冶金专业毕业论文--年产炼钢生铁250万吨的高炉炼铁车间设计.doc

摘摘 要要 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 Abstract Abstract Blast 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 t 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 dispos 目录 III 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT II 1 绪论1 1.1 概述1 1.2 厂址的选择1 1.2.1 厂址选择应考虑的因素1 1.2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则1 1.2.3 车间布置形式2 1.3 高炉生产主要经济技术指标2 1.4 原燃料化学成分3 1.5 本设计采用的新技术3 2 工艺计算4 2.1 配料计算4 2.1.1 原燃料成分的整理.4 2.1.2 预定生铁成分.5 2.1.3 原燃料的消耗.5 2.1.4 渣量及炉渣成分的计算.5 2.1.5 生铁成分的校对.6 2.2 物料平衡计算6 2.2.1 风量的计算.6 2.2.2 炉顶煤气成分的计算6 2.2.3 物料平衡表8 2.3 热平衡8 2.3.1 热收入的计算.8 2.3.2 热支出的计算.9 3 高炉本体设计12 3.1 高炉数目及总容积的确定12 3.2 炉型设计12 3.3 参数15 3.4 炉衬设计及高炉基础15 3.4.1 高炉炉基的形状及材料.15 3.4.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑.16 目录 3.5 概述高炉冷却及钢结构18 3.5.1 炉底冷却型式选择.18 3.5.2 炉底冷却型式选择.18 3.5.3 高炉供水量、水压的确定.18 3.5.4 风口数目及直径.20 3.5.5 铁口.20 3.5.6 炉壳及钢结构确定20 4 原料系统22 4.1 焦矿槽容积的确定22 4.1.1 贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定.22 4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定22 4.2 槽上、槽下设备及参数的确定23 4.2.1 槽上设备.23 4.2.2 槽下设备及参数选择.23 4.3 皮带上料机能力的确定23 4.3.1皮带机选择.23 4.3.2为保证胶带安全运行，设计时采取了以下措施：.24 5 送风系统25 5.1 高炉鼓风机的选择25 5.1.1 高炉入炉风量.25 5.1.2 鼓风机风量.25 5.1.3 高炉鼓风压力.25 5.1.4 鼓风机的选择.26 5.2 热风炉26 5.2.1 热风炉座数的确定.26 5.2.2 热风炉工艺布置.26 5.2.3 热风炉型式的确定.26 5.2.4 热风炉主要尺寸的计算.27 5.2.5 热风炉设备.29 5.2.6 热风炉管道及阀门.29 6 炉顶设备31 6.1 炉顶基本结构：31 6.2 布料方式32 7 煤气处理系统33 目录 V 7.1 荒煤气管道33 7.1.1 导出管：.33 7.1.2 上升管：34 7.1.3 下降管：34 7.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定34 7.2.1 粗除尘装置.34 7.2.2 粗除尘装置.35 7.2.3 精细除尘装置.35 7.2.4 布袋除尘器.36 7.2.5 附属设备.36 8 渣铁处理系统37 8.1 风口平台及出铁场37 8.2 炉渣处理设备37 8.3 铁水处理设备38 8.3.1 铁水罐车.38 8.3.2 铸铁机.38 8.3.3 铸铁机.38 8.4 铁沟流咀布置38 8.4.1 渣铁沟的设计.38 8.4.2 渣铁沟的设计.39 8.5 炉前设备的选择39 8.5.1 开铁口机.39 8.5.2 堵铁口泥炮39 8.5.3 堵渣机39 8.5.4 换风口机39 8.5.5 炉前吊车39 9 高炉喷吹煤粉系统41 9.1 煤粉制备工艺41 9.1.1 煤粉制备工艺.41 9.1.2 煤粉喷吹系统.42 9.2 喷吹工艺流程43 结 论45 参考文献46 谢 辞50 1 1 1 绪论绪论 1.1 概述 设计课题：在唐山地区设计一座年产炼钢生铁 250 万吨的高炉炼铁车间 另外，用 AutCAD 绘制四张 1#图，分别是：高炉本体砌砖图；高炉车间平 面图；高炉车间纵剖面图；热风炉剖面图。 本设计为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必 须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质， 产量高，消耗低等要求。现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一 种综合生产装置。高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标，以期 达到最佳的生产效益。 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。高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧 结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以 石灰石等为熔剂，在高炉内通过炉料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧 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。 1.2 厂址的选择 1.2.1 厂址选择应考虑的因素 确定厂址需要做多方案比较，选择最佳者，厂址选择的合理与否，不仅影 响建设速度与投资，也影响到投产后的产品成本和经济效益，必须十分慎重。 厂址选择应考虑以下因素： 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 原料的依赖性。 2）以节省投资，降低应运费用。 3）合理利用地形设计工艺流程。 4）接近原料产地，减少原料运输。 5）地质条件要好，耐压力大于 2.0kg/cm 2 6）水电资源丰富，供水供电不能间断，供电双电源。 7）位于城市居民区主导风向的下风向或侧风向。 1.2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 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出。 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及材料设备堆放等不得影响其他高炉正常生产。 1.2.3 车间布置形式 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：可以共用出铁场和炉前起重机，共用热风炉值班室和烟囱，节省投 资；热风炉距高炉近，热损失少。 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 座高炉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：可以共用一些设备和建筑物，节省投资；高炉间距离近。 缺点：热风炉距高炉远，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；设备不能共用，投资高。 4）半岛式布置：高炉和热风炉的列线与车间调度线间交角可以大到 45， 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 次铁可放置几个铁水罐车。 本设计采用半岛式车间布置。 1.3 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，主要经济技术指标如下： 1）高炉有效容积利用系数（）：昼夜生铁的产量 P 与高炉有效容积 V 有 （m3）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 2.2。 2）焦比（k）：焦比即每昼夜焦炭消耗量 Qk(t 或 kg)与每昼夜生铁产量 P 之比。 3）煤比（Y） ，：指每吨生铁消耗的煤粉量。从风口向炉内喷吹煤粉，喷吹 燃料可以有效地降低焦比，降低了焦炭的消耗量，从而降低生铁成本。 4）冶炼强度（I）：高炉冶炼强度是每昼夜 1m3高炉有效容积燃烧的焦炭 3 量。冶炼强度表示高炉的作业强度，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 1.05。 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：化学成分符合国家标准的生铁成为合格生铁，合格生铁占 生铁生产总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代寿命。 1.4 原燃料化学成分 表表 1-11-1 原燃料化学成分（原燃料化学成分（% %） 试样烧结矿球团矿巴西矿石灰石炉尘焦炭灰分煤灰分 T Fe57.8658.6362.941.2339.464.252.23 FeO5.700.801.569.845.462.87 CaO8.800.870.2152.324.813.023.78 MgO2.830.310.130.653.841.011.21 SiO24.2811.202.141.616.5751.8958.48 Al2O31.381.481.240.462.5338.0131.42 S0.020.010.010.12 Mn0.190.110.080.07 P0.090.070.020.11 烧损2.7641.1014.87 表表 1-21-2 生铁预定成分（生铁预定成分（% %） FeSiMnSPC 94.740.480.150.030.014.5 1.5 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 2 工艺计算工艺计算 2.1 配料计算 2.1.1 原燃料成分的整理 表表 2-12-1 原燃料成分的整理原燃料成分的整理 品种T.FeFeoCaOMgOSiO2Al2O3SMnP 烧结矿57.865.708.802.834.281.380.020.190.09 校核57.985.718.822.844.291.38 球团矿58.630.800.870.3111.201.480.010.110.07 校核59.920.820.890.3211.451.51 巴西矿63.941.560.210.132.141.240.010.080.02 校核65.351.590.210.132.191.27 复合矿59.284.66.742.184.691.380.020.160.07 石灰石1.2352.320.651.610.46 校核1.2653.540.671.650.47 炉尘39.469.844.813.846.572.530.120.070.11 校核44.6911.145.454.357.442.87 焦炭灰分4.255.463.021.0151.8938.01 校核4.285.493.041.0252.2138.24 煤灰分2.232.873.781.2158.4831.42 校核2.382.943.781.2459.8232.14 MnOMnO2P2O5Fe2O31/2S烧损 0.250.2176.320.0199.78 0.250.2176.490.01100 0.1420.1682.870.00597.84 0.1450.1084.700.005100 0.127 0.05 89.610.0052.7697.84 0.1320.0591.60.0052.82100 0.220.0180.1879.580.010.42100 1.5841.1097.72 1.6242.06100 0.2545.5414.8788.3 0.2851.4616.84100 99.39 100 5 97.76 100 2.1.2 预定生铁成分 表表 2-22-2 生铁预定成分（生铁预定成分（% %） FeSiMnSPC 94.740.460.150.030.014.5 2.1.3 原燃料的消耗 铁矿石的用量 设生产每吨生铁所用的复合矿和石灰石分别为 X , Y 单位 : K 铁平衡 0.5928X+0.0139Y+3600.12760.0428+1500.10930.0238=947.4+947.4 0.003/0.997+200.4469 碱度平衡 1 . 1 28 60 4.80.0744205982 . 0 0.10931500.52210.12763600.0165Y0.0469X 0.0545200.03860.10931500.03041276 . 0 3600.5354Y0.0674X X=1613.8kg Y=5.64kg 烧结矿：1210.35kg 球团矿：161.38kg 巴西矿：242.07 2.1.4 渣量及炉渣成分的计算 1) S 原燃料带入的 S：1613.80.0002+3600.0069+1500.0047=3.51Kg 进入生铁的 S : 0.3 Kg 进入煤气的 S : 3.51 0.05=0.176Kg 进入炉尘的 s：20 0.0012=0.029 Kg 炉渣中的 S ： 3.014 Kg 2) FeO Kg67 . 3 56 72 997 . 0 003. 0 47.948 3) MnO Kg2.4865 . 0)001 . 0 20 8 . 16130022 . 0 ( 4) SiO2 碱度平衡中的分母 kg73.102 5) CaO 碱度平衡中的分子 kg73.112 6) MgO 1613.80.0218+5.640.0067-200.0435+3600.1276 0.0102+1500.10930.0124=35.02 Kg 7) Al2O3 1613.80.0138+5.640.0047+3600.12760.3824+1500.10930.3 214-200.0287=44.56 计算结果如表 2-3 表表 2-32-3 炉渣成分炉渣成分 2.1.5 生铁成分的校对 结果 S=0.03% Si=0.48% Fe=94.74% Mn=1.7655/71100/1000=0.136 P= (1613.80.0018-200.0028）62/142100/1000=0.142 C=100-0.027-0.55-94.847-0.19-0.065=4.49 2.2 物料平衡计算 2.2.1 风量的计算 直接还原度 rd=0.45 鼓风湿度 f=1.5% 进入高炉 C 燃=3600.8585+1500.7263-10004.81%- 0.7%(3600.8585+1500.7263)-200.1487-1.3612/55-4.824/28- 1.2460/62-947.412/560.45=267.04 Kg 鼓风含氧：V=267.0422.4/24=249.24 m3 O2=0.21(1-0.0015)+0.50.015=0.2144 V 风=1162.49 m3 G 风=V 风 r 空气=1162.491.29=1499.61 Kg 2.2.2 炉顶煤气成分的计算 1) CH4 组元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOS/2CaO/SiO2 kg112.73102.4844.5635.021.763.671.507301.727 %37.3633.9614.7711.610.581.220.4991001.1 7 风口燃烧 VCH4=3600.8585+1500.7263）0.7%22.4/12=5.46 m3 焦中 CH4=3600.01390.038822.4/16=0.27m3Kg 生成总量=5.46+0.27=5.73 m3 2) H2 风口燃烧 H2=1162.490.015=17.437 m3/Kg 焦炭和煤粉的挥发份 H2=（3600.01390.2029+1500.16440.4317） 22.4/2=130.6 m3 生成 CH4 H2=（3600.8585+1500.7263）0.7%22.4/122=10.92m3 参加还原（参加还原的氢量为总量的 40%） H2=（17.437+130.6）0.4=59.21 m3 进入煤气量 H2=17.437+130.6-10.92-59.21=77.9m3 3) CO2 Fe2O3+COFeO+CO2 CO2=(1613.80.7958+5.640.0162) 22.4/160=179.81 m3 FeO+COFe+CO2 CO2=947.4(1-0.45-47.8856/22.4947.4) 22.4/56=160.68 m3 石灰石分解 CO2=5.640.420622.4/44=1.21 m3 焦炭带入 CO2=3600.01390.230222.4/44=0.59 m3 进入炉顶 CO2=342.29 m3 4) CO 燃烧生成 CO=267.0422.4/12=498.47 m3 直接还原 CO=96.9622.4/12=180.99 m3 焦炭挥发份 CO=3600.01390.224522.4/28=0.95m3 间接还原 CO=340.49 m3 炉顶 CO=339.87 m3 5) N2 鼓风 N2=1162.49（1-0.015）0.79=904.6 m3 焦炭和煤粉的挥发份 N2=（3600.01390.2936+1500.16440.1474） 22.4/28=4.08 m3 炉顶带入 N2=908.68 m3 6) 炉顶煤气成分 表表 2-42-4 煤气成分表煤气成分表 CH4CON2H2CO2总体积 m5.73339.87908.6877.9342.291674.47 %0.3420.354.274.6520.44100 煤气密度=(0.204444+0.20328+0.542728+0.04652+0.003416) /22.4=1.345 Kg/m3 煤气重量=1674.471.345=2252.16Kg 2.2.3 物料平衡表 表表 2-52-5 物料平衡表物料平衡表 收入项支出项 名称数量 kg百分比 %名称数量 kg百分比 % 复合矿1613.844.5铁水100027.62 石灰石5.640.15炉尘200.55 焦炭3609.9水分47.581.31 煤粉1504.15煤气（干）2252.1662.19 鼓风1499.6141.3炉渣301.7278.33 总计3629.05100总计3621.467100 绝对误差=3629.05-3621.467=7.583 误差校核：7.583/3629.05=0.208%1000 供水管（风口平台处 滤水器以上） 0.1MPa1.82.52.53.03.03.53.54.0 炉体上部0.1MPa0.81.01.01.41.41.61.61.8 炉体下部0.1MPa1.22.01.52.02.02.52.02.5 本设计炉体给水压力：供水主管 0.38，炉体下部 0.22，炉体上MPaMPa 部 0.16。MPa 3.5.4 风口数目及直径 由高炉炉型设计计算，取风口数目为 24 个。 风口装置设计包括热风围管以下的短管法兰盘、鹅颈管、直管、弯管、直 吹管，以及风口水套等部分。 风口直径按生产实践经验而定，同相似炉容的高炉相比较，本设计风口直 径取 170。mm 风口由风口大套、二套和三套组成，是送风管路最前端的一个部件。它位 于高炉炉缸上部，成一定角度探出炉壁。 3.5.5 铁口 铁口装置主要指铁口套。铁口套的作用是保护铁口处的炉壳。铁口套一般 用铸钢制成，并与炉壳铆接后焊接。考虑不使应力集中，铁口套的形状，一般 做成椭圆形，或四角大圆弧半径的方形。 3.5.6 炉壳及钢结构确定 1)高炉钢结构 炉体钢结构主要包括炉体支柱、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。mm 21 （3）平台结构：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。 2)炉壳： 炉壳有钢板制成， 各部位炉壳厚度的计算公式(5)如下： (5)kD mm计算部位炉壳厚度，mmD径，计算部位炉壳外弦带直 ， ；根据弦带位置而定系数，mmmk/ 其值见表 3-2： 表表 3-23-2 炉体各部位系数炉体各部位系数 部位值k值D本设计 值，mm 炉顶封板与炉喉 5055 3.6- 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 4 原料系统原料系统 原料系统包括：卸料、堆料、冶炼前的准备（破碎、筛分、混匀） ，运输到 贮矿槽上；按高炉的需要配料、称量；装入料车或上料皮带，经过炉顶装料装 置装入高炉等。 4.1 焦矿槽容积的确定 贮矿槽的容积大约能贮存 1218 小时的矿石，68 小时的焦炭。据此设 定贮矿槽的容积及焦槽的容积。 346121636 . 16 . 1 u VV矿槽 3 m 3 151421637 . 007mVV u 焦槽 4.1.1 贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定 高炉炉后贮矿槽和贮焦槽是用来接受和贮存炉料的。此外，还应设置一些 数目的杂矿槽，以贮存熔剂和洗炉料等。 1)贮矿槽结构：采用钢钢筋混凝土混合式结构形式，矿槽周壁用钢筋混 凝土浇灌，底壁、支柱和轨道梁用钢板焊成。槽内加衬板，槽底板与水 平面夹角 5055。 2)本设计选用 10 个贮矿槽，槽上槽下都采用皮带运输方式。其中烧结矿、 球团矿、巴西矿、石灰石的个数分别为 4、2、2、2。 单个矿槽的容积为： =3461/10 = 346.1 取 =346 矿 V 3 m 矿 V 3 m 矿槽贮存能力（贮存时间）：346124/(21632.2)= 17.45 小时 3)矿槽参数： 本设计中贮矿槽设置为单排，采用皮带机供料，贮矿槽宽度为 10 。高度 m 为 12 m。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（采用带式运输机）为 5 。m 4)副矿槽设计 杂矿槽 752 块矿槽 1002 3 m 3 m 4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定 1)本设计中设四个焦槽。每个焦槽容积为： 23 1514/4=378.5， 3 m 取 3 378mV 焦 焦槽贮存能力（时间）： 151424/(21632.2)=7.54 小时 2)另备一个 100碎焦槽。 3 m 4.2 槽上、槽下设备及参数的确定 4.2.1 槽上设备 目前，槽上设备有料车上料和皮带上料两种，本设计采用皮带上料。 4.2.2 槽下设备及参数选择 1) 给料器 本设计采用电磁震动给料器。电磁震动给料器主要由三部分组成：槽体、 激震器、减震器。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。槽下设放料闸门，为电动装置，同时也设手动装置。 2) 筛分设备 为改善高炉料柱的透气性，必须筛除粉末。槽下筛分是炉料入炉前的最后 一次筛分。将给料机底板换成筛网，可在给料的同时起到筛分的作用。本设计 中采用电磁震动筛作为筛分设备。 3) 槽下运输及炉料称量 本设计采用皮带机供料方式，采用电子称量漏斗称量。 焦炭称量漏斗：安装在贮焦槽下面，用来称量经筛分的焦炭，之后将焦炭 卸入胶带上料机运往高炉炉顶。 矿石称量漏斗：主要安装在贮矿槽下面，用来称量烧结矿、球团矿及生矿 石，矿石采用分散筛分分散称量的方法。其优点在于：布置操作灵活，备用能 力大，便于维护。称量后的炉料经胶带上料机运往高炉炉顶。 4.3 皮带上料机能力的确定 4.3.1皮带机选择 1)皮带机选择： 选皮带机倾角为 12，采用槽型皮带，皮带速度 2，皮带水平投影长度sm/ 为 258，输送量 2000。宽度选择公式（6）如下：mht / = (6)B vKK3600 Q a m 式中 胶带机宽度，； Bm 胶带输送量， ； Q t 断面系数，=320； KK 输送带速度，取=1.2； sm/ 物料堆比重，0.5 ； 3 /mt 倾角系数，=0.92； a K a K 速度系数，=1.0。 代入数据，则： =1.01 B 0 . 192 . 0 5 . 0.2132020 31200 m 取 =1.0 B m 4.3.2为保证胶带安全运行，设计时采取了以下措施： 胶带机由两个方向驱动，连续运转。设三个电机，两个运转，一个备用； 为预防反转，有两个电机做制动用；拉紧胶带用液压缸；为防止炉顶高温，在 装料设备上面设有喷水装置，温度超过某一定值时自动喷水。此外还有观察胶 带爬行的装置，预防胶带断裂设备和预防停运时偶然启动的设备。 25 5 送风系统送风系统 高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路及管路上的 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，是保证高炉优质、低能、高产的重要因素之一。 5.1 高炉鼓风机的选择 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 高炉入炉风量 = 3852.84 0 V 1440 ViVu 1440 270095 . 0 2163 min 3 m 高炉有效容积； Vu 每吨干焦消耗标态风量，2700； V t m3 高炉冶炼强度，取 0.95tm3d ； i dm t 3 标态入炉风量，。 0 V min 3 m 5.1.2 鼓风机风量 =(1+10)3852.84=4238.13 00 )1 (VkV min 3 m 高炉入炉风量，； 0 V min 3 m 高炉要求的鼓风机出口风量，； 0 V min 3 m 送风系统漏风系数，对大型高炉为 10 k 5.1.3 高炉鼓风压力 1)高炉炉顶压力： 3.0 105 Pa=0.30PtMPa 2)高炉料柱阻力损失： 1.3105 Pa0.13 LS PMPa 3)高炉送风系统阻力损失： 21040.02 FS PMPa 则鼓风机出口风压:=+=0.30+0.13+0.02=0.45 PPt LS P FS PMPa 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，K 实际供风量：=4461.19V K Vo 95 . 0 4238.13 min 3 m 2)对风机出口风压的确定 风压修正系数：=1.04 K 出口风压： = =0.43 P K P 04 . 1 45. 0 MPa 3)风机选择 表表 5-15-1 风机选择系数风机选择系数 鼓风机 种类 风 量风 压转 速功 率 传动 方式 离心式 4600 min 3 m 0.5MPa 5550 min r 6750KW汽动 此风机为全静叶可调轴流式风机，二座高炉装四台风机，一台备用 5.2 热风炉 5.2.1 热风炉座数的确定 本设计每座高炉配备四座热风炉。 5.2.2 热风炉工艺布置 本设计的四座热风炉采用一字型排列。 5.2.3 热风炉型式的确定 本设计采用改进型内燃式热风炉。 27 5.2.4 热风炉主要尺寸的计算 高炉容积为 1801，配备四座改进型内燃式热风炉。 3 m 1)确定基本参数： (1）取单位炉容蓄热面积为 90/； 2 m 3 m (2）定热风炉钢壳下部内径 8800，炉壳及拱顶钢板厚度为 20，mmmm 炉底钢板厚度为 36。mm 2)确定炉墙结构及热风炉内径： 下部： (1）大墙厚：345mm (2）隔热砖（轻质粘土砖）：113mm (3）填料层（水渣石棉填料）：60mm (4）不定型喷涂料：40mm 共计：345+113+60+40=558mm (5）热风炉内径：=8800-5582=7844 内 dmm 燃烧室隔墙结构： 上部：230 硅砖+345 硅砖+20 滑动缝 下部：230 高铝砖+345 高铝砖+20 滑动缝 3)选燃烧室面积（包括隔墙）： 根据经验，选燃烧室面积占热风炉内截面积的 28% (1）热风炉内截面积：=48.30 22 844. 7 44 内 内 dS 2 m (2）燃烧室面积：=48.3028%=13.52%28 内燃 SS 2 m 4)蓄热室截面积 =48.30-13.52=34.78 燃内蓄 SSS 2 m 5)选格子砖 选七孔砖，格孔直径为 43，查表知 1格子砖受热面积：=38.06 mm 3 m 七 f / 2 m 3 m 6) 蓄热室蓄热面积 1） 四座热风炉总蓄热面积：180190=162090 2 m 2） 一座热风炉蓄热面积：1620904=40523 2 m 7) 1高蓄热室蓄热面积m 134.7838.06=1323.73 2 m 8) 蓄热室高度 =36.77 7 . 1323 48668 1 1 高蓄热室蓄热面积 座热风炉蓄热面积 蓄 m h m 9) 拱顶高度 采用锥球形拱顶，见图 2 拱脚 拱 图图 5.25.2 锥球形拱顶锥球形拱顶 热风炉拱脚内径： =8800-2(40+60)+2 230=9060 拱脚 d mm 据经验:=0.60=0.609.06=5.44 拱 H 拱脚 d m 拱顶由球冠和圆锥台组成，具体尺寸如下： 据经验：球冠弦长=0.45=0.459.06=4.08 1 L 拱脚 d m 球冠圆心角为 120，圆锥斜边与水平夹角为 60。 10) 热风炉全高及高径比 支柱及炉篦高：2.0+0.5=2.5m 燃烧室比蓄热室高：0.4m 大墙比燃烧室高：1.2m 拱顶砖衬：400 高铝砖+230 轻质高铝砖+113 硅藻土砖+40 喷涂层=783mm 则： =2.5+0.4+1.2+36.77+5.44+0.783+0.020+0.036 全 H 29 =47.145m 校核：=5.33 02 . 0 28 . 8 145.47 外 全 d H 符合要求。 5.2.5 热风炉设备 热风炉设备主要包括：热风炉本体、燃烧器、助燃风机、热风炉烟道、烟 囱以及各个管道和阀门，其中燃烧系统的阀门有：空气燃烧阀、高炉煤气燃烧 阀、高炉煤气阀、高炉煤气放散阀、焦炉煤气燃烧阀、焦炉煤气阀、吹扫阀、 焦炉煤气放散阀、助燃空气流量调节阀、高炉煤气流量调节阀、焦炉煤气流量 调节阀及烟道阀等。送风系统的阀门有：热风阀、冷风阀、混风阀、混风流量 调节阀，充风阀、废气阀及冷风流量调节阀等。 燃烧器用来混合高炉煤气与空气，并把混合气体送入热风炉的燃烧室。空 气由单独的送风机供给。本设计采用套筒式陶瓷燃烧器。 5.2.6 热风炉管道及阀门 1)热风炉系统设有冷风管、热风管、混风管、燃烧用净煤气管和助燃风管、 倒流休风管等，这些管道均为普通碳素钢板焊成。 管道直径根据合适的流速确定，按下式计算： （7） v4 d m 式中 - 圆形管道内径，；dm - 气体在实际状态下的体积流量，;sm / 3 - 气体在实际状态下的流速，。sm/ 管道内气体流速参考数据见表 5-2： 表表 5-25-2 管道内气体流速参考数据管道内气体流速参考数据 名称实际流速（）sm/ 正风压1520 冷风管道 负风压1015 正风压3035 热风管道 负风压2530 净煤气管道612 根据我国高炉热风炉管道内径参考数据，本设计选取热风炉管道内径见表 5- 3： 表表 5-35-3 热风炉管道内径热风炉管道内径 高炉容积 3 m 净煤气总 管mm 净煤气管 道mm 冷风总管 mm 冷风直管 mm 热风总管 mm 热风围管 mm 冷风混风 管mm 21631500110014001200150015001200 热风炉的烟道设置在热风炉组一侧的地面以下，为耐热混凝土结构。断面 形状为圆形。烟道的高度为 1200，宽度为 800，烟道内流速为 25mmmm 。sm/ 热风炉组的烟囱设置在远离高炉方向末端，为混凝土结构，高度为 70。m 2) 热风炉主要阀门有： (1) 热风阀：安装在热风出口和热风主管之间的热风短管上。其作用是： 在燃烧期关闭，割断热风炉与热风管道之间的联系。 (2) 切断阀：由闸板阀、曲柄盘式阀、盘式烟道阀构成。其作用是：切断 煤气、助燃空气、冷风及烟气。 (3) 调节阀：一般采用蝶形阀，其作用是：调节煤气流量、助燃空气流量、 冷风流量及混风的冷风流量等。 (4) 充风阀：其作用是：热风炉从燃烧期转换到送风期，当冷风阀上没有 设置均压小阀时，在冷风阀打开之前必须使用充风阀提高热风炉的压力。 (5) 废气阀：其作用在于：热风炉从送风期转入燃烧期时，在烟道阀打开 之前应打开废气阀，将热风炉内相当于鼓风压力的压缩空气由废气阀放掉以降 低炉内压力。 (6) 放风阀和消音器：位于鼓风机和热风炉组织间的冷风管道上。 其作用在于：在鼓风机不停止工作的情况下，用放风阀把一部分或全部鼓 风排放到大气中去的方法来调节入炉风量。 (7) 冷风阀：是位于冷风之管上的切断阀。其作用是：在送风期，打开冷 风阀可以把高炉鼓风机鼓出的冷风送入热风炉。燃烧期则关掉冷风阀，以切断 冷风管。 31 6 炉顶设备炉顶设备 6.1 炉顶基本结构： 1) 高炉炉顶装料设备是用来将炉料装入高炉并使之合理分布，同时起炉顶 密封作用的设备。 炉顶装料设备应能满足以下基本要求： 要适应高炉生产能力； 能满足炉喉合理布料的要求，并能按生产要求进行炉顶调剂； 保证炉顶可靠密封，使高炉操作顺利进行； 设备结构应力求简单和坚固，制造、运输、安装方便，能抵抗急剧的温 度变化及高温作用； 易于实现自动化操作。 本设计采用串罐式无料钟炉顶旋转溜槽布料。 2) 串罐式无料钟炉顶特点： 投资较低； 在上部结构中所需空间小； 设备高度与并罐式炉顶基本一致； 中心排料； 旋转溜槽所受炉料的冲击有所增大。 3) 并罐式无料钟炉顶主要由受料漏斗、称量料罐、中心喉管、气密箱、旋 转布料溜槽、密封阀、卸料阀等组成。 受料漏斗的作用是接受皮带机卸下的炉料，并将炉料卸入到贮料罐。本设 计采用水平移动式受料斗。受料斗壳体是由钢板焊成，内壁衬以锰钢保护板。 称量料罐的上部为球顶型，中部为圆筒型，下部为锥型。其有效容积取决 于高炉有效容积和料批组成大小。贮料罐本体为钢结构件，内壁衬以高锰耐磨 保护板。 密封阀为摆动盘式阀，阀座与阀板接触处采用耐高温的硬质合金硬密封和 嵌硅橡胶圈软密封。其直径大小取决于炉料的粒度和下料速度。 卸料阀为直插式扇形闸阀，设置在贮料罐的下部。 由于二个贮料罐的中心线和高炉中心线不一致，采用叉形管及中心炉喉将 贮料罐和布料溜槽接通。中心炉喉的直径为 500700（本设计取 600） ， mmmm 32 壳体内壁衬以耐磨保护钢板。 溜槽布料器系统包括布料溜槽、气密箱、星形减速箱及电器控制等。布料 溜槽是一个半圆形的槽体，壳体用铸钢做成，槽壁为抗磨铸钢衬板，衬板表面 堆焊硬质合金，料槽做成锥形。 气密箱通过壳体支撑在高炉炉顶钢圈上，溜槽传动系统的零件安装在气密 箱内，溜槽吊挂在气密箱内的旋转圆筒下端。气密箱要加以密封和冷却。 探料装置：在炉顶装有探测料面的装置，探料尺、微波式料面计、激光料 面计。本设计采用探料尺,每座高炉设有两个探料尺,互成 180。 6.2 布料方式 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。 33 7 煤气