球团课件 第七讲

（2）圆筒干燥机干燥能力核算
GF = AV W − W2 1000 1 100 − W 2
= 174.3 t h
GF——干燥机产量（按含有初水分W的湿物料计），t/h； V——干燥的容积，m3，对Φ3.0×20m，干燥机来说为141.3m3。 W1——物料的初水分，%，W1=10.5%； W2——物料的终水处，%，W2=7.5%； A——干燥机的单位容积蒸发强度，kg水/m3.h； 对于铁精矿取A=40kg水/m3.h。
Q4' = Cw ⋅ Gw ⋅ (t 2 − t1 ) = 217281KJ t
Q5' = K (t 壳 − t 空 ) ⋅ F = 29312 KJ t
K——炉壳传热系数，71.06KJ/m3.h.℃，外界温度 为25℃，流动速度3.6m/s，炉壳为8mm钢板制成。 F——外壳散热面积，7.5m2.h/t
① 球团矿带走热量 ② 废气带走热量 热支出 ③ 水蒸汽 ④ 冷却水 ⑤ 炉壳散热
Q1 = q ⋅ Vm = 3720.2 × 210 = 781242 KJ t
煤气低（位）热值，q=3720.2KJ/m3 2）空气带入热量Q2
Q2 = C k (V助 + V冷 )t = 1.3 × (150 + 762) × 25 = 29640 KJ t
以大冶竖炉为例：配料室有89矿槽，6个为铁精矿槽，2
个膨润土矿槽（1个备用），每个矿槽下对应一 Φ2000mm敞开式圆盘给料机。
配料室工艺参数
原 料 名 称
铁精 矿 膨润 土
矿 仓 数
原料 堆税 密度 /t/m3
有效密度 /m3 半 个 60 全 部 160
贮 量 /t 半 个 144 全 部 864
7.2 竖炉球团物料平衡与热平衡
以某厂8m2竖炉为例，原料化学成分表4-16 （P51） 原料： 甲精矿：G1.1=941.91kg/t 87.5% 乙精矿：G1.2=112.00kg/t 10.44% 膨润土：G1.3=19.40kg/t 1.81% 条件： ① 球团矿返矿为球团成品矿的9%，送烧结车间； ② 竖炉排放的球团矿温度，500℃； ③ FeO 1.5%，脱硫率95%； ④ 每吨球团矿耗煤气210m3/t，助烧空气150m3/t，冷却空气 762m3/t，冷却水4093kg/t；
G = 1000 kg t
' 1
2）烧损
' G2 = (0.68% ⋅ G1.1 + 0.52% ⋅ G1.2 + 4.95% ⋅ G1.3 ) = 7.98 kg t
3）水蒸汽
G = 101.96 kg t
' 3
4）球团返矿 物料支出
G4' = G1' ⋅ 9% = 90 kg t
G ' = G1' + G2' + G3' + G4' = 1199.44 kg t
热 符 号
Q1
收
竖炉球团热平衡表 入 热 支 热量
Kg/t
出 热量
Kg/t
项目
煤气燃烧放 热 空气带入物 理热 生球带入物 理热 FeO氧化放 氧化放 热 硫氧化放热 成渣热
%
58. 76 2.2 3 1.9 8
31. 86 3.1 6 2.0 0 100
符 号
项目
%
35.01 20.27 17.28 16.34 2.21 8.89 100
第七讲
球团厂设计
7、球团厂设计 、
概述 7.1 竖炉球团生产工艺流程 7.2 竖炉球团物料平衡与热平衡 7.3 工艺设备的选择与计算 思考题
概述
重点： 重点：球团焙烧设备的优缺点及选择的依据 难点： 难点：球团车间的配置
7.1 竖炉球团生产工艺流程
大冶铁矿10m2竖炉工艺参数
万吨/年 规模 /万吨 年 万吨 作业率 / % 利用系数 /t/m2.h 竖炉热耗 KJ/t 投资/万元 投资 万元 50 90.4 6.31 70 5388．42 ．
贮存时间 半 个
4.5
全部
6
2.4
3.6
2
0.8
60
120
48
96
41
33
2）圆筒干燥机混匀能力核算 1）混合时间
L t= ,S 0.105R ⋅ n.tg (22)
L——干燥机长度，m；L=20m； R——干燥机转筒半径，m, R=1.5m； N——干燥机转速，rpm， n=3.85rpm； α——干燥机安装角度，α=2.5°； t——377S 2）充填率
G5' = 计算误差 = −0.58
竖炉球团物料平衡表
收
符 号 物料名 称 甲精矿 G1.1 乙精矿 G1.2 膨润土 G1.3
生球带入水
入
质量 kg/t
941.91 112.00
支 %
78.53
出
质量 kg/t
符 号
物料名称
%
83.38
成品球团 G1’ 矿
1000 7.98
101.96
9.34 1.62 8.50 2.01 100
两种造球机的比较
圆盘造球机 设备结构 分级作用 生球质量 投资和经营 费用 维修费用 结构简单、 结构简单、重量轻
自动分级作用， 自动分级作用，生球粒度较 均匀， 均匀，可以不用筛分
圆筒造球机
没有分级作用，一定经 过筛分，工艺布置复杂， 占地面积大
没大差别， 没大差别 ， 圆筒造球机对给料量波动适应性 强些 圆盘优于圆筒，节省投资 圆盘优于圆筒，节省投资4~8% 圆盘低于圆筒
从热平衡结果可见，竖炉生产要求FeO≥20%。
7.3 工艺设备的选择与计算
7.3.1 配料设备的选择与计算 配料仓、圆盘给料机 7.3.2 混合设备的选择与计算 （1）作用： 强烈的混和 、混匀（粘结剂） 干燥 以大冶10m2竖炉为例：转筒式干燥机——一台 Ф3.0×2.0m圆筒干燥机，头部有一台 烘干炉，用发生炉煤气为燃料，铁精矿可脱水2~3%， 湿精矿处理量为120.0t/h
⑤ 排出水的平均温度36.7℃，每吨球团废气量2600m3/t，废气 温度100℃。
7.2.1 物料平衡 （1）物料收入部分 干混合料 收入 水 FeO氧化增重
支出
成品球团矿 烧损 水蒸汽 球团返矿
1）干混合料
2）生球含水量：适宜水份为干混合料9.5%
G2 = G1 ⋅ 9.5% = 101.96 kg t
Qt Φ= 3600Vγ
Q——需处理的原料量，Q=120t/h； t——混匀时间，S，t=377S； V——干燥机容积，m3 V=141.3m3； γ——物料堆积密度，t/m3,γ=2t/m3 Φ=4.0% <15% 可满足生产要求。
7.3.3 造球机的选择与计算 （1）种类 圆盘造球机：我国球团厂全部采用圆盘 圆筒造球机 （2）参数的选择与计算 1）倾角与边高： 倾角：45~50° 由造球原料的动休止角来确定 边高：h=0.07D+0.217 充填率：10~20% 直径 （2）参数的选择与计算 1）倾角与边高： 倾角：45~50° 由造球原料的动休止角来确定 边高：h=0.07D+0.217 充填率：10~20% 直径
2）转速： n监 = 42.4 f sin f − sin ϕ / 份 或
n监 = 42.3 f sin f / D
D——圆盘直径，m； α——圆盘倾角，°； f——物料塑性指数； ψ——物料休止角；
n = 60 ~ 75%
以大冶竖炉为例：设有中间矿槽、Φ1600mm圆盘给料机、
称量皮带和Φ6000mm，造球机各3台。每个贮矿仓有效容 积为25m3，贮量为60t，每个贮矿仓下安有Φ1600mm敞开 式圆盘给料机一台，采用调速电机，可任意调整给料的大 小，每台对应安装称量皮带，Φ6000mm圆盘造球机各一台， 每台造球机每小时可产合格生球30t。
qn 49n n= 2 = πd ⋅ k A台
4 × 91 n= = 2.8(台) 2 3.14 × 6 × 1.2
选用3台
7.3.4 生球筛分 辊式筛分机 辊筒Φ102×1200µm，29辊，辊间隙为6mm。 7.3.5 竖炉
以大冶竖炉为例：设有竖炉一座，共四层。
① 第一层（±0.00m）为排矿平面，设有排矿振动给料机TZG-5090，3台，热矿运输采用B=630mm链板机。水平长度约140m。 ②第二层（+7.00m）为齿辊卸装器平台，设有齿辊7根和液压油 泵站。采用连杆式自转摆辊卸料机或摇摆式齿辊卸料机（选一） ③第三层（+15.90m）为燃烧室平台，两个燃烧室分别位于竖炉 两侧。燃烧室设计参数见下表，每个燃烧室配有15#环涡流式烧 嘴2只。 ④第四层（+21.46m）为布料及操作平台，竖炉布料车、上球皮 带头部装置及竖炉操作， 控制室在这层平台。布料车皮带宽度为 800mm，全长12.5m。
G2’ G3’ G4’
烧损 水蒸汽
球团返矿
0.67 8.50 7.50 -0.05 100
19.40
101.96 24.09 119.36
G2 G3 ∑
90.00
FeO氧 氧 化增重
G5’计算误差 ’ ∑
-0.58
1199. 36
7.2.2 热平衡 ① 煤气燃烧放热 ② 空气带入热量 热收入 ③ 生球带入物理热 ④ FeO氧化放热 ⑤ 硫氧化放热 ⑥ 成渣热 （1）热收入 1）煤气燃烧放热Q1
Q2 Q3
Q4 Q5 Q6
7812 42 2964 0 2636 1
4236 22 4200 4 2658 9 1329 451
Q1’ 球团矿带 走
走
Q2’ 废气带走 Q3’ 水蒸发吸
热 Q4’ 冷却水带 走
Q5’ 炉壳散热 Q6’ ∑
其 他
∑
4654 30 2694 60 2297 15 2172 81 2931 2 11788 5 1329 451
i =1
6
（2）热支出 1）球团矿带走 热量： ' '
Q1 = C P (G1' + G4' ) ⋅ tp = 465430 KJ t
' C P = 0.854
KJ/kg.℃
2）废气带走的 热量： Q ' = Cg ⋅ Gg ⋅ tg = 269460 KJ t 2 3）水蒸发： Q3' = Cw ⋅ G3' = 229715 KJ t 4）冷却水带走热量 5）炉壳散热：
Ck——空气比热，1.3KJ/m3.℃ t——空气温度，25℃ 3）生球带入的物理热Q3 Q3 = (C p ⋅ G1 + C w ⋅ G 2 )t p = 25 × (0.585 × 1073.91 + 4.18 × 101.96 ) 4）FeO氧化放热Q4 5）硫氧化放热Q5
Q4 = 1952 × (FeOi − FeO球 ) = 423622 kg t
3）FeO氧化增重：
源自文库
1 G3 = (ΣFeOi − FeO球 ) 9 1 = [941.91 × 0.2234 + 112.00 × 0.2032 − (1000 + 9% ) × 1.5%] 9 = 24.09 kg t
物料总收入
G = G1 + G2 + G3 = 1199.36 kg t
（2）物料支出部分 1）成品球团矿
工作原理： 虽然20世纪初就开始使用竖炉生产球团矿，但至今仍没有关 于竖炉设计方面的系统理论计算公式及经验计算公式。因此 竖炉设计前必须进行球团焙烧或竖炉模拟试验，然后根据试 验数据与现有炉形相比较的办法进行设计。 1）竖炉燃烧室尺寸的确定 ① 竖炉燃烧室容积 V燃=Q耗 G/q V燃——燃烧室容积，m3； Q耗——球团矿单位耗热量，KJ/t； G——竖炉产量，t/h； q——燃烧室热强度，KJ/m3.h，一般取6.28~8.37KJ/m3.h。
Q5 = 6901.18 × 1.871 × (ΣGi S i ) × 0.95 = 42004 KJ t
Q6 = (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 ) × 2% / 98% = 26589 KJ t
6）成渣热Q6：假定成渣热为总热量的2%
热收入
Q = ∑ Qi = 1329451KJ t
（3）造球机能力核算 1）生球小时生产量qh
qn =
Qh
η
= 91t h
qn——生球小时生产量，t/h； Qh——竖炉小时需安量，t/h； η——产球率，%，η=90%； 年产50万t球团矿，Qh=82t/h 2）造球机台数 d——造球机圆盘直径，m； k——造球盘利用系数，t/m2.h.台， K=1.2t/m2.h.台
10m2竖炉燃烧室设计参数
最高使用温 度/℃ ℃ 1250 燃烧室容 积/m3 19.45 燃烧室数量 /个 个 2 •燃烧强
度
/KJ/m3.h 1359000
最大煤气用量 /Nm3/h 11000
最高使用压 力 /KPa 20
（1）球团焙烧设备 竖炉：只限于焙烧磁精矿或磁、赤铁混合精矿， 并且要求二价铁≥20%，<50万t/年 带式焙烧机：各种原料 <50万t/年 >200万t/年 链篦机—回转窑：各种原料 >50万t/年 >200万t/年 （1）竖炉设备选择与计算（P105 图5-32）