1500m3高炉渣铁处理系高炉统设计

包头地区原料条件下1500m3高炉渣铁处理系统设计

冶金06-2班 指导教师 闫永旺

摘要 高炉渣铁处理系统设计是炼铁车间设计的重要部分。为了达到高产、低耗、长寿、环保的生产目标，均借鉴了国内外先进的技术设备。本出铁场设计为矩形双出铁场，双铁口平行布置，渣铁沟布置合理，采用铁水摆动流嘴，出铁场平坦化，炉前设备选型机械化程度高，采用合理高效的铁水处理系统，高炉炉渣处理采用世界上先进的因巴法水渣处理系。 关键词：高炉；渣铁处理；出铁场。

Abstract The important part of the design in iron making plant is the design of blast furnance iron- slag processing system. When designing, in order to reduce consumption volume, use a long time,ensure the high output and friendly to environment, both at home and abroad for the advanced equipment and technology is learnt. The casting house of blast furnace is designed as rectangular iron ditch, the tap house are balanced arranging. the slag ditch and iron ditch are reasonably designed .swinging spout for hot metal is provided and cast house is flattened. the selection of cast house equipment features with high mechanization. the reasonable and effective metal processing system is used .the INBA slag processing is used for the blast furnance slag ,which is advanced in the word .

Key word: blast furnace; iron-slag processing; casting house. 1文献综述

1.1 渣铁处理系统 1.1.1 风口平台与出铁场

风口平台的标高一般比出铁场的标高要高1.5m左右，比风口中心线的标高低1.15～1.25m，以便于观察风口和拆装风口操作。风口平台的宽度取决于炉容，小型高炉的风口平台宽为3～4m，大中型高炉的风口平台宽为7m左右。上渣沟出口段的坡度为10～15％，以使熔渣能顺利流出。风口平台上的上渣沟，由于深度较大，应设置横跨渣沟的人行过桥，过桥用钢板铺成。风口平台应保持平坦，只留排水坡度，便于操作。

出铁场位置应与出铁口相适应。出铁场面积取决于渣铁沟的布置和炉前操作的需要，其长度，大中型高炉为40～60m，宽度为15～25m，高度则要求保证任何一个渣铁流嘴下沿不低于5m，以便渣铁罐车通过。 1.1.2 渣铁分离器

为了使铁水和熔渣分离，在主铁沟的端部设有渣铁分离器。渣铁分离器是在主铁沟的端部，用铁沟泥或更高级的耐火泥料等耐火材料捣打成榴，在槽中设置一块大闸板。由于铁水密度大于熔渣密度，铁水能通过大闸板下面的通道流入支铁沟，而熔渣则浮于铁水的上面不能通过，被大

[1]

闸板撇向渣坝，流入下渣沟。 1.2 炉前机械设备 1.2.1 开铁口机

冲钻式开铁口机由起吊机构、转臂机构和开口机构组成。开口机构中钻头以冲击运动为主，同时通过旋转机构使钻头产生旋转运动，即冲击又旋转。钻头的冲击和旋转是靠开口机构的主要组成部分的正逆打击机来实现的。正逆打击机是一个气动装置，类似于凿岩机，它具有正打击、逆打击和旋转等三个功能，三个功能可单独作用，也可以是其中两个功能，即正打旋转或逆打旋转同时作用。

冲钻式开口机的特点是：钻出的铁口通道接近于直线，可减少泥炮的推泥阻力；开口速度快，开口时间短，自动化程度高。大型高炉多采用此种开铁口机。 1.2.2 堵铁口机

在高炉生产中，每出完一次铁水后必须迅速用炮泥将出铁口堵住。堵铁口机就是用来堵塞铁口的设备，通常又称泥炮。

液压泥炮是将由电动机驱动改为由液压驱动。液压泥炮具有活塞推力大，能适应高压操作，工作稳定，结构紧凑，便于操作等优点。液压泥炮的液压元件要求精度高，必须精心操作和维护，以避免液压油泄漏。 1.2.3 换风口机

高炉风口烧坏后必须立即更换。目前国内外大型高炉已都采用换风口机来更换风口。对换风口机的要求是：灵活可靠，操作简单方便，运转迅速，适应性强，耐高温，耐冲击性较好。

国内高炉采用的吊挂式换风口机结构。它主要由小车运行机构、立校回持及升降机构、挑杆伸缩机构、挑杆摆动机构、挑杆冲击机构及卷扬机构等组成。 1.2.4 换弯管机

为了配合换风口机工作，国内还设计了换弯管机。换弯管机也是通过小车吊挂在更换风口机运行的环形轨道上运行。换弯管机工作时，将卸下的弯管和直吹管用托架托起，并运送离开风口区，再用换风口机拆卸和安装风口，新的风口安装好后，再用换弯管机将弯管及直吹管托运来，放于待装位置。 1.2.5 炉前吊车及打夯机

炉前吊车主要用于清理渣铁沟，更换主铁沟和渣铁分离器的吊运作业，以及托运设备和材料等。炉前吊车一般为桥式吊车，其走行轨道设置在出铁场厂房两侧支柱上。为了缩短铁水沟的修补、制作的时间和提高铁沟质量，出铁沟采用打夯机夯实。目前用于铁沟夯实的打夯机主要有重型振动打夯机。其特点是能力大，夯出的铁沟密实，寿命长[2]。 1.4 铁水处理设备

高炉铁水，一部分用铁水罐车运往炼钢车间炼钢，一部分运往铸铁车间铸块储存，少部分号外生铁还需要进行炉外脱硫处理，使之成为合格生铁。

1.4.1 铁水罐车

梨形铁水罐车，铁水罐外形似梨状。其特点是容量较小，散热损失少，底部呈半球形，倒罐后残铁量少，内衬寿命较长。但是梨形铁水罐由于口部尺寸较小，清理废铁和铁瘤不方便，也不便观察内部砖衬的破坏情况。 1.4.2 铸铁机

铸铁机是将液态生铁连续铸成生铁块的设备。对铸铁机的要求是：浇注过中铁水的飞溅损失和从铁模中溢漏损失量要少，铁水收得率要高；生铁块表面质量好，单位质量生铁块消耗铸模量小，机械化程度高，设备故障少，寿命长。 1.5水淬渣生产

因巴法是将渣水混合物经转鼓脱水后，由皮带运出的处理方法，与铁水分离后的炉渣，经渣沟进入炉渣粒化区，吹制箱内的高速水流使其水淬粒化冷却，经水渣槽进一步粒化和缓冲之后，流入转鼓内的水渣分配器，被均匀分配到转鼓过滤器中。在转鼓下半周滤去部分水后，被叶片刮带，随筒边旋转自然脱水，转至转鼓上半周处时,渣落至伸入鼓内的皮带之上，经此皮带和分配皮带送至成品槽贮存，装车外运。

图 1.3 典型INBA法炉渣处理系统

该法布置紧凑，占地而积小，可实现整个流程机械化、自动化连续生产，系统水渣质量好，冲渣水闭路循环，水悬浮物少，泵和管路的磨损小，无爆炸危险，安全度高。在渣中含铁量高达20%时，INBA系统也能安全进行炉渣粒化，该炉渣处理工艺能彻底解决对烟尘、蒸汽对环境的污染，达到该系统零排放的目标。因其为引进技术，故投资费用大[3]。 2 炼铁工艺计算

2.1 原料成分的整理计算

表2.1 矿石成分的平衡计算

项目 烧结矿 球团矿 生矿 硅石 石灰石 续表：

项目 烧结矿 球团矿 生矿 硅石 石灰石 续表： 项目 烧结矿 球团矿 生矿 硅石 石灰石

SiO2 6.714 8.406 2.793 96.00 0.390

MgO 2.302 0.111 0.132 0.076 0.090

Al2O3 0.494 0.399 0.829 2.212 0.170

RexOy 0.989 0.031 0.000 0.000 0.000

K2O 0.292 0.103 0.013 0.000 0.000

Na2O 0.353 0.199 0.000 0.000 0.000

CO2 0.000 0.000 0.000 0.000 43.283

Fe2O3 66.297 87.200 93.783 1.547 0.000

MnO 1.017 0.054 0.268 0.000 0．000

P2O5 0.157 0.057 0.113 0.000 0.011

FeS 0.167 0.086 0.040 0.000 0.056

CaF2 0.837 0.119 0.062 0.000 0.000

CaO 11.070 0.760 0.059 0.165 56.00

TF e 53.780 63.020 67.151 1.083 0.000

Mn 0.788 0.042 0.169 0.000 0.000

P 0.069 0.025 0.049 0.000 0.005

S 0.061 0.031 0.021 0.000 0.030

F 0.408 0.058 0.030 0.000 0.000

FeO 8.682 2.475 1.911 0.000 0.000

2.2 物料平衡计算

表2.2 物料平衡表

物料收入

项目 矿石 焦炭 煤粉 硅石 鼓风 总计

数量（kg） 1744.032 444.860 130 3.060 1691.444 4013.396

% 43.455 11.084 3.239 0.076 42.145 100.00

物料支出

项目 生铁 炉渣 煤气 煤气中水 炉尘 总计

数量（kg） 1000.00 416.234 2501.969 40.693 59.550 4018.446

% 24.885 10.358 62.262 1.013 1.482 100.00

绝对误差=4013.396－4018.446=-5.050 kg

相对误差=-5.050/4013.396=0.126 %＜0.3 % 2.3全炉热平衡计算

表2.3 全炉热平衡表

热收入

kJ

项目 碳素燃烧热 鼓风物理热 成渣热 炉料物理热 CH4生成热

热支出

% 77.469 19.219 0.002

项目 氧化物还原耗热

脱硫耗热 水分解热 游离水蒸发热

%

kJ 7011980.2 36275.1 236593.4 41820.6 152152.0 1212200.0 748139.0 538456.9 839817.1 10817434.

3

64.821 0.335 2.187 0.387 1.407 11.206 6.916 4.973 7.764 100.000

8380175.8 2078974.5 190.7 0.000 358093.3

10817434.3

0.000 喷吹物分解耗热 3.310 100.000

铁水物理热 炉渣物理热 煤气带走热量

热损失 总计

总计

高炉有效热量利用系数=100-（4.978+7.764）=87.258 %

高炉碳素热能利用系数=8380175.8/（7980+409.475×4.18）=61.355 %

2.4高温区热平衡计算

表2.4 高温区热平衡表

热收入 项目 碳素燃烧热 鼓风有效热

总计

kJ 3017646.9 86458.3

3104105.2

% 97.215 2.785 100.00

热支出 项目

直接还原耗热 铁水带走热量 炉渣带走热量 煤粉升温分解热 高温区热损失

总计

kJ 1404145.5 543400 347971.6 323323.0 485265.1 3104105.2

% 45.235 17.506 11.210 10.416 15.633 100.00

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