{能源化工管理}冶金与能源学院毕业设计模板1

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1、能源化工管理冶金与 能源学院毕业设计模板 1 能源化工管理冶金与 能源学院毕业设计模板 1 毕业设计 第一部分 设计说明书 1.绪论 1.1 概述 钢铁是重要的金属材料之一，被广泛应用于各个领域，钢铁水平是一个国家 发展程度的标志。要想达到国际先进水平，必须采用适宜的先进技术和合理的工 艺制度。高炉冶炼是获得生铁的主要手段。本设计的任务就是要设计两座有效容 积为 3963m3的高炉车间。本设计过程中的高产、优质、低耗、长寿为宗旨，针 对现有的经济技术条件，进行合理的设备造型和方案确定，吸收并借鉴了国内外 一些先进技术，并力争达到自动化和机械化，减轻工人劳动强度，保护环境，并 尽力做到能源回收。

2、 1.2 高炉生产主要技术经济指标 经济技术指标是用来衡量高炉生产户和经济效果的重要参数。高炉生产技术 经济指标主要有以下几项。 1.2.1 高炉有效容积利用系数 高炉有效容积利用系数是指每立方米高炉有效容积一昼夜生产的生铁吨数， 即高炉每昼夜场铁量与高炉有效容积之比值。 1.2.2 焦比 焦比是指每生产一吨生铁所消耗的焦炭量，即高炉每昼夜产铁量与昼夜消耗 焦炭量之比。 1.2.3 油比、煤比和置换比 每吨生铁所消耗的重油量为油比，喷吹煤粉量为煤比。喷吹的单位重量或单 位体积燃料所代替的冶金焦炭量为置换比。 1.2.4 冶金强度和燃烧强度 冶金强度是指每立方米高炉有效容积每昼夜平均消耗的炭量。

3、 高炉有效容积用系数冶炼强度焦比 燃烧强度是指每平方米炉缸截面积每小时燃烧的焦炭量，即炉缸截面积与小 时消耗的焦炭量之比 燃烧强度一般为 1.001.25t/(h)。风机能力大、原料透气性好、燃料可 燃性好的燃烧强度可以选大些，否则选低值。 1.2.5 休风率 休风率是指休风时间与规定作业时间（即日历时间减去计划大、中修时间） 的比值百分数。休风率反映高炉设备维护和高炉操作水平的高低,先进高炉的休 风率在 1%以下。 1.3 高炉发展趋势 1.炉容大型化 2.生产高效化 1)精料 2)高风温3)高压炉顶操作4)喷吹燃料与富氧鼓风 5)提高高炉寿命6)加强二次能源回收7)加强环境保护 3.高炉自

4、动化 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.热风炉采用改进型内燃式热风炉，有利于提高风温，延长高炉寿命。 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。 2高炉车间设计 2.1 厂址的选择 1确定厂址要做多方案比较,选择最佳者.厂址选择的合理与否,不仅影响建 设速度和投资,也影响到投产后的产品成本和经济效益,必须十分慎重.厂址选择 应考虑以下因素: 1)要考虑工业布局,有利于经济合作; 2)合理利用地形设计工艺流

5、程,简化工艺,减少运输量,节省投资; 3)尽可能接近原料产地及消费地点,以减少原料及产品的运输费用; 4)地质条件要好,地层下不能有有开采价值的矿物,也不能是已开采 区; 5)水电资源要丰富,高炉车间要求供水、供电不得间断，供电要双电 源； 6)尽量少占良地； 7)厂址要位于居民区主导风向的下风向或测风向。 2本设计对厂址选择如下： 1)冶金工厂的原料和成品运输及水电的消耗量很大， 厂址应选在靠近铁路 接轨站， 并应保证接轨的方便和避免复杂的线路建设工程。 应靠近原料、 燃料的基地和产品销售的地点。近水源、电源，以缩短运输距离和管线 长度，以减少建厂的投资和运营费用。 2)厂址的面积和外形应能

6、满足生产工艺过程的需要， 把所有的建筑物构 筑物合理地布置在厂区之内，并应有一定的扩充余地，以供工厂发展之 用。 3)厂址应位于城市和居民区主导风向的下风向， 一般应有 1000 米以上的 距离，并应与其他企业不相干扰。窝风的盆地不宜选择为工厂厂址。 4)厂址应靠近城市和已有的工厂， 以便在生活福利和公用设施上互相协作。 5)厂址的地势最好是平坦的，厂址的地表应由中心向四周倾斜，以便使地 面水能依自然坡度向外畅流，不需要大量的土方工程。 6)冶金工厂主要的建筑物、构筑物，大多需要较深的基础和地下室，在建 筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程。 地下水位尽可能 低于地下建筑和构筑物基础

7、的深度，并无侵蚀性。 7)厂址不受洪水及大雨的淹没， 厂址最低处应该高出河流或海水涨潮的最 高水位 0.5。 8)厂址不应位于矿床或已开采的矿坑、溶洞和土崩的地层上，不应布置在 各种有机废物、化学废物、舍弃物的附近。 9)厂址应有较容易弃渣的低洼地带。 10) 工厂的污水（符合国家环保法规定范围的） 应尽量排到城市的下游或取 水点的下游。 11) 布置厂址时应充分利用地形，不占或少占农田。 2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 合理的炼铁车间平面布置应符合下列原则 1. 必须有足够运输能力。 2. 铸铁机、生铁块仓库、铁水罐修理库的位置要适当。 3. 布置紧凑， 在保证整个车间内运输的条件

8、下， 应因地制宜， 充分利用地形， 节约投资，少占农田。 4. 碾泥机室布置在与高炉扩建方向相反的一端，靠近高炉。 5. 水渣设施，尽可能采用炉前冲渣水利运送的方案。在集中处理炉渣时，水 渣设施一般布置在高炉到弃渣场的铁路线一侧，并应有水渣外运条件。 6. 车间建设，大修与扩建时，施工、作业及设备材料运输不应妨碍其他高炉 生产及交通运输。 2.3 车间布置形式 布置形式主要有一列式布置、并列式布置、岛式布置、半岛式布置。本设计 采用半岛式布置。 半岛式布置使每座高炉都有独立的铁水罐停放线，提高了高炉产品的运输能 力。在铁水罐停放线上设有摆动流嘴，高炉之间互不影响。铁路线只运输铁水， 用大型混铁

9、车运往炼钢车间。 用皮带级上料使炉前宽敞。 热风炉与铁路平行配置， 整个布置紧凑 。 3. 高炉本体设计 3.1 炉形设计 本设计年产生铁 550 万吨的高炉车间,年作业率为 95%,铁水比重为 7.1t/ 1.确定年工作日: 36597%=354 日产量: =15850.144 2.确定高炉容积: 选定高炉座数为 2 座,利用系数 =2.0 每座高炉日产量 = =7925.072 每座高炉容积 = =3963 3.炉缸尺寸: 1)炉缸直径 选定冶炼强度 =0.95 , 燃烧强度 =1.11 则 =13.39 取 =13.4 校核 =26.19 合理 2)炉缸高度 渣口高度 = =1.72 取

10、 =1.7 风口高度 = =3.33 取 =3.5 风口数目 =2(+2)=2(13.4+2)=30.8 取=32个 风口结构尺寸 选取 =0.5 则炉缸高度 = + =3.5+0.5=4.0 4.死铁层厚度: 选取 =2.0 5.炉腰直径,炉腹角,炉腹高度: 选取 =1.09 则 =1.09=1.0913.4=14.61 取=14.6 选取 =81030 则 = = =4.01 取=4.0 校核 tan=6.67 =810289 6.炉喉直径,炉喉高度: 选取 =0.65 则 =0.65=0.6514.6=9.49 取 =9.5 选取 =2.0 7.炉身角,炉身高度,炉腰高度: 选取 =82

11、0 则 = =18.14 取h4=18.5 校核 tan=7.25 =820848 选取 =2.15 则 =2.15=2.1514.6=31.39 取=31.5 求得: =-=31.5-4.0-4.0-18.5-2.0=3.0 8.校核炉容: 炉缸体积 = = =564.10 炉腹体积 = = =616.13 炉腰体积 = = =502.25 炉身体积 = =2141.27 炉喉体积 = =141.76 高炉容积 = + =564.10+616.13+502.25+2141.27+141.76 =3965.51 误差 =0.06% 1% 炉型设计合理,符合要求. 9.绘制高炉炉型图: 3963

12、 高炉炉型图 3.2 炉衬设计 3.2.1 炉底衬砖的设计 炉底经常受到炉料、渣、铁的物理及化学侵蚀，还受到鼓风、崩料及坐料的 冲击；炉底经常受到 140016000C 高温铁水的作用，同时受到压力结合起来 破坏作用更为严重。由于温度不均，产生了热应力的作用，使之易开裂；铁水及 铅水渗入砖缝后凝固时体积膨胀，可使砖浮起。 本高炉采用陶瓷杯炉底，是提高高炉寿命的一项新技术，它是在炉底炭砖和 炉缸炭砖的内缘，砌筑一高铝质杯状刚玉砌体层。利用刚玉的高荷重软化温度和 较强的抗渣铁侵蚀性能， 以及底导热型， 是高温等温线高度集中于刚玉砖砌体内。 陶瓷杯起保温和使炭砖免受高温渣铁侵蚀的作用。 炭砖的高导热

13、性又可以将陶瓷 杯输入的热量，很快传导出去，从而达到提高炉衬寿命的作用。这种结构还有利 于提高铁水温度。 炉底的具体结构时：首先是 3 层 400mm400mm 的满铺碳砖，上面是 5 层 400mm400mm 的高铝砖，在高铝砖周围环砌 400mm 碳砖，再上面是 1 层 270mm 厚的烧成铝碳砖，炉底和炉缸部分使用刚玉莫来石砖作为保护砖。 3.2.2 炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 从炉腹到炉身下部的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损，碱金属和锌蒸气的渗 透和破坏作用，炉腰以下概要受到高 FeO 初渣的侵蚀，以及由于温度波动所产 生的热震破坏作用。 高炉冶炼过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升，在炉腹和

14、炉腰交界处转弯，对 炉腰下部冲刷严重， 使这部分炉衬侵蚀较快， 是炉腹段上升， 径向尺寸一又扩大， 使得设计炉型向操作炉型转变。 炉身采用冷却模块冷却，炉腰砌砖度厚 575mm，炉腹砌砖厚度为 230mm。 用镶砖冷却壁冷却炉腹和炉腰，砌砖与冷却壁 70mm 缝隙填浓泥浆 ； 冷却壁 与炉壳间隙为 60mm，填以水渣石棉隔热材料。 3.2.3 炉身上部和炉喉砌筑 炉身上部温度较低，主要受煤气流冲刷和炉料磨损作用。炉喉除承受煤气流 冲刷和炉料磨损作用外还受装料时温度急剧变化的影响， 有时受到炉料的直接冲 击作用炉喉衬板为铸钢制成，称为炉喉钢砖或炉喉保护板。 3.3 高炉冷却 3.3.1高炉冷却设

15、备的作用及冷却介质 1.作用 1)维持炉衬在一定温度下工作,使其不是失去强度,保护炉型; 2)形成渣皮,保护炉衬代替炉衬工作; 3)保护炉壳及各种钢结构,使其不因过热而变形或破坏. 2.冷却介质 本高炉设计采用水作为冷却介质, 3.3.2高炉冷却设备设计 1.风口和渣口 风口由大套、中套和小套三个套组成。其中小套为复腔式贯流风口。风口中 小套由青铜制成。风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形钢管，通水冷却。三个水 套紧密接触，以防漏气。风口伸入炉缸内，距炉缸内衬表面 120mm。 渣口装置由四个套组成，即大套、二套、三套和渣口小套。渣口小套由青铜 制造，空腔式结构，大套、二套由铸铁铸成，内部有蛇形钢管。 2.冷却壁 冷却壁设置于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁。冷却壁的优点是 不损坏炉壳强度，密封性好，冷却均匀，炉衬表面光滑平整。 本设计中炉底 和炉缸部位采用光面冷却壁。 壁厚 100mm， 同段冷却壁间垂直缝 20mm,上下段 间水平缝 30mm，两段垂直缝应相互错开。光面冷却壁与炉壳间留 30mm 缝隙， 用稀泥浆填满；与砖衬间缝隙 130mm，填以碳素料。风口冷却壁块数为风口数 目的两倍。渣口周围上下段各两块，由四块冷却壁组成。炉腹和炉腰采用镶砖冷 却壁。其中炉腹部位采用不带凸台的镶砖冷却壁，