《《冶金工程概論》報告》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《冶金工程概論》報告（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、冶金工程概論課程論文 選課課號： (2009-2010-2)-BG11191-600026-1 課程類別： 公選課 《冶金工程概論》課程考核 （課程論文） 題目：冶金工業(yè)就給排水循環(huán)方面的探討 學生姓名： 馬懷博 學 號： 2010444741 授課教師： 田世龍 班 級： 應用數(shù)學10級01班 重慶科技學院冶金與材料工程學院 二零一一零年五月 中國 重慶 摘要:隨著國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展的基礎是冶金行業(yè)的迅猛發(fā)展。冶金工業(yè)既是用水大戶，又是主要的環(huán)境污染源。因此

2、，節(jié)約用水，減少排污，在用水方面實現(xiàn)減量化、再利用、再循環(huán)的循環(huán)經(jīng)濟運行模式，是我國冶金工業(yè)發(fā)展面臨的越來越緊迫的任務。文章論述了冶金工業(yè)給排水設計過程中應規(guī)范給水量，以及冶金工業(yè)中循環(huán)給排水系統(tǒng)的特點，并從采用大阻力、同程式系統(tǒng)，設置閥門及壓力表，采用備用水源，循環(huán)水補給水以及設置調(diào)速裝置等角度論述了工業(yè)給排水系統(tǒng)設計方法及要點。 關鍵詞:鋼鐵生產(chǎn)的環(huán)節(jié);給排水循環(huán);同程式系統(tǒng);調(diào)速裝置;循環(huán)給水系統(tǒng) Title: Metallurgical recycling of water and drainage Abstract: With the rapid development o

3、f the domestic economy is based on the rapid development of the metallurgical industry. Metallurgical industry is big water, but also a major source of environmental pollution. Therefore, water conservation, reduced emissions, achieving reductions in water use, reuse and recycling operation mode of

4、circular economy, is facing the development of metallurgical industry in China increasingly urgent task. This paper discusses the metallurgical industry to the drainage design process should regulate to the water, as well as the metallurgical industry characteristics of circulating water supply and

5、drainage system, and from using a large resistance, with the programming system, set the valve and pressure gauge, use of alternate water sources, recycled water supply water, and set the speed control devices, discusses the industry perspective to the drainage system design and elements. Key words

6、: metallurgical industry; to the water cycle; with the program system; speed control device; circulating water system 冶金工業(yè)就給排水循環(huán)方面的探討 1鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 1.1 鐵礦石的開采 1.1.1 鐵礦石的開采 鐵礦石的開采方式主要有露天開采、地下開采和液體開采。 1.1.2鐵礦石的富選 鐵礦石的富選過程包括破碎、磨碎、篩分和分級和選別作業(yè)。 1.1.3 鐵礦粉造塊 鐵礦粉造塊的方法主要分為燒結(jié)法和球團法。 1.2高爐煉鐵 1.2.

7、1 高爐煉鐵的過程 a) 爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)。 b) 從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。 c) 在高溫下焦炭（也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。 d) 煉出的鐵水從鐵口放出。 e) 鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。 f) 產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。 1.2.2 高爐煉鐵特點 （1）高爐冶煉是在爐料與煤氣流逆向運動過程中完成各種錯綜復雜的化學反應和物理變化的，爐內(nèi)主要

8、是還原性氣氛。 （2）高爐是密閉的容器，除裝料、出鐵、出渣及煤氣外，操作人員無法直接觀察到反應過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察爐內(nèi)狀況。 （3）高爐是連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程，機械化和自動化水平較高。 1.3鐵合金生產(chǎn) 1.3.1鐵合金的用途 ① 合金添加劑②脫氧劑③孕育劑。 1.3.2生產(chǎn)方法 鐵合金的生產(chǎn)方法主要有碳還原法（高爐、電爐）、金屬熱還原法及電解法。 1.4煉鋼用原材料 煉鋼用原材料可分為金屬和非金屬兩類 1.4.1 金屬材料 金屬料主要指鐵水（或生鐵塊）、廢鋼和鐵合金。 1.4.2 非金屬材料 非金屬料主要指造渣材料、氧化劑、冷卻劑等

9、。 1.5煉鋼的基本任務 a) 脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。 b) 去除雜質(zhì)，主要包括：脫磷（冷脆）、脫硫（熱脆）、脫氧、去除氣體（氫、氮）和非金 屬夾雜物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等） c) 調(diào)整鋼液成分和溫度 d) 將鋼液澆注成質(zhì)量好的鋼錠或鋼坯。 1.6轉(zhuǎn)爐、平爐煉鋼 轉(zhuǎn)爐煉鋼法主要包括底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法、堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法、側(cè)面吹風的酸性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法（LD法）、 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法及頂?shù)讖秃洗缔D(zhuǎn)爐煉鋼法。 1.6.1轉(zhuǎn)爐煉鋼法基本原理 在于他不借助外加能源，僅靠吹入熔池的空氣或氧氣與生鐵水中各種元素的放熱氧化反應完成脫碳和脫除雜質(zhì)的任務，并

10、將鋼液加熱到出鋼（1600℃或更高）溫度。 1.6.2氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法 用純氧從轉(zhuǎn)爐頂部吹煉鐵水成鋼的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。自50年代初投入工業(yè)生產(chǎn)以來，在世界范圍內(nèi)得到迅速推廣，逐步取代空氣轉(zhuǎn)爐法和平爐煉鋼法，成為現(xiàn)代煉鋼的主要方法。 1.6.3 LD法優(yōu)點 a)吹煉速度快，生產(chǎn)率高； b)品種多，質(zhì)量好； c)原材料消耗少，熱效率高、成本低； d)基建投資省，建設速度快； e)容易與連續(xù)鑄鋼相匹配。 鑒于以上優(yōu)點，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼現(xiàn)已成為主要煉鋼方法。 1.6.4 平爐煉鋼特點 從外部供給熱量 因平爐爐體龐大,冶煉時間長,爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大，除鋼鐵原料中各元

11、素氧化產(chǎn)生熱量外，必須從外部供給燃料和使用預熱空氣燃燒燃料，方能保持煉鋼時需要的熱量。 1.6.5平爐煉鋼的原材料 ①鋼鐵料如生鐵或鐵水、廢鋼； ②氧化劑如鐵礦石、工業(yè)純氧、人造富礦； ③造渣劑如石灰（或石灰石）、螢石、鐵礬土等； ④脫氧劑和合金添加劑。 1.6.6 平爐煉鋼的步驟 平爐煉鋼的過程通常分為補爐、裝料（鐵礦石、石灰和廢鋼）、加熱、兌鐵水、熔化、精煉、脫氧和出鋼等幾個步驟。 1.6.7 平爐煉鋼的優(yōu)點 ①可大量使用廢鋼，而且生鐵和廢鋼配比靈活； ②對鐵水成分的要求不像轉(zhuǎn)爐那樣嚴格，可使用轉(zhuǎn)爐不能用的普通生鐵； ③能煉的鋼種比轉(zhuǎn)爐多，質(zhì)量較好。 1.7電弧爐冶

12、煉 1.7.1電弧爐冶煉的優(yōu)點 a) 熱效率高，達65%以上 b) 溫度易于控制和調(diào)整 c) 爐內(nèi)氣氛可控，利于脫磷、脫硫、脫氧 d) 鋼中夾雜物相對較低 e) 合金收得率高 f) 可全廢鋼冶煉，也可配裝部分鐵水 g) 設備簡單，占地少，投資省，建廠快 但是，我國目前廢鋼保有量少，價格較高，而且電弧離解作用是鋼中氮氫含量較轉(zhuǎn)爐高。 1.8爐外精煉 1.8.1精煉原理 真空脫氣、真空脫氧 、惰性氣體處理、鋼液攪拌 1.8.2爐外精煉主要工藝方法 a) 埋弧加熱鋼包精煉法（LF法，日本1971年開發(fā)） b) 真空吹氧脫碳精煉法（VOD法，西德1965年開發(fā)） c)

13、氬氧爐脫碳精煉法（AOD法，美國1968年開發(fā)） 1.8.3爐外精煉具有的共同工藝特點 ①選擇一個理想的精煉氣氛條件，通常采用真空、惰性氣氛或還原性氣氛。 ②對鋼液進行攪拌，可采用電磁感應、惰性氣流或機械方法攪拌。 ③鋼液加熱，在精煉過程中通常采用電弧加熱、埋弧加熱、等離子加熱或增加化學熱等。 1.9鋼的澆鑄 鋼的生產(chǎn)包括煉鋼、澆鑄兩大環(huán)節(jié)。 1.9.1 澆鑄作業(yè) 將合格鋼水鑄成適合于軋制或鍛壓加工所需要的一定形狀、尺寸和單重的鑄坯(或鋼錠)。 1.9.2鋼水的澆鑄的兩種工藝方式 a)鋼錠模澆鑄，也稱模鑄工藝，成品為鋼錠。 b)是連續(xù)鑄鋼，也稱連鑄工藝，

14、產(chǎn)品為連鑄坯。 1.9.3澆鑄方法 鋼錠澆鑄分上鑄法和下鑄法兩種。 1.9.4連鑄機型式 目前普遍使用的連鑄設備是弧形連鑄機。立式、立彎式、傾斜式三種型式是發(fā)展過程的產(chǎn)物，其中直立式仍在少數(shù)工廠使用，水平式、旋轉(zhuǎn)輪式、離心旋轉(zhuǎn)連鑄機尚處于試驗或小規(guī)模生產(chǎn)階段。 1.10金屬塑性加工 1.10.1 分類 按照塑性加工時是否完全消除加工硬化，分為熱加工和冷加工。 1.10.2加工施力類型分類 ①直接受壓、如鍛壓、擠壓和軋制； ②間接受壓, 如拔絲、拔管和金屬板深拉； ③張力，如拉延； ④彎曲，施加的是彎矩，如金屬冷彎成型； ⑤剪切，施加剪切使金屬成型，如沖裁、剪切。

15、1.10.3 金屬塑性加工特點 金屬塑性加工在現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，同金屬切削加工相比，塑性加工有以下優(yōu)點： ①從成型原則上說,無切屑,金屬損耗較少； ②在取得所需形狀的同時,改善材料的組織和性能,成品能夠直接使用或者便于加工； ③適于專業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。 主要缺點是： ①某些脆性材料和形狀復雜的制品不適于用塑性加工； ②專業(yè)化生產(chǎn)時需要專用的設備和工具。 1.11金屬熱處理 金屬熱處理方法包括退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)。 當今社會我們身邊所接觸的各行各業(yè)都有著千絲萬縷的聯(lián)系，誰也無法單獨的生存在這個世界，對于我這個土木工程專業(yè)的學生來說在學習冶金工程導論

16、后我才發(fā)現(xiàn)它們彼此聯(lián)系之緊密，下面我就針對土木工程于冶金在工程中的應用做以下論述。 1.冶金工業(yè)節(jié)水重要性 雨露滋潤禾苗壯，萬物生長離不開水。水是構(gòu)成生命體的基本單位，是生命發(fā)生、發(fā)育和繁衍的基本條件。而工業(yè)上節(jié)約用水是控制工業(yè)成本的關鍵，老師曾說在冶金工業(yè)上，哪怕是控制百分之一的成本，那么就可以產(chǎn)生上億元的利益，甚至一個冶金企業(yè)在節(jié)水節(jié)能方面領先行業(yè)水平，那么這個冶金企業(yè)就具有很強的生存能力，就能在同行業(yè)中遙遙領先。 2.規(guī)范給水量 2.1、關于水量規(guī)范 隨著資源的開發(fā)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境保護問題日益嚴峻，水資源的保護和控制更成為世界性的突出問題，我國的環(huán)境保護法和水污染防治法，

17、對水資源的保護和水污染的控制提出了更加嚴格的要求?！段鬯C合排放標準》(GB8978-96)中規(guī)定中，對水排放量及污染物總量進行限制。因而，對選冶金廠的給排水設計和管理提出了更高的要求。為此，在擬定給排水系統(tǒng)和水量平衡時，就應以充分利用循環(huán)水(回水)和減少排放為主導思想。 2.2、工業(yè)用水分類 按水源種類：分為地表水（江河、湖泊、蓄水庫、海洋等)和地下水(淺層地下水、深層地下水、泉水等)給水系統(tǒng)，而工業(yè)用水主要利用地表水，即江河和海洋等。 3．環(huán)給水系統(tǒng)的應用 3．1、循環(huán)給水系統(tǒng)的問題 在工業(yè)給水中，又分為循環(huán)系統(tǒng)和復用系統(tǒng)。而目前大多數(shù)工況企業(yè)在生產(chǎn)過程中都是循環(huán)水的應用，但

18、大多具有供水量大用水量小的特點，甚至有的工業(yè)內(nèi)采用一臺水泵一臺機器的供水形式，無疑對水資源和設備都造成了浪費，而冶金行業(yè)生產(chǎn)所用循環(huán)水的應用往往具備單臺設備用水量小，整個生產(chǎn)工藝用水點多，對供水的安全度要求較高，在設計過程中若考慮不周全則在生產(chǎn)過程中往往會造成損壞設備、影響生產(chǎn)的后果，因此在設計過程中應尤其注意供水壓力，部分設計人員對冶金工藝及設備性能了解不夠充分導致設計的供水管壓降過大導致后面的用水設備水壓不足，甚至發(fā)生無水可供或形成負壓的現(xiàn)象，為避免該類現(xiàn)象發(fā)生應尤其注意供排水壓力平衡問題，并應在進出水管處采取相應技術措施以保證系統(tǒng)能夠安全可靠運行。 3．2、保證措施 3．2．1、

19、采用大阻力、同程式系統(tǒng)如圖（1）。大阻力同程式系統(tǒng)在暖通空調(diào)及供熱專業(yè)應用相對較多，在給水處理構(gòu)筑物中也有所應用，一般有采暖、熱水供應、集中空調(diào)和給水處理的大阻力快濾池等多種建構(gòu)筑物，類似項目在給排水專業(yè)均存在對出水點壓力要求嚴格，用水點較多，最終排放量少的特點，冶金工業(yè)生產(chǎn)中所用的循環(huán)供水系統(tǒng)存在與其類似的特點，因此在冶金工業(yè)給排水設計中應將進出水水管的管徑采用偏大型號，并需在理論上實現(xiàn)進出水干管從起點到終點的壓力損失趨近于零，使水的阻力主要集中在設備部分，在管道配置中應考慮對先供水的設備先排水，后供水的設備后排水的原則，并盡量實現(xiàn)水在管道內(nèi)的流經(jīng)距離近似相同，該種配置方式基本上能保證進出水

20、管道壓力基本平衡， 所謂平衡就是冷卻用水量和損耗水量、循環(huán)回用水量補充水量以及排水量保持平衡， 水量平衡目的是達到合理用水。供水水量的僅僅隨著支管管半徑大小而發(fā)生變化，有效的防止了管道內(nèi)出現(xiàn)負壓甚至斷水的現(xiàn)象。 圖（1）大阻力同程式系統(tǒng) 3．2．2、設置閥門及壓力表如圖（2）。為了切實能夠保證給水管道內(nèi)壓力以確保生產(chǎn)運行，并結(jié)合冶金工業(yè)產(chǎn)品市場變化多樣、材料供應也隨時發(fā)生變化，在生產(chǎn)過程中調(diào)整工藝流程及產(chǎn)品種類的事情隨時發(fā)生，因此在設備的進出口連接水管上分別設置供水壓力表，可以從壓力表顯示值來隨時根據(jù)工況變化情況對供水進行調(diào)節(jié)，并可為技術人員提供數(shù)據(jù)積累資料，以便于滿足生產(chǎn)需要

21、 圖（2）閥門及壓力表 3．2．3、采用供水壓力略小于循環(huán)泵的備用水源如圖（3）。隨著國內(nèi)城市化及工業(yè)的迅猛發(fā)展，電力供應也日趨緊張，在冶金工業(yè)設置的循環(huán)水泵系統(tǒng)一般都不設置雙電源或應急電源，因此在生產(chǎn)過程中一旦遇到市政電網(wǎng)停電則循環(huán)水泵也不能運行，因此為了能夠保證生產(chǎn)的正常運行需設置供水壓力略小于循環(huán)泵的常高壓備用水源來與循環(huán)泵系統(tǒng)配套使用，同時還應該在供水干管上設置閥門及逆止閥、壓力表以及斷水報警裝置，在排水干管上設置應急外排旁通管和閥門等系列措施，在生產(chǎn)過程中由于循環(huán)泵的工作壓力大于備用水源壓力而備用水源供水管關閉，在停電時斷水報警系統(tǒng)發(fā)生動作以開啟備用水源來確保生產(chǎn)正常運行?？?/p>

22、采取的途徑或是改革生產(chǎn)工藝，減少耗水量，或是提高重復利用率．增大回用水量，以相應減少排水量。 圖（3）循環(huán)水處理 3．2．4、循環(huán)水補水如圖（4）。對循環(huán)水系統(tǒng)的補水應是完全自動運行，正常生產(chǎn)過程中補充水一般是由膨脹罐內(nèi)水位控制，當膨脹罐內(nèi)水位降低到設計最低值時則由液位信號器發(fā)出信號進而啟動補水泵來向膨脹罐內(nèi)補水，當罐內(nèi)水位不斷上升至設計高水位時液位信號器發(fā)出信號繼而補充水泵則會自動關閉，正常情況下如此周而復始的運行。 在運行過程中由于氣壓罐內(nèi)不斷有微量氮氣溶解于水中，因此對氮氣的補充也非常必要，氮氣的補充一般由膨脹罐內(nèi)壓力控制，當罐內(nèi)壓力低于設計最低工作壓力時則壓力調(diào)節(jié)閥自動開

23、啟進行氮氣補充，當補充至設計最高工作壓力時則調(diào)節(jié)閥會自動關閉停止氮氣補充，而當罐內(nèi)水位升高導致罐內(nèi)壓力達到設計最高允許值則壓力調(diào)節(jié)閥自動開啟進行放氣，當壓力下降到最高設計工作壓力則調(diào)節(jié)閥會自動關閉停止放氣。由于循環(huán)水尤其是密閉循環(huán)水對補給水的水質(zhì)要求較高，因此在補給過程中一般采用軟化水、除鹽水或冷凝水;為了防止在補給水過程中氧氣隨之進入補給水及循環(huán)系統(tǒng)應對膨脹罐及安全水箱采用氮氣等惰性介質(zhì)來密封;由于循環(huán)水長期循環(huán)使用往往會由于溶解氧及微生物等因素導致水體發(fā)生腐蝕，因此在補充水內(nèi)應投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑?？刹扇〉耐緩交蚴歉母锷a(chǎn)工藝，減少耗水量，或是提高重復利用率．增大回用水量，以相應減少排水量。

24、 圖（4）鍋爐給水示意圖 3．2．5、調(diào)速裝置。循環(huán)水系統(tǒng)承擔著冶金工業(yè)內(nèi)主要運行設備的供給水任務，因此其輸送水量較大同時耗電量也較高，而如何減少循環(huán)水系統(tǒng)電耗也應是一個引起重視的問題，尤其是在選別系列較多但工作的循環(huán)水泵臺數(shù)較少的情況下，生產(chǎn)過程中循環(huán)水泵往往不能在高效區(qū)間內(nèi)工作，因此為了節(jié)約能源而應在循環(huán)水泵配套設置調(diào)速裝置，以便于根據(jù)生產(chǎn)變化來調(diào)節(jié)循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)既能滿足循環(huán)水量要求也能保證水泵在高效區(qū)域內(nèi)工作，同時杜絕了采取調(diào)節(jié)閘閥的形式消耗能量，也不至由于選別系列發(fā)生變化而導致工作系列水量水壓產(chǎn)生較大波動，具體調(diào)速設備可采用變頻調(diào)速器、液壓耦合器或可控硅串級進行調(diào)速等，具

25、體調(diào)節(jié)應以循環(huán)水泵壓出管處流量計參數(shù)為調(diào)節(jié)依據(jù)，最終實現(xiàn)雖安裝多臺循環(huán)泵但只有一臺調(diào)速泵投入運行的模式以在最大限度上節(jié)約能源。 4．結(jié)語 對冶金工業(yè)來說給排水設施設計的重復利用率、合理性、可操作性及可靠性是能夠維持冶金行業(yè)正常及高效生產(chǎn)的重要保證，也是能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源及環(huán)境保護的根本要求， 所謂工業(yè)用水的重復利用率是指重復用水量在總用水量中所占的百分數(shù)。因此，設計人員在設計過程中應綜合考慮專業(yè)技術以及工程投資等多方面因素，對所選方案進行全面的經(jīng)濟技術比較來確定安全可靠的技術方案，同時選用質(zhì)優(yōu)價廉的供水設備，為以后在生產(chǎn)運行中進行生產(chǎn)管理做好前提，為不斷完善技術、發(fā)展生產(chǎn)提供有利保

26、證。 參考文獻 [1]許宇興.密閉循環(huán)水之補充水系統(tǒng)的設計[J].江蘇冶金，1996，(6). [2]錢以明.高層建筑空調(diào)[M].上海:同濟大學出版社，1990. （4） [3]上海市政工程設計院.給水排球設計手冊(第三冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1986.（8） [4]劉應暉.淺談稀冶金企業(yè)循環(huán)給水系統(tǒng)的設計[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金，2001，(146). [5]張曉靜.冶金企業(yè)給排水工程設計方法探討[J]. 《中國高新技術企業(yè)》，2010年 第四期 [6]胡中意.邱明海.昆明污水處理改造方案設計[J].《西南給排水》，2010年 第三期 [7]戴永年、郭雪怡.冶金技術基礎方案. [M.].冶金工業(yè)出版社，1988年（4） [8]楊斌、馬文輝.有色金屬真空冶金進展[J].昆明理工大學學報 2004（4）第八期 [9]錢苗根. 金屬學[M]. 上?？茖W技術出版社 1980 （9） [10]給水排水設計手冊.材料設備續(xù)冊[M].中國建筑工業(yè)出版社. [11] 劉立新.水下拋石護岸施工質(zhì)量控制[J].安徽水利水電職業(yè)技術學院學報.2008年01期.