最新吨每炉天然气铜精炼回转炉系统设计课程设计说明

吨每炉天然气铜精炼回转炉系统设计课程

设计说明

课程设计说明书课题400吨/炉天然气铜精炼回转炉系统设计

前言

铜作为日常生活中重要的生产生活资料，与人类的生活息息相关。它不仅影响着人类文明的发展，也影响着世界的发展格局。

中国铜总的消费量位居世界第一，但是国内铜矿资源紧缺。我国长期以来缺铜，国内生产满足不了需求的快速增长。中国精铜需求维持着稳定的增长势头，2013年中国全年铜消费量近896万吨，同比上涨幅度超过9.5%。若回顾历史，中国的精铜需求由2000年以来平均增长速度达到13%（全球精通需求增长率约为3%），这带动了中国的年度需求总量由2000年的188万吨大幅上涨至2013年的896万吨（取自安泰科统计数据），拉动中国铜消费占世界消费比例由12%升至48%。随着社会的进步和经济的不断发展，铜的应用水平已成为一项新的经济衡量指标，炼铜业的发展也必将有着十分广阔的前景。

1985年前国内粗铜火法精炼均采用固定式反射炉, 不适合液态粗铜的精炼。为改变我国炼铜工业面貌,我国引进了回转式阳极精炼炉技术。

国内铜火法精炼过去采用固定反射炉, 炉料从侧面加料门加入, 冷料通过加料机加料, 而熔融铜则需用移动的流槽加入,操作繁琐。氧化、还原是由人工持管作业,精炼渣由人工扒除。出铜人工烧眼、堵眼,劳动强度大, 也不安全。回转式精炼炉可转动, 停在加料位置对熔融铜液可直接从炉口用包子加入, 取消加料流槽, 简化了进料作业，采用喷咀氧化还原,取消了黑铁管的弯管、包泥、干燥、堆存。氧化还原时炉体转动, 喷咀转到铜液下, 避免了反射炉人工抬管、插管；炉口转到渣面下即可倒渣, 避免了反射炉人工扒渣；将铜眼转到液下即可往外放铜, 避免了反射炉人工烧孔出铜。综上所述,回转式精炼炉对的炉体设备的变革, 实际是对整个铜火法精炼工序工艺操作的革新。

课程设计任务书

课程设计题目：400吨/炉年天然气铜精炼回转炉系统设计

课程设计起止时间：2014.9.7-2014.9.27

指导教师：

学生姓名：

课程设计要求：

1. 设计参数

设计产能：400吨粗铜/炉，粗铜品位90%，含SiO 2 10%

设计燃料：天然气（4CH ：92.80％、42H C ：3.50％、CO ：0.30％、

2H ：0.50％、2CO ：1.00％、2N ：1.5％、2O ：0.3％）

设计排烟温度：≤200℃

2. 设计内容

设计说明书：

① 设计方案：回转式铜精炼原理→烟气余热回收方法→铜精炼节能减排新技术

② 设计已知条件

③ 精炼炉设计计算：冶金造渣计算、燃烧计算、热平衡表、精炼炉主要尺寸计算、单位产品能源消耗指标

④ 精炼炉结构设计：筒体、滚圈、水冷炉口、托轮、摇臂支承架、托轮轴承、耐火保温层

⑤ 精炼炉筑炉：砖砌体估算，筑炉技术要求

⑥ 精炼炉烘炉热工制度：烘炉操作要求，烘炉炉温曲线

⑦ 烟气余热回收：空气-烟气对流换热系数→热平衡→传热面积→换热器结构尺寸

⑧ 设计汇总

3. 设计图纸

回转式铜精炼炉砖砌体总图、烟气余热回收器结构总图4. 设计进度

目录

1.设计方案 (1)

1.1铜制备的目的和意义 (1)

1.2铜精炼炉结构特点 (1)

1.3回转式铜精炼原理 (2)

1.3.1氧化过程 (2)

1.3.2还原过程 (3)

1.4技术优势 (4)

1.5铜精炼节能减排新技术 (4)

1.5.1烟气余热发电技术 (4)

1.5.2阳极炉稀氧燃烧技术 (5)

1.5.3粗铜无氧化掺氮还原火法 (6)

1.5.4透气砖充气搅拌技术 (6)

2.设计已知条件 (9)

2.1设计产能 (10)

2.2设计燃料 (10)

2.3设计温度 (10)

3.精炼炉设计计算 (10)

3.1冶金造渣计算 (11)

3.1.1炉渣相系 (11)

3.1.2渣型选择 (13)

3.2燃烧计算 (14)

3.2.1天然气燃烧计算 (14)

3.2.2燃烧温度计算 (15)

3.2.3炉子初步热平衡计算及燃料消耗量 (16)

3.3热平衡表 (18)

3.4最终热平衡及燃料消耗量核算 (19)

3.4.1热收入 (19)

3.4.2热支出 (19)

3.4.3热平衡方程 (21)

3.5 主要结构参数及工作指标的验算]6[ (21)

3.5.1燃烧空间释热率（v q） (21)

3.5.2炉气流速验算 (22)

3.5.3床能率 (22)

3.6单位产品能源消耗指标]6[ (23)

4.精炼炉结构设计]7[ (24)

4.1筒体 (24)

4.1.1炉膛尺寸确定 (25)

4.1.2耐火保温层]9[ (26)

4.1.3筒体钢板计算 (28)

4.2滚圈 (30)

4.2.1滚圈材料 (30)

4.2.2滚圈硬度 (31)

4.2.3滚圈与筒体的联接 (31)

4.2.4滚圈尺寸 (32)

4.3水冷炉口 (33)

4.4托轮 (33)

4.5摇臂支承架 (34)

4.5.1从受力角度分析对比 (35)

4.5.2从制造角度分析对比 (35)

4.5.3从选材及成本角度分析对比 (35)

4.5.4从结构上分析对比 (35)

4.6托轮轴承 (36)

4.7天然气燃烧器 (37)