年产生铁485万吨的高炉炼铁车间设计毕业设计.doc

河北理工大学毕业设计（论文）目录毕业设计(论文)年产生铁485万吨的高炉炼铁车间设计摘 要高炉炼铁是获得生铁的主要手段，是钢铁冶金过程中最重要的环节之一，在国民经济建设中起着举足轻重的作用。高炉是炼铁的主要设备，本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，设计建造一座年产生铁485万吨的高炉炼铁车间，本设计说明书详细的对其进行了高炉设计，其中包括绪论、工艺计算（包括配料计算、物料平衡和热平衡）、高炉炉型设计、高炉各部位炉衬的选择、炉体冷却设备的选择、风口及出铁场的设计、原料系统、送风系统、炉顶设备、煤气处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系统和炼铁车间的布置等。设计的同时还结合国内外相同炉容高炉的一些先进的生产操作经验和相关的数据，力争使该设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化，以期达到最佳的生产效益。关键词: 高炉炼铁设计；喷吹；送风；煤气处理；渣铁处理abstractblast furnace iron-making is a main means to obtain pig iron, and one of the most important links in the metallurgical course of steel, play a role in holding the balance in national economic construction. the blast furnace is the main equipment of iron-making, in line with the high quality , high yield , low consumption and environmental pollution policy, design and build a blast furnace iron-making workshop producing 4.85million irons every year in advance, this design instruction designs the blast furnace detailedly, including introduction, the craft calculating (including the batching is calculated, supplies balance and thermal balance), the furnace type of the blast furnace is designed, choice of furnace liner of the blast furnace, the furnace body cools the equipment, the tyueres and design the tap iron field, raw materials system , blow system , furnace roof equipment , coal gas disposal system ,slag iron disposal system ,ejection system, iron-smelting of workshop etc. combine domestic and international the same furnace volume some advanced production operation experience and relevant data of blast furnace also while the design, strive blast furnace should designed to make accomplish highly mechanized , automation and maximizing, in the hope of reaching the best productivity effect.keywords: bf iron-making design, ejection，blowing， coal gas disposal, slag iron disposal目录引 言1第一部分 设计说明书21绪论21.1概述21.2高炉生产主要经济技术指标21.3高炉冶炼现状及其发展31.4本设计采用的新技术32 高炉车间平面布置42.1厂址的选择42.2 车间平面布置的原则42.3 车间平面布置形式43 高炉本体设计63.1高炉数目及总容积的确定63.2 炉型设计63.3参数93.4 炉衬设计93.4.1 炉底炉缸的炉衬的设计93.4.2炉腹和炉腰的炉衬设计103.4.3炉身和炉喉炉衬设计103.5 高炉冷却113.5.1 高炉冷却设备的作用及冷却介质113.5.2 高炉冷却设备设计113.5.3 冷却设备工作制度123.6 高炉钢结构及高炉炉基123.6.1 高炉钢结构123.6.2 高炉基础144高炉车间原料系统154.1 贮矿槽和贮焦槽的设计154.1.1贮矿槽的设计154.1.2 副矿槽164.1.3贮焦槽设计164.1.4矿槽的结构形式164.2给料器，槽下筛分与称量设计164.2.1给料器164.2.2槽下筛分164.2.3槽下称量164.3胶带机的设计174.4炉顶装料设备174.5 探料装置185 高炉送风系统195.1高炉鼓风机195.1.1高炉冶炼对鼓风机的要求:195.1.2鼓风机出口风量的计算195.1.3鼓风机出口风压的计算205.1.4鼓风机的选择205.2 高炉热风炉设计215.2.1热风炉基本结构形式215.3燃烧器及阀门235.3.1燃烧器235.3.2热风炉阀门235.4提高风温的途径245.5 余热回收装置246 高炉喷煤系统266.1煤粉的制备266.1.1原煤的贮存266.1.2煤的干燥266.1.3磨煤机266.1.4粗粉分离器266.1.5旋风分离器276.1.6锁气器276.2 煤粉喷吹系统276.2.1喷吹设备的确定286.3 安全措施286.3.1煤粉爆炸条件296.3.2采取的安全措施297 高炉煤气除尘系统307.1概述307.1.1高炉煤气除尘的目的307.1.2评价煤气除尘装置的主要指标307.2高炉煤气除尘设备307.2.1荒煤气管道307.3重力除尘器317.3.1重力除尘器原理：317.3.2主要尺寸圆筒部分直径和高度317.4文氏管327.4.1文氏管除尘原理：327.4.2半精细除尘设计327.4.3精细除尘设计327.5布袋除尘327.6 煤气除尘系统附属设备337.6.1煤气遮断阀337.6.2煤气放散阀337.6.3煤气切断阀337.6.4调压阀组337.7炉顶余压发电338 渣铁处理系统348.1 概述348.2 风口平台和出铁场348.2.1 风口平台348.2.2 出铁场348.3 渣铁沟和撇渣器348.3.1 主铁沟348.3.2 撇渣器358.3.3 支铁沟和支沟358.3.4 摆动流嘴358.4 炉前主要设备358.4.1 开铁口机358.4.2 堵铁口泥炮358.4.3 炉前吊车358.4.4 堵渣口机358.5 铁水处理设备368.5.1 铁水罐车368.5.2 铸铁机368.6 炉渣处理36第二部分 物料平衡及热平衡计算391. 原始条件391.1原燃料条件391.2主要技术经济指标392 工艺计算402.1配料计算402.1.1原燃料成分的整理402.1.2预定生铁成分412.1.3 原燃料的消耗412.1.4渣量及炉渣成分的计算422.2物料平衡计算432.2.1风量的计算432.2.2 炉顶煤气成分的计算432.3 热平衡452.3.1热收入的计算452.3.2 热支出的计算46结 论49致 谢51参考文献531引 言21世纪是一个信息，网络化革新的时代。人们的日常生活，生产，科技，教育，文化，卫生等方面都有了突飞猛进的飞速发展，网络为人们为人们开拓一个么有地域限制的交际空间，提供一个自由，开放，轻松，平等的交际环境，创造了一个虚拟而实在的网络时代。我们还处在一个精神，物质，政治三个文明昌盛的年代，我们需要生产出我们衣食住行的必需品，满足人们日益增长物质和文化的需求，发展生产力，提高我们的综合国力，提高人们的生活水平。其中钢铁材料作为社会发展和人民生活的重要物质是必不可少的。地壳只能够铁元素含量居第四位，主要以氧化物，硫化物，碳酸盐的形式存在。资源丰富再加上成熟的技术，价格低廉，可回收性强，钢铁材料是作为国民经济发展的最重要的材料之一。 我国自1996年粗钢产量突破1亿吨以来，连续稳居第一钢国的位置。2001年我国产钢量14892.72万吨。由于市场需求的拉动，炼钢能力的发展，2001年我国生铁产量14540.96万吨。虽然多年来我国生铁产量居世界第一位，但是我们应该看到与世界先进国家的差距。目前，我国正在生产的高炉有几千座。近年来，由于生铁铁水供不应求，价格上涨，一些本应该淘汰的500m3容积以下的小高炉，又开始生产。应当承认，小高炉的发展现状，一定程度上阻碍了我国高炉大型化的发展。在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简单的概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目前的我国的实际情况来看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。高炉大型化，有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污染点，污染容易集中管理，有利于环保。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力河北理工大学 炼铁毕业设计说明书第一部分 设计说明书1绪论1.1概述我们生活在一个物质世界，人们要吃饭，穿衣，要建设工厂，要生产更多的产品来满足人们日益增长的物质文化的需求，要建设公路，铁路来改善我们的交通条件，要建造楼来该杀按居住条件。总之，要大力发展我们的生产力，提高我们的综合国力，同时提高人们的生活水平。那么钢铁材料作为社会发展和人们生活的重要物质是不必可少的 。地壳只能够铁元素含量居第四位，主要以氧化物，硫化物，碳酸盐的形式存在。资源丰富再加上成熟的技术，价格低廉，可回收性强，钢铁材料是作为国民经济发展的最重要的材料之一。高炉生产主要高炉冶炼是获得生铁的主要手段，它以铁矿石（天然富矿，烧结矿，球团矿）为原料，焦碳，煤粉，重油，天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为溶剂，在高炉内通过燃料燃烧，氧化物中铁元素的还原以及非氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程，获得生铁。其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。为了实现优质，低耗，高产和延长炉龄，高炉本体结构及辅助系统必须满足冶炼过程的要求，即耐高温，耐高压，耐磨，耐侵蚀密封性好，工作可靠，寿命长，而且具有足够的生产能力。1.2高炉生产主要经济技术指标高炉生产效果以其技术经济指标衡量，主要技术经济指标如下：（1） 高炉有效容积利用系数（）：高炉有效容积利用系数即昼夜生铁的产量p（t）与高炉有效容积v（m）之比。是高炉冶炼的一个重要指标，越大，其高炉生产率越高。本设计取2.0（m3.d-1。（2） 焦比（k）：焦比即每昼夜焦碳消耗量q（t或kg）与每昼夜生铁产量p（t）之比，喷吹燃料可以有效地降低焦比，从而降低生铁成本。（3） 煤比（y），油比（m），燃气比（g）：指每吨生铁消耗的煤粉或油量或燃气量。从风口向炉内喷吹煤粉，重油以及天然气，焦炉煤气等燃料，可降低焦碳的消耗量。（4） 冶炼强度（i）：高炉冶炼强度是每昼夜1m有效容积燃烧的焦碳量。冶炼强度表示高炉的主要强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产量越大。本设计取0.95t/(m3.h) 。（5） 休风率：休风率指休风时间占日历时间的百分数。（6） 生铁合格率：高炉生产的化学成分符合国家的规定的合格生铁占生铁量的百分数为生铁合格率。（7） 高炉一代寿命：指高炉从点火开始到停炉大修之间的冶炼时间或相邻两次大修之间的时间称为高炉一带寿命。1.3高炉冶炼现状及其发展（1） 炉容大型化及其空间尺寸的横向发展。近年来，大型钢铁企业大多采用v4000m以上巨型高炉。（2） 精料：精料包括提高入炉矿石品位，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒，精料是改善高炉冶炼的基础。（3） 提高休风温度：提高休风温度可以大幅度的降低焦比，特别是鼓风温度较低时效果更为显著。（4） 高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气性能及化学能利用，有利于稳定操作，为强化冶炼创造条件。（5） 富氧喷吹：富氧喷吹可达到优质，低耗，高产，长寿的冶炼效果。（6） 电子计算机的采用：计算机目前已可以控制配料，装料和热风炉操作。1.4本设计采用的新技术（1） 无钟炉顶和皮带上料 ，布料旋转溜槽可以实现多种布料方式。（2） 热风炉采用锥球形炉顶，有利用拱顶气流分布和热风温度的提高，隔墙间加耐热钢板防止蓄热室气流短路。（3） 冷却采用软水密封循环系统 。（4） 高炉喷煤设备。（5） 有余热回收和余压发电装置。（6） 水渣系统采用过滤式。（7） 采用计算机自动控制系统对各个环节进行监控。2 高炉车间平面布置2.1厂址的选择（1） 工业布局要合理。即要考虑地区工业的综合平衡，也要考虑钢铁生产对原料的以赖性，以节省投资，降低应运费用。 （2） 合理利用地形设计工艺流程。（3） 接近原料产地，减少原料运输。（4） 地质条件要好，耐压力大于2.0kg/cm.（5） 水电资源丰富，供水供电不能间断，供电双电源。（6） 少占良田。（7） 位于城市居民区主导风向的下风向或侧风向。（8） 不受洪水及大雨的淹没。2.2 车间平面布置的原则（1） 在工艺合理，操作安全，满足生产的条件下，应尽量紧凑并合理地公用一些设备与建筑物，以求少占土地和缩短运输线、网管线的距离。（2） 有足够的运输距离，保证原料及时入厂和产品及时运处。（3） 车间内部铁路，道路布置要畅通。（4） 要考虑扩建的可能性，在可能的条件下留一座高炉的位置。在高炉大修扩建时施工安装作业。2.3 车间平面布置形式（1） 一列式布置：高炉与热风炉在一列线上，出铁场也布置在高炉列线上成为一列，并且与车间铁路线平行。优点：可以公用出铁场和起重机，公用热风炉值班室和烟囱，节省投资。热风炉距高炉近，热损失小缺点：运输能力低，在高炉数目多，产量高时，运输不方便，特别是在一座检修时车间调度复杂。（2） 并列式布置：高炉与热风炉分设在两条列线上，出铁场布置在高炉列线，车间铁路线与高炉列线平行优点：高炉间距离近，可以公用一些设备。缺点：热风炉距高炉近，热损失大，并且热风炉靠近重力除尘器，劳动条件不好。（3） 岛式布置：每座高炉和它的热风炉，出铁场，铁水罐车，停放线等组成一个独立的体系。铁水罐车停放线与车间两侧的调度线成一定角度，一般为11-13度岛式布置的铁路线为贯通式，空铁水罐车从一端进入炉旁，装满铁水的铁水罐车从一端驶出，运输量大，并且设有专用辅助材料线。缺点：高炉间距大，管线长，设备不能公用，投资高。（4） 半岛式布置：高炉与热风炉列线与车间调度线交角可以大到45度，因此高炉距离近，并且在高炉两侧各有三条独立的有尽头的铁水罐车停放线和一条辅助材料运输线，出铁场和铁水罐车停放线垂直。缩短了出铁场长度，设有摆动流嘴，出一次铁可以放置几个铁水罐车。本设计采用半岛式车间布置。3 高炉本体设计3.1高炉数目及总容积的确定 设计一年产310万吨的高炉车间。高炉一代寿命为10年，作业率为95%。（1） 确定年工作日：36595%=347天日产量：p总=31010000/347=89333.7 t（2） 定容积：选定高炉座数为2，高炉利用系数v=2.0 t/(m.d)每座高炉日产量：p= p总/2=4466.86 t每座高炉容积：vu=p/v=4466.86/2.0=2233 m3.2 炉型设计（1） 炉缸直径（d）：选定冶炼强度i=0.95t/(m.d)炉缸截面燃烧强度：i燃=1.2 t/(m.h)则 d=0.23/(i vu/ i燃)1/2=0.23(0.952233/1)1/2=10.1m 取 d=10.1m校核：vu/a=2233*4/(3.14*10.12)=27.8设计符合要求。（2） 炉缸高度： 渣口高度：hz=1.27bp/(n.c.d.铁)=1.271.24467/（120.557.110.1）=1.48m 取 h z=1.5m 式中：n昼夜出铁次数，12次；铁铁水比重，7.1t/ m；bp生铁波动系数，1.2；c渣口以下炉缸利用系数，0.55。 风口高度：取 k =0.5hf= hz/k=1.5/0.5=3m取 hf=3.0m 风口数目：n=2(d+2)=2(11.3+2)=24.2取 n=26个 风口结构尺寸：选取a=0.5则炉缸高度： hf + a=3.0+0.5=3.5m(3)死铁层厚度： 选取h0=1.5m(4)炉腰直径、炉腹角、炉腹高度： 选取 d/d=1.12则 d=1.1210.1=11.31m取 d=11.31 m选取 =81则 h2=(d-d)tg81/2 =(11.31-10.1)tg81/2=3.82m取 h2=3.9m校核：tg=2*h2/(d-d)=23.9/(11.31-10.1)=6.31 =80(5)炉喉直径、炉喉高度的确定：选取 d1/d=0.68则 d1=0.6811.31=7.69 m取 d1=7.7 m选取 h5=2.0 m（6）炉身角、炉身高度、炉腰高度：选取 =83.5则 h4=(d- d1)tg/2 =(11.31-7.7) tg83.5/2 =15.9m取 h4=115.9 m校核：tg=2 h4/(d- d1) =215.9/(11.31-7.7) =8.78 =833030选取 hu/d=2.56则 hu=2.35d=2.3511.31=26.6 m取 hu=27m求得：h3=hu-h1-h2-h4-h5 =27-3.5-3.9-15.9-2.0 =1.7m(7) 校核炉容：炉缸体积：v1=d h1/4=3.1411.313.5/4=310.2 m炉腹体积：v2= h2（d+dd+d）/12 =3.143.9(11.31+11.3110.1+10.1 )/12 =367.2m炉腰体积：v3=d h3/4 =3.1411311.7/4 =182 m炉身体积：v4= h4（d+dd1+d1）/12 =3.1415.9（11.31+11.318.1+ 8.1)/12 =1196.2m 炉喉体积：v5=d1 h5/4 =3.148.12.0/4 =151.1 m高炉容积：vu= v1+v2+v3+v4+v5 =310.2+367.2+182+1196.2+151.1=2247 m误差： v =（vu- vu）/ vu=（2247-2233）100%/2233=0.63%1%在允许范围内，故炉型设计符合要求。3.3参数1. 炉缸直径：d=10.1m2炉缸高度：渣hz=1.5m hf=3.0m h=3.5m 风口数目为28个3死铁层厚度：1.5m4炉腰直径：d=12.66m h2=4.3m 炉腹角=805. 直径： d1=7.7m h5=2.0m 6. 炉身角：833030 h 4=15.9m h3=1.7m h总=27m 3.4 炉衬设计 a 炉底采用全炭砖，满取炭砖炉底是炭砖两端的短缝用薄缝连接，而两侧的长缝用后缝连接，相邻两行炭砖必须错缝在200mm以上。两层炭砖砖缝成90度，最上层炭砖砖缝与铁口中心线成90度。b:炉缸炉底全采用光面冷却壁，砌砖和冷却壁之间有100150缝隙，填充炭质材料。c:炉腹一层高铝砖或一层粘土砖，厚度为345mm。炉腰采用过度式炉腰。炉身厚度为690-805mm。炉腹，炉腰，炉身较长时间采用粘土砖或高铝砖。注意:炉腰，炉腹及炉身下部用镶砖冷却壁冷却，砌砖紧靠冷却壁，缝隙填充浓泥浆，炉腹，炉腰砌砖砖缝应不大于1mm，炉身下部不大于1.5mm。上下层错开。炉身倾斜部分借3层砖错台一次砌筑。d：炉身上部采用高铝砖或粘土砖。炉喉采用炉喉钢板或条形保护板。3.4.1 炉底炉缸的炉衬的设计炉底是高炉的重要部位,其被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键。它们的破坏机理是: 液态铁、重金属及碱金属渗入砌体缝隙后凝固,体积膨胀,进而扩大裂缝使砖衬脱落浮起。 受14001600(风口前端达1800)以上的高温作用,与同时受到的压力结合,破坏作用强。由于温度不均,产生的热应力使耐火砌体软化变形,开裂。 受到炉料,渣铁的物理化学侵蚀及净压力作用和鼓风,崩料及坐料的冲击。 渣,铁,煤气流的机械作用,特别是在开炉初期对炉底的机械作用尤为严重。 鼓风中的氧气,水分和煤气中的二氧化碳等氧化性气氛对碳砖的氧化作用,还原剂对衬砖中的三氧化二铁和二氧化硅的还原作用,侵蚀炉衬。炉缸炉底砌筑: 本设计采用全碳砖炉底结构。3.4.2 炉腹和炉腰的炉衬设计炉腰的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损,碱金属和锌蒸汽渗透的破坏作用,炉腰以下还要受到高氧化亚铁初渣侵蚀,以及由于温度波动所产生的热震破坏作用.高炉冶炼过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升,在炉腹与炉腰交界出转弯,对炉腰下部冲刷严重,使这部分炉衬侵蚀较快,使炉腹段上升,径向尺寸也有所增大,使得设计炉型向操作炉型转化.厚墙炉腰有利于这种转化,薄墙炉腰不利于这种转化,而有利于固定炉型的作用.本设计采用过渡式炉腰结构。炉腹砌一层厚度为345mm粘土砖或高铝砖,炉腰用24层230mm和345mm 的高铝砖，2层345mm的高铝砖,倾斜部分砌三层砖错一次台,砌体与炉壳间隙为130mm,填以水渣_石棉隔热材料.炉腹,炉腰砌砖紧靠冷却壁,其缝隙用与砖相同成分的泥浆灌满,砖缝为1mm。3.4.3炉身和炉喉炉衬设计 炉身部分采用冷却模块技术。冷却模块是新型炉身结构并广泛应用于高炉生产的新技术。它取消了转陈和冷却壁，将冷却水管直接焊在炉壳上，并浇铸耐热混凝土，是由炉壳-厚壁钢管-耐热混凝土 构成的大型冷却模块组成。冷却模块将炉身部位的炉壳沿径向分成数块，块数取决于炉前的起重能力。将厚壁（14-16mm）把手型无缝管作为冷却元件直接焊接在立刻钢甲上，在炉壳及钢管间浇注耐热混凝土，混凝土层高出水面110130mm，构成大型预制冷却模块。通过炉顶拖圈吊装与炉腰钢甲对接，经两面焊接后形成新炉身。主要优点：炉身寿命可提高1倍，明显降低炉身造价，缩短大修时间，高炉大修初始即形成操作炉型，有利于高炉顺行，同时由与炉衬减薄，也扩大了炉容，在供排水方面无特殊要求，利用原有系统即可正常进行。炉喉除承受煤气流冲刷和炉料磨损作用外还受装料时温度急剧变化的影响，有时受到炉料的直接冲击作用。炉喉衬板为铸钢制成，成为炉喉钢砖或炉喉保护板。3.5 高炉冷却3.5.1 高炉冷却设备的作用及冷却介质高炉炉衬侵蚀机理是复杂的和多因素的,高温软融是主要因素之一.而且诸多破损因素都与温度有关,所以炉衬的温度状态是炉衬破损的主要原因.因此对炉衬冷却是非常重要的.冷却设备的作用是: 保护炉壳. 对耐火材料的冷却和支承. 维持合理的操作炉型. 促成炉衬内表面形成渣皮代替炉衬工作,延长炉衬寿命.冷却介质有水、空气、汽水混合物三种.本设计中采用软水作为冷却介质。3.5.2 高炉冷却设备设计 高炉冷却方式与外部冷却和内部冷却两种方式。内部冷却结构又分为冷却壁冷却板，板壁结合冷却结构及炉底冷却。1外部喷水冷却 在炉身和炉腹部位安装没有环形冷却水管，水管直径 50150mm距离炉壳100mm。冷却水经小孔喷射到炉壳上进行冷却，在炉壳上安装防溅板，冷却水经炉壳流向水池再返回。外部喷水冷却装置结构简单，检修方便，造价低廉。对大型高炉作为一种辅助冷却手段，防止炉壳变形和烧穿。2冷却壁 冷却壁设置于炉壳和炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁两种。a光面冷却壁 光面冷却壁用于风口以下炉缸和炉底部位，风口区冷却壁的块数为风口数目的2倍。渣口周围剩下段各两块有4块冷却壁组成，冷却壁一般为7001500mm，周围冷却壁块数最好为偶数，光面冷却壁与炉壳留20mm的缝隙，并用泥浆灌满，用砖衬留缝隙100150mm填上炭素料。b镶砖冷却壁 镶砖冷却壁与光面冷却壁相比更耐磨，耐冲刷，易黏结炉渣生成渣皮保护层，代替炉衬工作，3种结构形式：普通型，上部带凸台型和中间带凸台型。镶砖冷却壁厚度为250300mm，主要用于炉腹，炉腰和炉身下部冷却，炉腹部位用不带凸台的镶砖冷却壁，镶砖冷却壁要紧靠炉衬。本设备优点：密封性好，冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。它的缺点是：消耗金属多，笨重，冷却壁损坏后不能更换。c新型冷却壁-铜冷却壁d水冷炉底 大型高炉炉底中心部位要冷却，现在多采用水冷的方法。水冷却管的直径40x10mm，炉底中心部位水冷管间距200300mm，边缘冷却管间距为350500mm，水冷却管两端伸出炉壳外50100mm。 目前，大型高炉采用炉底封板水冷却管可以设置封板以上，这样在炉壳上开孔，将降低炉壳强度和密封性，但冷却效果不好，水冷却管也可以设置在封板以下，这样对炉壳没有损伤，但冷却效果不好。3.5.3 冷却设备工作制度冷却设备工作制度，制定和控制冷却水的流量，流速和进出水的温差等。高炉各部位热负荷不同，冷却设备的形式也不同，冷却设备工作制度也不同，提高冷却水的方法有两种：一是降低流速，二是增加冷却设备的串联数。降低冷却水的流速可以提高冷却水温差，减少冷却水的消耗量。确定冷却水的压力很重要的原则是：冷却水的压力大于炉内静压力。一般高炉风口冷却水压壁热风炉高0.1mpa，炉身部位冷却水压力比炉内静压力高0.05mpa。高炉冷却设备烧坏是向炉内漏水较多，必须及时发现和处理，一般在每根供水排水管上安装有电磁流量计，将侧流量并自动报警。清洗冷却设备可以延长使用寿命，水垢的导热性差，容易使冷却设备过热而烧坏，故定期洗掉水垢是很重要的，一般3个月清洗一次，也可以用0.71.0mpa的高压水或蒸汽清洗。3.6 高炉钢结构及高炉炉基3.6.1 高炉钢结构1.主要包括炉体支柱、炉顶框架、炉壳及平台结构等。(1)炉体支柱：炉体支柱是支撑炉体及炉顶设备重要的钢结构件。炉体支柱的结构形式取决于炉体内衬结构及炉顶设备的载荷传递到炉基的方式。本设计采用大框架结构。这种结构特点是炉顶框架上的全部载荷由四根大支柱组成的大框架直接传递到炉基，炉顶法兰盘上的载荷由炉壳传递到炉基，取消了炉腰托圈，炉缸支柱及炉身支柱。(2)炉顶框架：炉身支柱或大框架支柱上的部顶端一般都用横跨钢梁将支柱连接成整体，并在横跨钢梁上面满铺花纹钢板或普通钢板作为炉顶平台。炉顶平台是炉顶最宽敞的工作平台。炉顶框架是设置在炉顶平台上面的钢结构支撑架。它主要支撑受料漏斗、大小料钟平衡杆机构及安装大梁等。炉顶框架结构形式在a字型和门型两种，本设计选用门型结构。门型结构钢架一般为24-40厚钢板焊成或槽钢制成。 平台：高炉炉体凡是在设置有人孔、探测孔、冷却设施及机械设备的部位，均应设置工作平台，以便于检修和操作。各层工作平台之间用走梯连接。 表3-6 炉体各部位系数部位值值本设计值，炉顶封板与炉喉50553.6-炉身上部区域2.01383027.66炉身下部区域2.21383030.43炉腰及其以下部位2.71070028.89炉缸及炉底3.01331039.93炉壳有钢板制成， 各部位炉壳厚度的计算公式如下： ， 其值见表16：3.6.2 高炉基础高炉基础是高炉下部的承重结构，它的作用是将高炉全部载荷均匀地传递到地基。高炉基础由埋在地下的基座和地面上的基墩组成。对高炉基础的要求：1. 高炉基础应把高炉全部载荷均匀地传给地基，不发生沉陷和不均匀沉陷。高炉基础下沉会引起高炉钢结构变形，管路破裂；不均匀下沉将引起高炉倾斜，破坏炉顶正常布料，严重时不能正常生产。高炉总体设计，对基础的下沉量和倾斜率都有严格要求。 2. 具有一定的耐热能力。一般混凝土只能在150以下工作，250便有开裂，400时失去强度，钢筋混凝土700时失去强度。过去由于没有耐热混凝土基墩和风冷炉底设施，炉底破损到一定程度后，常引起基础破坏，甚至爆炸。采用风冷和水冷炉底及耐火基墩后，可以保证高炉基础很好工作。高炉基础是由基墩和基座组成的。高炉基础的结构主要取决于地质条件和高炉的容积。图5 高炉基础地表面积按下式计算:其中： -总载荷，-安全系数，-地基土质允许承载能力。本设计中高炉炉基采用八角形，其对角线为37m 4高炉车间原料系统现代高炉对原料系统的要求： 保证连续的 、均衡的供应高炉冶炼所需的原料，并为进一步强化冶炼留有余地。 在贮运过程中应考虑为改善高炉冶炼所必须的处理环节，如混匀，破碎，筛分等。焦碳在运输过程中尽量减少破碎率。 应该尽量实现自动化和机械化，提高混匀，配料，称量的准确度。 原料系统各转运环节和漏料点都有灰尘产生，在设计时应考虑足够的通风除尘设施。4.1 贮矿槽和贮焦槽的设计4.1.1贮矿槽的设计（1） 贮矿槽的作用： 起原燃料的储备作用。 有利于实现配料等作业的机械化和自动化。（2） 矿槽的设计 矿槽总长度决定于车间的长度，后者决定于高炉中心线的距离。单个矿槽长度随沟下运输形式而定，采用带式运输机时一般为5m；当用称量车时，长度应随闭锁器的形式而定。取5 m 矿槽宽度取决于高炉容积和槽上槽下的运输设备形式。大中型高炉一般为1011m。当槽上用火车，槽下用称量车运输时，一般成双排矿槽。当槽上槽下都采用皮带运输时，一般都做成单排。取11 m 矿槽的高度取决于矿槽上部运输形式。当采用火车运输时，因受铁路坡度限制（0.015，一般轨面标高为910m，如矿槽上部用胶带运输时，矿槽上表面可适当高些。取10 m（3） 本设计设26矿槽，槽上槽下都采用皮带机运输。 取贮矿槽总容积为高炉总容积的1.5，则贮矿槽容积为：v槽=1.5u=1.5*2233=3350 m 每个贮矿槽容积为：v矿=3350/26=128.85 m取129 m 矿槽储存能力(小时)：24*129*26/(2233*2)=17.99所以储矿槽可以提供18小时的料4.1.2 副矿槽（1） 杂矿槽：400 m2（2） 块矿槽：400 m24.1.3贮焦槽设计（1） 取v焦/vu=0.6，则焦槽总容积为：v焦=0.62233=1339.8 m（2） 每个焦槽容积为：1339.8/4=334.95 m 取335m（3） 焦仓储料能力：24*335*4/(2233*2)=7.2所以贮料槽能提供7小时的料4.1.4矿槽的结构形式（1） 本设计中贮矿槽的底壁和周壁都采用钢筋混凝土浇灌而成，为防止磨损及高温（热烧结矿）的破坏作用，应靠矿焦壁衬砌一层粘土砖。（2） 本设计中贮矿槽设置为单排。方式为皮带机供料，宽度为11m。贮矿槽高度为10m，贮矿槽宽度在槽下用胶带机时为5m，矿槽壁的倾角为54。4.2给料器，槽下筛分与称量设计4.2.1给料器本设计中采用电磁震动给料器。主要有槽体、激震器、减震器三部分组成。激震器与槽体用弹簧连接在一起，块矿、杂矿均设槽下震动给料器。槽下设防料阀门，为电动装置，同时也设手动装置。4.2.2槽下筛分槽下筛分是炉料在入炉前的最后一次筛分，其目的是进一步筛除炉料中的粉末，以改善炉内炉料柱的透气性。将给料机地板底板换成筛网，给料的同时起筛分的作用。4.2.3槽下称量 本设计中采用电子式称量漏斗。（1） 焦碳称量漏斗其主要安装在贮焦槽的下面用来称量经过筛分的焦碳，然后将焦碳卸入胶带上料机运往高炉炉顶。（2） 矿石称量漏斗其主要安装在贮焦槽的下面，通过漏斗及闸门把经过筛分的矿石卸入胶带机。矿石采用分散筛粉分散称量，炉料再经胶带机运至中央称量室，经集中漏斗送到上料皮带机运往高炉。（3） 称量漏斗的工艺要求： 为防止料斗内积料，漏斗及留料槽底板与侧壁的交线与水平的实际夹角应大于45。 称量漏斗的上口尺寸应与有关设备相适应。 设置在胶带机上的称量漏斗的排料口及溜槽应与胶带机的宽度相适应，防止卸料时把料溅在胶带机的外侧。4.3胶带机的设计近年来，由于高炉的大型化，料车式上料机已经不能满足高炉生产的需求。大型高炉无论是增大每次上料量，还是增加上料次数，只是间接上料，都是不经济的，因此新建的大型高炉和部分中小型高炉都采用了皮带上料系统，因为它聊续上料，可以容易的通过增大皮带转速和宽度，满足高炉要求，皮带机上料有如下优点：1. 大型高炉有两个以上的出铁口和除出铁场，高炉附近场地不足，要求将贮矿槽等设备远离高炉，皮带上料系统正好适应这一要求。2. 上料能力大，比斜桥式上料机效率高而且灵活，炉料破损低，改间断上料为连续上料。3. 节省投资，节省钢材，减轻了重量，简化控制系统。4.4炉顶装料设备高炉炉顶装料设备室用来将炉料装入高炉并且使用合理分布，同时起炉顶密封作用的设备。 无钟炉顶装料设备 无钟炉顶装料设备从结构上，根据受料漏斗和称量料罐的布置情况可以划分为两种，并罐式和串罐式结构。并罐式无钟炉顶主要由受料漏斗、称量漏斗料罐、中心喉管、气密箱、旋转溜槽等五部分组成。 串联式无钟炉顶也称为中心排料式无钟炉顶，与并罐式无钟炉顶相比，串罐式无钟炉顶有一些大的改进：1、密封阀由原先单独的旋转动作改为倾动和旋动两个动作，最大限度的降低了整个串罐式炉顶设备的高度，并使得密封动作更加合理。2、采用密封阀阀座加热技术，延长了密封阀的寿命。3、在称量料罐内设置中心导料器，使得料罐在排列时形成质量料流，改进了料罐排料时料流偏析现象4、1988年pw公司进一步又提出了受料漏斗旋转的方案，以避免皮带上料系统向受料漏斗加料时由于落料点固定锁造成的炉料偏析本设计采用旋转布料，旋转布料时布料器的主、副电动机同时启动，溜槽作匀速旋转运动的同时，溜槽倾角还作渐变径向运动，使炉料形成变径螺旋形分布。旋转布料时溜槽倾角的改变，采用由外向内跳变。这种布料方式能将炉料布到炉喉截面上的任一部位，并可根据需要调节料层的厚度，以获得较为平坦的料面。4.5 探料装置探料装置的作用是准确探测料面下降的情况，以便上料。目前使用广泛的是机械传动的探料尺，微波式料面计和激光式料面计。一般小型高炉经常使用长34m，直径25mm的圆钢，自大料斗法兰处专设的探尺孔插入炉内，每个探尺用钢绳与手动卷场机相连，卷场机附近安装料线的指针和标尺，为避免探尺陷入料中，在圆钢的顶端部位安装一根横棒。探尺卷场机放在料车卷场机室内，料线高低自动显示与记录。每座高炉设有两个探料尺，互成180度，设置在大钟边缘和炉喉内壁之间，并且能够提升到大钟关闭位置不能全面了解炉喉的下料情况；另外由于探料尺端部直接与炉料接触，容易由于滑尺和陷尺而产生误差。微波料面计：分调幅和调频两种。调幅式微波料面计是根据发射信号与接收信号的相位差来决定料面的位置，调频式微波料面计是根据发射信号与接收信号的频率来测定料面的位置。激光料面计是20世纪80年代开发的高炉料面形状检测装置。5 高炉送风系统 高炉送风系统包括鼓风机,冷风管路,热风炉,热风管路以及管路上的各种阀门等.准确选择送风系统鼓风机,合理布置管路系统,阀门工作可靠,热风炉工作效率高,是保证高炉优质,低耗,高产的重要因素之一.5.1高炉鼓风机高炉鼓风机用来提供燃料所必需的氧气、热空气和焦炭在风口燃烧所生成的煤气，又是在鼓风机提供的风压下才能克服料柱阻力从炉顶排出。5.1.1高炉冶炼对鼓风机的要求:(1) 有足够的送风能力.即不仅能提供高炉冶炼所需要的风量,而且鼓风机的出口压力要能够足以克服送风系统的阻力损失,高炉料柱阻力损失以及保证有足够高的炉顶煤气压力,鼓风机最大的鼓风量应能满足夏季高炉冶炼强度的要求；冬季应能在经济区域工作。(2) 风机的风量及风压要有较宽的调节范围。即风机的风量和风压均应适用于炉况的顺行与难行、冶炼强度的降低与提高、喷吹燃料与富氧鼓风操作以及其它多种因素变化的影响。对于高压炉顶高炉，应考虑在常压冶炼的可行性和合理性。(3) 送风均匀而稳定。即风压变化时，风量不得自动产生大幅度变化。(4) 能保证长时间连续、安全及高效率运行。5.1.2鼓风机出口风量的计算（1） 入炉风量：v0=vu i v/1440=22330.952700/1440=3977.53m/min式中： v0标态入炉风量，m/min。vu高炉有效容积，m。i高炉冶炼强度,t/（m.d）。v每吨干焦消耗风量，m/t，取2700。采用风量修正系数后，可以将设计要求的鼓风机出口风量v，折算为适用地区的风机出口风量v2=v0/k.查表61，唐山地区海拔高度应该属于第四类故 k=0.88v2=3977.53/0.88=4519.92 m/min（2）鼓风机的风量： =(1+10)3977.53=4375.28 m3/min高炉入炉风量，m3/min高炉要求的鼓风机出口风量，m3/min 送风系统漏风系数，对大型高炉为105.1.3鼓风机出口风压的计算1. 高炉炉顶压力： 3.0 105 pa=0.30 2. 高炉料柱阻力损失： 1.3105 pa0.133. 高炉送风系统阻力损失： 21040.02则:鼓风机出口风压:=+ +=0.30+0.13+0.02=0.45 5.1.4鼓风机的选择1. 对鼓风机出口风量的修正风量修正系数：0.95，实际供风量：4375.28/0.95=4605.562. 对风机出口风压的确定风压修正系数：=1.04出口风压： = =0.433. 风机选择表5-1 风机选择系数风机型号风 量风 压转 速功 率传动方式o5700-311.655506750汽动此风机为离心式风机，二座高炉装四座，一台备用5.2 高炉热风炉设计5.2.1热风炉基本结构形式热风炉基本结构形式有内燃式、外燃式和顶燃式热风炉三种。本设计中采用改进型内燃式热风炉。内燃式热风炉由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉箅子、支柱、管道及阀门等组成。燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间砌有炉墙。煤气和空气由管道经阀门送入燃烧室并在燃烧室内燃烧，烟气向上运动经拱顶改变方向，向下进入蓄热室。蓄热室由格子砖组成，格子砖支撑在炉箅子和支柱上。烟气将格子砖加热并自身冷却，经由炉箅子下面的烟道阀排入烟道经烟囱排入大气。格子砖被加热并蓄存一定热量后，热风炉停止燃烧，转入送风，冷风由下部冷风管道和冷风阀进入蓄热室，空气通过格子砖被加热，经拱顶进入燃烧室，并经由热风阀排入热风管道送至高炉。 热风炉的计算说明：2233m高炉的热风炉设计，高炉容积2233 m，配备四座热风炉。1. 确定基本参数：（1） 取单位炉容蓄热面积90m/ m；（2） 确定热