287/55=0.272由p計(jì)算p2o5 p2o5=p142/62=0.023142/62=0.053由s計(jì)算fes2 fes2=s120/64=0.218120/64=0.409由feo、fes 及tfe計(jì)算fe2o3 fe(feo)=feo56/72=1.74556/72=1.357 fe(fes2)= fes256/120=0.40956/120=0.191fe2o3 中的鐵量為 fe（fe2o3 ）= tfefe(feo) fe(fes) =55.221.3570.191 =53.672fe2o3含量則為 fe2o3= fe（fe2o3）160/112 =53.672160/112=76.674zno的含量 zno=0.01480/64=0.018tio2的含量 tio2=0.05480/48=0.09=0.272+0,053+0.409+0.018+0.09+76.674+1.745+0.43+17.040+0.27+0.78+0.2=97.981ntfe=55.22/97.981100%=56.326nfe2o3=76.674/97.981100%=78.254100-97.981-(78.254-76.674)=0.439ncao=0.430+0.439=0.869=0.272+0,053+0.409+0.018+0.09+78.254+1.745+0.869+17.040+0.27+0.78+0.2=100硅石：fe2o3含量則為 fe2o3=tfe160/112=1.082160/112 =1.546=95.3+0.18+2.82+1.56+0.072=99.932ncao=95.3+0.068=95.368=100石灰石：由mn計(jì)算mno mno=mn71/55=0.07871/55=0.1由fe計(jì)算fes2 fes2=s120/56=0.274120/56=0.545由cao計(jì)算co2 co2=(55.3/56)44=43.45=0.545+55.3+0.365+0.08+0.16+0.1+43.45=100原料條件：天津地區(qū)原料成分表（1） 原料成分：采用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、海南礦冶煉。配比為85：10：5整理計(jì)算后見表（2） 冶煉制鋼生鐵，規(guī)定生鐵成分si=0.5%，s=0.03%。（3） 煉鐵焦比k=400kg，煤比m=120kg。（4） 規(guī)定的爐渣堿度r=cao/sio2=1.03。（5） 元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率見表（6） 選取鐵的直接還原度rd=0.45(0.40.5)，氫的利用率h=35%（0.350.5）。（7） 天津地區(qū)年平均氣溫12.6c 平均相對(duì)濕度為62% 平均大氣壓101.68kpa（8） 熱風(fēng)