内蒙古科技大学毕业设计说明书
4.3.6 高炉炉顶管道设计参数.................................. 30 4.4 重力除尘器的设计 ........................................... 30
4.4.1 重力除尘器的设计要求.................................. 30 4.4.2 重力除尘器部分设计参数选择............................ 30 4.4.3 重力除尘设备尺寸的选择................................ 30 4.4.4 积灰量及灰斗设计...................................... 32 4.4.5 出口含尘浓度.......................................... 32 4.4.6 重力除尘器参数........................................ 32 4.5 除尘器及粗煤气管道设备 ..................................... 32
4.5.1 煤气遮断阀............................................ 32 4.5.2 清灰阀及煤气灰搅拌机.................................. 33
第五章 布袋除尘器设计.............................................. 34
5.1 布袋除尘器形式 ............................................. 34 5.2 滤料的选择 ................................................. 34 5.3 清灰方式的确定 ............................................. 35 5.4 过滤气体速度、过滤面积、滤袋尺寸、滤袋数目的确定 ........... 35 5.5 除尘器平面布置 ............................................. 36 第六章 除尘系统附属设备............................................ 38
6.1 阀门 ....................................................... 38
6.1.1 煤气遮断阀............................................ 38 6.1.2 煤气放散阀............................................ 38 6.1.3 煤气调节阀组.......................................... 39 6.1.4 叶形插板.............................................. 40
第七章 余压发电.................................................... 41
7.1 煤气余压回收装置的工艺流程及特点 ........................... 41
7.1.1 工艺流程.............................................. 41 7.1.2 煤气余压回收装置的主要特点............................ 42 7.2 TRT的基本结构和工作原理.................................... 42
7.2.1 TRT的基本结构 ........................................ 42
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7.2.2 TRT的工作原理 ........................................ 43 7.3 TRT的运行操作过程及注意事项................................ 43
7.3.1 TRT启动 .............................................. 43 7.3.2 TRT运行 .............................................. 44 7.3.3 TRT停机 .............................................. 44
第八章 除尘器中的自动控制系统...................................... 46
8.1 温度自动控制系统 ........................................... 46 8.2 电压差控制仪 ............................................... 46 8.3 脉冲控制仪 ................................................. 46 8.4 箱体自动检漏 ............................................... 47 参考文献........................................................... 48 致 谢............................................................. 50
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第一章 文献综述
1.1 概述
高炉发源于中国，高炉何时在我国发明，各路专家尚无统一意见.有人推断是公元前8世纪[1，2]，现在己有出土的铸铁实物，证实了这一推断[3]，是世界上最早掌握冶铁技术少数文明古国之一欧洲出现高炉约在170年以后。20世纪是中国炼铁大发展时期，并成为世界炼铁大国。20世纪是中国钢铁工业发展的世纪。这100年的中国钢铁工业发展史表明，钢铁工业是一个国家经济实力的基础。21 世纪的钢铁作为一个重要的结构材料、功能材料的位置不会发生重大变化。从高炉炼铁生产规模和效率成本看，世界上还没有任何一种非高炉流程能达到和接近大型高炉目前已达到的生产和效益水平可以,21 世纪相当长的时间内，国际、国内高炉炼铁流程都将占绝对优势。多年来,我国炼铁界认真贯彻了高炉炼铁以精料为基础的方针,认识到精料对炼铁技术进步的影响率在70 %以上。一批企业在不断改善焦炭、烧结、球团质量,炼铁炉料结构日趋科学、合理、经济。在改善炼铁原燃料质量的过程中,出现了各企业发展不平衡。总体上讲,大企业进展慢,一批中小企业在加快向国际先进水平靠拢。
中国炼铁处于高速发展阶段, 2007年全国生铁产量达到4. 6944亿t比上年度增长15. 19%[4],其增幅低于钢产量的同期增幅,占世界总产量的49. 74%。2007年全国重点钢铁企业(指71家)产铁3. 69亿t比上年增长13. 74%,其他企业产铁1. 20亿t增长19. 60%。地方企业铁产量增速高于大中型钢铁企业。2008年上半年全国产铁2. 4642亿t比上年度增长7. 89%,降低了发展势头[5,6]。中国炼铁技术进步主要表现在：①综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料（煤粉和重油等）等强化冶炼和节约能耗新技术，特别在喷吹煤粉上有独到之处。1980年中国重点企业高炉平均利用系数为1.56吨/(米2日)，焦比为539公斤/吨生铁；②综合利用含钒钛的铁矿石取得了突破性进展，含稀土的铁矿石的利用也取得了较大的进展。即使如此,高炉工艺也仍然存在一些问题:工艺流程复杂、能耗高、环境污染严重与投资庞大等。另外高炉工艺对冶金焦有很强的依赖性,然而从已探明的世界煤炭储量来看,焦煤仅占总储煤量的5%,而且分布很不均匀,因此高炉炼铁的发展面临着焦煤缺乏的困难。
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为解决这一困难,众多的非高炉炼铁技术就应运而生了,而且得到了较快的发展
[7]
。非高炉炼铁技术根据其工艺特征、产品类型及用途不同可以分为熔融还原和
直接还原两大类。熔融还原法是以非焦煤为能源,在高温熔态下进行铁氧化物还原,渣铁能完全分离,得到类似高炉的含碳铁水。直接还原法则是以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源,在铁矿石(或含铁团块)软化温度以下进行还原得到金属铁的方法。其产品呈多孔低密度海绵状结构,被称为直接还原铁(DRI)或海绵铁。
传统的高炉炼铁工艺仍保持着旺盛的发展势头。国外高炉炼铁的产量约占整个铁产量90%,如扣除直接还原铁,则约占99%。受炼钢需求量的驱动,西方采取提高现有高炉生产率或改扩建大高炉的方式来扩大高炉流程的产能。钢铁工业快速发展的印度等国家,也基本都是以高炉流程为基础。例如,已建了2座COREX装置的印度JINDAL厂,目前正在建设4000 m3的高炉来完成新的产能扩张。而韩国现代集团的2座5250 m3高炉的建设,同中国以首钢曹妃甸大高炉为代表的众多大高炉一起,更进一步增强了未来高炉流程的主导地位[8]。
1.2 高炉炼铁
1.2.1 高炉炼铁的技术进步
高炉炼铁精料技术包括:高(品位、强度高)、熟(熟料率)、净(筛除粉末)、均(粒度均匀)、小(粒度要小)、稳(成分稳定)、少(有害杂质少)、好(物化性能好)等。精料技术的核心是要提高入炉矿品位。高炉炼铁,品位每提高1 %,焦比下降2 %,产量提高3 %,渣量减少30 kg/t(铁),还可增加喷煤量,创出一定的经济效益[9]。我国矿品位的提高主要是使用高品位进口矿比例增加的结果。一般进口矿的品位在64 %以上。我国进口矿的数量在逐年增加,从1995年的4115万t,增加到2002年的11149万t[10],占我国炼铁使用矿石总量的32 %以上。使用进口矿不仅提高了高炉入炉矿品位,而且也改善了烧结矿的冶金性能。
近年我国烧结技术进步取得了可喜的成果,应用小球烧结技术、厚料层铺料、细精矿烧结技术、制止烧结矿自然风化技术、含CaF2和TiO2的特殊矿烧结等技术,使烧结质量不断提高。2000年、2001年、2002年我国重点企业的烧结转鼓指数在逐年提高,其值为65.84 %、71.62 %、74.45 %;烧结碱度也在提高,其值为1.70、1.76、1.83[11]。
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国外高炉炼铁的技术进步体现在高炉的高效化、低燃料比、高炉长寿、环保等方面。高炉高效化生产首先体现在高炉的大型化。在这方面日本的效果最为突出。在过去的20年里,日本高炉的平均容积从2570 m3增加到4200 m3 [15],而且现拥有1座5000 m3以上的高炉,包括最大的5775 m3高炉。欧洲高炉的数量已从1990年近90座减少到2005年的54座左右。平均的炉缸直径为10.3 m,平均工作容积为2100 m3。最大的炉缸直径是14.9m[16]。北美(加拿大,墨西哥,美国)有38座高炉,统计的37座高炉平均工作容积为1783 m3/座[17]。为满足产量的要求,美国AK Steel Middletown3号高炉(工作容积1462 m3)则使用吨铁超过200kg的直接还原热压块铁和废钢作为入炉原料,从而使高炉利用系数达到4.2 t/(m32d)[17]。不断降低燃料比是高炉炼铁长久目标。欧洲最好的高炉总燃料比为440~460 kg/t(铁水)(都折算成焦炭),而且是长期运行的指标。最新的焦比指标是低于300 kg/t。大块焦焦比的最低值是240kg/t。使用小焦已成为普遍的实践。数座高炉的煤比超过200 kg/t。最高的是CORUS 6号和7号高炉,在高利用系数条件下,连续2年以上在225~230 kg/t的范围内[17]。传统的高炉炼铁工艺仍保持着旺盛的发展势头。国外高炉炼铁的产量约占整个铁产量90%,如扣除直接还原铁,则约占99%。受炼钢需求量的驱动,西方采取提高现有高炉生产率或改扩建大高炉的方式来扩大高炉流程的产能。 1.2.2 高炉炼铁面临的问题及改善措施
炼铁系统在钢铁生产体系中是最耗能的，且产生了最大的环境负荷(主要是CO:排放)。2002年炼铁系统的能量消耗占钢铁产业的69.4%，二氧化碳排放量占整个体系的73.4%。单就高炉生产这一环节而言，其能量消耗和二氧化碳排放量分别占整个钢铁产业的49.0%和53.0%[12]，高炉炼铁生产面临的主要问题[13]是:①精料、富氧鼓风、高风温、煤粉喷吹以及低硅操作等常规技术的广泛应用，已使高炉各项指标处于较高水准，单凭常规技术很难进一步改善高炉性能。②高炉的原燃料条件日趋恶化，铁矿石品位逐渐下降，各大钢铁企业进口矿用量逐年递增，高炉用高三氧化二铝和高结晶水含量铁矿石量增加;另外，煤炭储量逐年下降，优质煤资源量减少，高炉的燃料及还原剂条件呈劣化趋势。③焦煤资源全球性匾乏以及焦炉的寿命等问题，将使得全球范围内焦炭供应难以满足高炉炼铁的需要。④炼铁生产主要使用的含碳能源(煤及其衍生物)产生大量的二氧化碳。常
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