課設(shè) 120噸轉(zhuǎn)爐計(jì)算.doc

2.1轉(zhuǎn)爐計(jì)算2.1.1爐型設(shè)計(jì)1. 原始條件 爐子平均出鋼量為120噸，鋼水收得率取91%，最大廢鋼比取10%，采用廢鋼礦石法冷卻。鐵水采用P08低磷生鐵w(si)0.85% w(p)0.2% w(s)0.05%；氧槍采用三孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為1.0Mpa2. 爐型選擇根據(jù)原始條件采錐球型作為本設(shè)計(jì)爐型。3. 爐容比 取V/T=1.054. 熔池尺寸的計(jì)算1) 熔池直徑的計(jì)算公式 (1) 確定初期金屬裝入量G：取B=18%則G=(1) 確定吹氧時(shí)間：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量，一般低磷鐵水約為5057，高磷鐵水約為6269，本設(shè)計(jì)采用低磷鐵水，取噸鋼耗氧量為55。并取吹氧時(shí)間為16min，則 供氧強(qiáng)度=取=1.75則 2) 熔池深度計(jì)算 筒球型熔池深度的計(jì)算公式為 確定=4.79m, =1.41m3) 熔池其他尺寸確定(1) 球冠的弓形高度: (2) 爐底球冠曲率半徑： 5. 爐帽尺寸的確定1) 爐口直徑 :2) 爐帽傾角：取3) 爐帽高度 取，則整個(gè)爐帽高度為： 在爐口處設(shè)置水箱式水冷爐口爐帽部分容積為： 6. 爐身尺寸確定1) 爐膛直徑=4.79（無(wú)加厚段）2) 根據(jù)選定的爐容比為1.05，可求出爐子總?cè)莘e為 3) 爐身高度4) 爐型內(nèi)高7. 出鋼口尺寸的確定1) 出鋼口直徑2) 出鋼口襯磚外徑3) 出鋼口長(zhǎng)度4) 出鋼口傾角：取8. 爐襯厚度確定爐身工作層選700mm,永久層115mm,填充層90mm,總厚度為700+115+100=905（mm）爐殼內(nèi)徑為爐帽和爐底工作層均選600mm,爐帽永久層為150mm,爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚立砌，一層230mm,粘土磚平砌三層653=195（mm）,則爐底襯磚總厚度為600+230+195=1025（mm）,故爐殼內(nèi)形高度為，工作層材質(zhì)全部采用鎂碳磚。9. 爐殼厚度確定爐身部分選60mm厚的鋼板，爐帽和爐底部分選用55mm厚的鋼板。則 爐殼轉(zhuǎn)角半徑 10. 驗(yàn)算高寬比可見(jiàn)， ，符合高寬比的推薦值。因此所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基本上是合適的。能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐磚稱(砌磚)1 爐身磚稱 爐身永久層選用M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用86塊。層數(shù)=（層），根據(jù)實(shí)際爐型，選用106層，除去出鋼口處的影響要減掉30塊磚，共計(jì)9086塊磚。 爐身填充層該層厚100mm，用焦油鎂砂搗打而成。 爐身工作層選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，80/36。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用107塊。層數(shù)=（層），根據(jù)實(shí)際爐型，選用69層，除去出鋼口處的影響要減掉36塊磚，共計(jì)7347塊磚。爐帽磚稱 爐帽永久層選用M-21型(鎂磚)。估算層數(shù)=（層）第1層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用193塊。 第2層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用199塊。 第3層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用205塊。 第4層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用210塊。 第5層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用216塊。 第6層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用222塊。 第7層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用228塊。 第8層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用234塊。 第9層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用240塊。 第10層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用246塊。 第11層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用252塊。第12層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用257塊。 第13層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用263塊。 第14層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用269塊。 第15層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用275塊。 第16層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用281塊。 根據(jù)實(shí)際爐型，選用16層，除去出鋼口處的影響要減掉70塊磚，共計(jì)3720塊磚。 爐帽工作層估算層數(shù)=（層）由上至下，每?jī)蓪哟u為一組，前四層選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，60/60（）。第1、2層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用60塊。第3、4層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用63塊。由第5層開(kāi)始，選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，60/36（）。第5、6層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊） 故，該層選用62塊。第7、8層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用66塊。第9、10層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用70塊。第11、12層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用75塊。第13、14層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用79塊第15、16層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用84塊。第17、18層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用88塊。第19、20層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用93塊。第21、22層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用97塊。第23、24層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用101塊。第25層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用106塊。根據(jù)實(shí)際爐型，選用16層，除去出鋼口處的影響要減掉42塊磚，共計(jì)1944塊磚。 爐帽填充層該層厚220mm，用焦油鎂砂搗打而成。爐底磚稱 爐底永久層選用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚(鎂磚)立砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用單層立砌。故，共計(jì)2230塊磚。 爐底填充層選用標(biāo)準(zhǔn)黏土磚 ()平砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用三層平砌。故，共計(jì)1806塊磚。 爐底工作層選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，Tz-9 z307k立砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用雙層立砌。故，共計(jì)2136塊磚。 爐底拐角處該處均選用不同型號(hào)的鎂磚（砌法見(jiàn)砌磚圖）。由上至下，依次為a.M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用70塊。b.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用153塊。c.M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用80塊。d.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用147塊。e.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用160塊。f.M-22型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用238塊。g.M-26型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用118塊。根據(jù)實(shí)際爐型，選用14層，共計(jì)3179塊磚。出鋼口磚稱 此處定做外徑1020，內(nèi)徑，長(zhǎng)1190的氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚一塊。轉(zhuǎn)爐內(nèi)型與爐殼之間沒(méi)有磚稱填充的地方均用焦油鎂砂搗打而成的填充料填充。2.2氧槍設(shè)計(jì)2.2.1噴頭設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量120噸，低磷鐵水，冶煉鋼種以低碳鋼為主。轉(zhuǎn)爐參數(shù)，爐容比V/T1.05，熔池直徑D=4790mm，有效高度H內(nèi) =8970 mm ，熔池深度h=1410mm2. 計(jì)算氧流量取噸鋼耗氧量55m3,吹氧時(shí)間16min,則氧流量 3. 選用噴孔出口馬赫數(shù)為M2.0 ,采用三孔噴頭,噴孔夾角為10。4. 設(shè)計(jì)工況氧壓查等熵流表，當(dāng)M2.0時(shí)0，則 5. 計(jì)算喉口直徑每孔氧流量 利用公式則求得，取喉口長(zhǎng)度。6. 計(jì)算d出依據(jù)2.0，查等熵流表 7. 計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度取半錐角為50，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度 8. 收縮段長(zhǎng)度取2.2.2氧槍槍身設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)冷卻水流量冷卻水進(jìn)水速度，冷卻水回水速度，冷卻水噴頭處流速，中心氧管內(nèi)氧氣流速，吹煉過(guò)程中水溫升，其中回水溫度，進(jìn)水溫度；槍身外管長(zhǎng)槍身中層管長(zhǎng)中心氧管長(zhǎng)1800局部阻損系數(shù)。2. 中心氧管管頸的確定1) 中心氧管管頸的公式為:2) 管內(nèi)氧氣的工礦體積流量:3) 中心氧管的內(nèi)截面積:4) 中心氧管的內(nèi)徑:5) 根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為的鋼管驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速: 符合要求。3. 中層套管管徑的確定1) 環(huán)縫間隙的流通面積: 2) 中層管的內(nèi)徑為:根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為的鋼管。3) 驗(yàn)算實(shí)際水速 : 符合要求。4. 外層套管管徑的確定1) 出水通道的面積:Ap=0.00562) 外管內(nèi)徑為： =根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為 的鋼管。3) 驗(yàn)算實(shí)際水速:0符合要求。5. 中層套管下沿至噴頭面間隙h的計(jì)算該處的間隙面積為: =又知 ，故 =6. 氧槍總長(zhǎng)度和行程確定1) 根據(jù)公式氧槍總長(zhǎng)為：式中：氧槍最低位置至爐口距離；爐口至煙罩下沿的距離，取1.121m；煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取4.403m；煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離；為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m；根據(jù)把持器下段要求決定的距離；把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離；根據(jù)把持器上段要求決定的距離。2) 氧槍行程為: 7. 氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量的計(jì)算: ，證明前面設(shè)計(jì)中選擇的耗水量是足夠的,且也是合適的.8. 氧槍冷卻水阻力計(jì)算氧槍冷卻水系統(tǒng)是由輸水管路、軟管和氧槍三部分串聯(lián)而成的。冷卻水系統(tǒng)最大阻力損失部分是氧槍，大約占總阻力損失的80以上。利用氧槍進(jìn)水管入口和回水管出口兩個(gè)平面的實(shí)際氣體的柏努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來(lái)確定氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力。 設(shè)進(jìn)水管入口為面，回水管出口為面，則:式中: 進(jìn)、出口壓力，Pa;-面高度，m;進(jìn)、出水速度，m/s;水的密度，（1000/m3）;重力加速度，m/s2.因?yàn)閆Z0,vjvp,P00，所以Ph失1-2，即氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為:2.3煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算2.3.1.吹煉條件轉(zhuǎn)爐公稱容量為120噸，2吹2，金屬最大裝入量為G=137.8噸，鐵水含碳量w1（c）4.25，鋼水含碳量w2（c）0.15，冶煉周期為40min，吹氧時(shí)間為16min。1. 煙氣及煙塵有關(guān)參數(shù)爐氣成分：CO=86% , CO2=10% , N2=3.5% ,O2=0.5%煙氣進(jìn)口塵濃為 Co=0.109 kg/m3供氧強(qiáng)度 B=3.06 m3/(tmin)燃燒系數(shù) 0.08進(jìn)入凈化系統(tǒng)的氣溫 tgj=9002. 供水溫度一文用不經(jīng)冷卻循環(huán)水為40，二文用循環(huán)水經(jīng)冷卻為30，供水壓力為Pw=0.3MPa（送至用戶最高點(diǎn)） 1) 爐氣量qVo的計(jì)算2) 煙氣量計(jì)算采用未然法，空氣燃燒系數(shù)=0.08，燃燒后的干煙氣量= （1+1.88CO%） = (1+1.880.0886%)71300 =80522 假定燃燒后煙氣仍殘留有氧氣，則煙氣成分為： 3. 煙氣濃度的修正根據(jù)回收中期，煙氣量為爐氣量的qv/qv0=1.1293倍，故進(jìn)口煙塵濃度應(yīng)作修正，即：=0.09654. 回收煤氣量的計(jì)算每噸鋼產(chǎn)生的爐氣量等于1000（4.250.15）22.4121（0.86+0.1）79.72按煙氣生成倍率為1.1293倍，則每噸鋼產(chǎn)生的煤氣量等于1.129379.72=89.3m3,考慮到前后期不回收煤氣，定回收率為70，即每噸鋼可以回收的煤氣量為0.7089.362.55. 煙氣的物理數(shù)據(jù)的計(jì)算1) 重度0先求煙氣相對(duì)分子量M =0.700628+0.149544+0.145528+0.004432=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.5504=30.5504/22.4=1.364 2) 定壓比熱容氣溫為900時(shí)， = 0.70060.3350.14950.5210.14550.3310.00440.350= 0.2347+0.0778+0.0482+0.0015= 0.3624.186= 1.516 氣溫小于100時(shí)：=0.70060.3110.14950.4100.14550.3100.00440.315 0.32574.186 1.363 2.4.2流程簡(jiǎn)介如下采用全濕法未燃法凈化回收系統(tǒng)，在抽風(fēng)機(jī)上裝配液力耦合器，以降低非吹煉期的電耗，并使用抽風(fēng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下得以進(jìn)行沖水。調(diào)速比為2900/750=3.87。流程：氧氣轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙罩固定煙罩汽化冷卻煙道連接管溢流定徑文氏管重力擋板脫水器矩形滑板調(diào)徑文氏管1800彎頭脫水器復(fù)擋脫水流量孔板風(fēng)機(jī)前切斷閥抽風(fēng)機(jī)三通切斷閥水封逆止閥煤氣主管道煤氣貯氣柜 放散閥點(diǎn)火器2.4.3主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇如下：1. 溢流定徑文氏管（一級(jí)文氏管） 一級(jí)文氏管主要設(shè)計(jì)參數(shù)定為：喉口氣速vT=50m/s,水氣比LT=0.55L/m3,（按進(jìn)口氣溫900時(shí)的煙氣量），收縮角1=240，擴(kuò)散角，喉口長(zhǎng)度，溢流水量，排水溫度=排氣溫度。進(jìn)口氣溫下煙氣量供水量，一級(jí)文氏管用水不經(jīng)冷卻水溫，取一級(jí)文氏管前管道阻力損失為196Pa,一級(jí)文氏管出口負(fù)壓。1) 熱平衡計(jì)算:進(jìn)口一級(jí)文氏管的總熱量為： = =(1) 試用出口溫度，做熱平衡計(jì)算：時(shí)，水汽分壓，含濕量限度: =蒸發(fā)水量:排水量:水汽熱焓:則出一級(jí)文氏管總熱量為： =，即小于進(jìn)口熱量。(2) 試用75為排氣溫度，做計(jì)算： 出一級(jí)文氏管的總熱量為： =根據(jù)以上兩次計(jì)算，用插入法求： 求得：。 出一級(jí)文氏管的飽和煙氣量為： 飽和煙氣密度2) 結(jié)構(gòu)尺寸(1) 收縮管入口管徑：一級(jí)文氏管入口前負(fù)壓為0.195KPa 入口處工礦煙氣量 = =入口氣速取，則入口直徑: (2) 喉口直徑和喉口長(zhǎng)度:一級(jí)文氏管出口負(fù)壓在喉口的氣量取飽和至?xí)r的氣量即 設(shè)； 喉口直徑:喉口實(shí)際氣速:喉口長(zhǎng)度:(3) 收縮段長(zhǎng)度：取收縮角 (4) 擴(kuò)散管出口管徑：出口氣速取 取外徑為即內(nèi)徑為。(5) 擴(kuò)散管長(zhǎng)度：取擴(kuò)散角 3) 噴水裝置(1) 溢流水量:，總溢流水量為取。(2) 噴嘴噴水量:，水壓，選用碗形噴嘴，噴口口徑流量系數(shù)，外徑每個(gè)噴水量為：共用噴嘴數(shù)為，取7個(gè)。4) 阻力計(jì)算。按求出，連同，得出則干阻力系數(shù) 溢流阻力系數(shù) =已知，得濕阻系數(shù)。文氏管阻力 =5)除塵效率和塵濃計(jì)算一級(jí)文氏管的除塵效率為95%，出一級(jí)文氏管的游離塵濃度為： 出一級(jí)文氏管的水中塵濃度為 2. 重力擋板脫水器1)結(jié)構(gòu)尺寸。(1) 取入口氣速為一級(jí)文氏管擴(kuò)散管出口氣速為。(2) 筒體內(nèi)氣速取，筒體直徑為： ，取。(3) 出口管徑取，其氣速等于入口氣速。(4) 為降低除塵設(shè)備的高度，將一級(jí)文氏管擴(kuò)散管直接插入重力脫水器內(nèi)部。2)脫水效率與塵濃度(1) 筒體上升氣速為： (2) 被沉降的最小水滴直徑： 在文氏管喉口霧化的水滴直徑為96，出喉管后將逐步凝聚增粒，因缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不能與上式的做比較，現(xiàn)按一般實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的脫水情況，取脫水率為85%。(3) 按脫水效率為85%，計(jì)算重力脫水器后塵濃度：水中塵濃度為進(jìn)入煙氣中的污水量（重力脫水器出口）為： 煙氣中的塵濃為： 即為進(jìn)入二級(jí)文氏管的煙氣中包括污水的塵濃。一級(jí)文氏管與重力脫水器的總除塵效率為： 3) 阻力計(jì)算。取，則阻力： 3. 矩形滑板調(diào)徑文氏管（二級(jí)文氏管）二級(jí)文氏管主要設(shè)計(jì)參數(shù)定為如下。喉口氣速：最小截面處取，水氣比（出口飽和狀態(tài)），收縮角，擴(kuò)散角，煙氣在二級(jí)文氏管內(nèi)降溫，即，排水溫度，循環(huán)水經(jīng)過(guò)冷卻，設(shè)噴水量為。先將二級(jí)文氏管阻力調(diào)至，二級(jí)文氏管后負(fù)壓為，即。1) 熱平衡計(jì)算進(jìn)二級(jí)文氏管的總熱量為：= ，對(duì)應(yīng)水氣分壓 含濕量限度水氣熱焓排水量 出二級(jí)文氏管熱量： =76498036.09+259.53qm 由熱平衡式即求得供水量出二級(jí)文氏管飽和煙氣量： =水氣比 2) 結(jié)構(gòu)尺寸(1) 空喉口直徑采用無(wú)喉徑，空喉口截面積為 (2) 收縮管管徑取收縮段長(zhǎng)度 (3) 擴(kuò)散管：取，擴(kuò)散管管徑 取擴(kuò)散管長(zhǎng)度 3) 阻力選用二級(jí)文氏管系調(diào)徑，故阻力值可以隨意在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)中在回收