毕业设计---高炉原料供应系统设计.doc

高等职业技术学院毕业设计说明书设计题目：宝山地区原料条件下1600m3高炉原料供应系统设计0929302108郝帅学号：_姓 名：_冶金技术091专 业 班 级：_ 2012年06月06日26内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书摘要在本设计中，槽上槽下均采用皮带供料系统，槽下胶带运输机供料与称量漏斗相配合，是高炉槽下实现自动化操作的最佳方案。串罐式无料钟炉顶的称量料罐卸料支管中心线与波纹管中心线以及高炉中心线一致，避免了下料和布料过程中的粒度和体积偏析，通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的排料控制，可实现多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，布料均匀，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。关键词：高炉炉顶；串罐无料钟炉顶；供料系统；皮带上料AbstractIn this design, groove groove adopts belt feeding system, under the trough belt conveyor feeding and weighing hopper matched under BF trough, is to realize the automated operation optimal scheme.Hopper type bell-less furnace top of the weighing tank discharging branch pipe with the center line of corrugated pipe center line and center line of blast furnace, avoids the discharging and charging process in size and volume of segregation, by distributing chute rotation and tilting, material flow regulating valve discharge control, can achieve a variety of distribution mode, to adapt to a variety of furnace condition of the upper adjusting requirements, uniform distribution, so that the blast furnace charging operation is simple, is conducive to the stability and long life of blast furnace.Key words: blast furnace; bell furnace top; feeding system; belt conveyor目录摘要- 1 -Abstract- 2 -1文献综述11.1高炉料车上料与皮带上料的比较11.1.1前言11.1.2国内外上料方式的实例11.1.3料车上料与皮带上料的投资比较31.1.4料车上料与皮带上料的运行费比较31.2无钟炉顶装料设备41.2.1串罐式无料钟炉顶设备41.2.2串罐式无料钟炉顶装置51.2.3四种布料控制方式71.3探料装置81.3.1高炉探尺工作原理81.3.2微波式料面计91.3.3激光扫描系统91.3.4高炉料面红外线摄像仪91.3.5十字测温装置91.3.6操作流程101.4确定初步方案112高炉上料系统设计计算122.1贮矿槽和贮焦槽个数、总容积及主要尺寸的确定122.2电磁振动给料机的设计132.3料批重量的确定132.4槽下筛分设备142.5称量设备142.5.1矿石称量漏斗142.5.2焦炭称量漏斗142.6槽下运输设备142.7输送胶带的选择152.7.1矿石输送胶带YK152.7.2焦炭输送胶带YJ152.8上料主胶带机152.8.1上料主胶带机选择152.8.2上料主胶带机上料能力的检验152.8.3碎焦和返矿胶带输送机162.9废铁清除装置163串罐式无料钟炉顶装料设备173.1串罐式无料钟炉顶173.1.1串罐式无料钟炉顶的优点173.1.2串罐式无料钟高炉的布料方式173.1.3串罐式无料钟炉顶的主要设计参数表173.1.4串罐式无料钟炉顶装料设备性能及参数计算173.1.5固定受料斗183.1.6上部料流阀和上密封阀193.1.7称量料罐193.1.8中心喉管203.1.9布料器(传动机构)及旋转溜槽213.1.10电子秤213.1.11均压、放散装置213.1.12炉顶钢圈223.1.13探尺223.1.14高炉炉顶其它系统22结论24参考文献25致谢26内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书1文献综述1.1高炉料车上料与皮带上料的比较1.1.1前言高炉上料方式应以满足总图布置要求和满足上料能力为前提来选择合理的上料方式,对750m31500m3级高炉来说,料车上料与皮带上料均能满足上料能力的要求,在这种情况下,若在总图布置与工艺布置上无优势,如无地形高差优势,无物料输送短捷优势,则宜采用料车上料方式。因此,在高炉炼铁工艺设计技术规定中也明确750m3级高炉应采用料车上料,1200m3级至2000m3级高炉可采用料车上料方式,也可采用皮带上料方式。十多年以来,一直就对7501500m3级高炉的上料方式有争议,主要是有人认为皮带上料代表了先进水平,而料车上料方式代表着落后水平。笔者认为皮带运输与料车运输都是传统的物料输送方式,无先进与落后之分,在同样满足高炉上料能力的前提下,宜选择适合于地形布置,节省投资,节省运行费用的上料方式。为此本文对这两种上料方式进行了比较1。1.1.2国内外上料方式的实例表1.1 国内外7501500m3高炉上料方式表1.1列出了国内外7501500m3级高炉上料方式的部分实例,从表中可看出,大部分为料车上料,其中攀钢4BF和重钢5BF,水钢1BF和2BF,均因利用了地形高差而采用皮带上料,其余高炉的皮带上料为无地形高差,矿槽地平面与高炉地平面处于同一水平1。1.1.3料车上料与皮带上料的投资比较采用皮带上料时,由于矿槽布置远离高炉,当球团矿用量高于10%,皮带机倾角不应超过12,因此在无地形高差优势条件下,7501500m3级高炉炉顶皮带头轮标高分别为50m和56m,则上料主皮带机水平长度分别为245m和275m采用料车上料时,矿槽布置紧靠高炉,750m3和1500m3高炉矿槽中心距高炉中心分别为48m和55m,因此750m3和1500m3高炉皮带上料与料车上料相比,矿槽距高炉中心要远197m和220m,折成占地,则要多占1180m2和1400m21。由于皮带上料方式与料车上料方式相比,矿槽距高炉中心更远,因此,皮带上料方式的钢结构量和设备质量更重。以某厂750m3高炉为例:在矿槽地坪比高炉地坪高12m,主皮带机尾轮距炉中心200m的前提下,皮带上料方案比料车上料仍要68万元投资,详细比较见表1.2所示。表1.2皮带上料与料车上料方案投资对比表对1500m3高炉来说,皮带上料方式比斜桥上料投资要高约920万元。1.1.4料车上料与皮带上料的运行费比较皮带上料与料车上料相比,电机功率大,运行时间长,因此,运行费较高。皮带为连续运转,而料车运行时间正常只有60%左右,因此即使在功率相同情况下,皮带上料运行费也比料车上料高40%。以750m3高炉为例:皮带上料传动装置为4110kW,料车上料传动装置为2190kW,电价按0.53元/kWh计,料车上料每天142批,每批上料时间为441秒,则皮带上料年运行费要比料车上料高出1057万元/a,电耗高出1994万kWh。按高炉利用系数24t/m3d计算,则皮上料比料车上料吨铁耗电要高出304kWh。以上比较仅仅是对上料主皮带机与料车运行的比较,于皮带上料矿槽布置远离高炉,因此一般情况下,上高炉矿槽的运料皮带要比料车上料方式的长,若加上这些皮带的运行费,则总运行费还要增加。首钢2号高炉(1327m3)采用皮带上料,而4号高炉(1200m3)采用料车上料,实测耗电结果是2号高炉比4号高炉每吨铁多耗电85kWh。正因皮带上料比料车上料投资高,运行费高,因此在高炉炼铁工艺设计技术规定中提出2000m3级以下高炉应择优选取高炉上料方式。皮带上料与料车上料均能满足750m3至1500m3高炉上料能力的要求,这两种上料方式也是传统的物料运输方式,无先进与落后之分。在选择上料方式时,应因地制宜,选择最经济合理的上料方式。1.2无钟炉顶装料设备1.2.1串罐式无料钟炉顶设备(1)无料钟式炉顶设备特点介绍无料钟炉顶大致可分为并罐式、串罐式和串并罐式三种。其中被广泛采用的主要是并罐式和串罐式两种。本设计采用的是串罐式无料钟炉顶。串罐式无料钟炉顶2大特点：两个料罐布置形式是上下串联型的，所以叫串罐式无料钟炉顶。上料罐是带旋转的，所以叫做旋转料罐，而下料罐是带称量的，所以叫做称量料罐，料罐起贮存炉料和均压室的作用。(2)串罐式无料钟炉顶同其它罐式无料钟炉顶相比有如下优点：由于料罐和下料口均在高炉中心线上，所以在下料过程中不出现“蛇形动”现象，从而进一步改善了布料效果，同时减轻了中心喉管磨损。串罐式无料钟炉顶在胶带机头部装有挡料板，又由于在装料时上罐旋转，从而克服了炉料粒度偏析。旋转罐和称量罐内装有导料器，改善了下料条件，消灭了下料堵塞现象，有利于提高煤气利用率，使炉况顺行。(3)进料口和排料口高度比并罐式低，从而降低了炉顶高度，旋转罐为常压罐，从而节省一套上下密封阀、料流调节阀和均压放散设施，可节省一定的设备投资。串罐式无料钟炉顶具有结构简单、布料灵活多样、密封性能好、重量轻、维修方便、投资省等优点，但也需要进一步改进和完善，如：上下密封阀耐热硅橡胶的容许温度低(250300)，对于热矿装炉的高炉，炉喉温度往往可达400500，通常采用密封软座的金属通水冷却，耐热硅橡胶的表面吹冷却气冷却的方法来解决，也有的采用硬密封和软密封相结合的结构来代替软密封的方法。现代高炉大都采用冷矿装炉，炉顶设备的工作条件得以大大改善，同时在炉喉设洒水阀降低炉顶煤气温度，减少其对炉顶设备的不利影响。但冷矿装料容易在密封座密封面上积灰，影响密封寿命，可采用蒸汽加热密封座或喷吹氮气的方式来防止积灰；布料器传传动系统及溜槽自动控制系统复杂；对料流调节阀缺乏调节手段，需要建立完整的料流调节模型；在环行布料时出现首尾接不上现象；1.2.2串罐式无料钟炉顶装置图1-3 串罐上罐旋转式无料钟炉顶装置旋转料罐在料罐内设有防止炉料偏析的插入件，插入件固定在料罐内壁上部，同料罐一起旋转。上部料闸和上密封阀上部料闸由2个半球形闸门组成，用耐磨材料或衬有耐磨衬板组成。用2个液压缸同时驱动一个半球形闸门，通过连杆传动机构带动另一个半球形闸门使料闸开闭。上密封阀装在称重料罐上部罐头内。阀的壳体焊在罐头上，由堆焊硬质合金的阀座、带硅橡胶密封圈的阀板及传动装置组成。密封阀用2个液压缸驱动完成2个动作，压紧缸完成阀门的垂直方向的动作、回转缸完成阀板的旋转动作。当关闭阀板时，首先回转缸动作使阀板回转到位后，由限位开关连锁压紧缸动作使阀板压紧密封，开启时则相反。称量料罐称量料罐是属压力容器，既起称重作用也起钟式炉顶中得均压室作用，设有均压管和均压放散管。罐内上部装有上密封阀，罐中心设有防止炉料偏析改善下料条件的插入件(导料器)固定在料罐壁上，它可以上下调整高度。料罐下部设有3个防扭转装置、两个抗震装置和三点吊挂装置并用三个电子秤称量料罐重量。料流调节阀和下密封阀料流调节阀和下密封阀均装在阀箱内，箱内设有耐磨锥形漏斗。阀箱是属压力容器用压力容器钢板焊接形成。阀箱装有称重用的压力传感器和测温用的温度传感器等。料流调节阀由2个带有耐磨衬板的半球形阀门组成，由一个液压缸驱动一个半球形阀门，通过连杆机构带动另一个半球形阀门。料流调节阀为方形开口，其开度大小决定其布料量和布料时间，并且与旋转溜槽配合实现合理布料。开口度由液压比例阀控制。下密封阀由焊接硬质合金的阀座、带有硅橡胶密封的阀板组成。密封阀由两个液压缸完成两个动作使阀门开闭。其动作原理同上密封阀。水冷式传动齿轮箱水冷式传动齿轮箱是由主传动齿轮箱、上部齿轮箱、倾动齿轮箱、旋转溜槽、水冷设施、密封以及机电元件等组成。为防止齿轮箱积灰，吹入200500m3氮气进行密封。均压设施高炉无料钟炉顶均压系统采用两次均压，一次均压用半净煤气，二次均压为氮气。一次均压阀和均压放散阀直径为500mm，采用液压传动。二次均压阀直径为250mm，其结构同一次均压阀，二次均压用氮气由两台40m3氮气罐供给。次氮气罐供二次均压和齿轮箱用氮气。(7)炉顶液压站炉顶液压站设有炉顶平台。上料闸、上下密封阀、料流调节阀、眼镜阀、一二次均压阀等的油缸均由本站供压力油。1.2.3四种布料控制方式 图1-4 串罐无料钟炉顶布料模型示意图1、支架；2、料罐；3、开启插扳；4、旋转圆筒节流阀；5、溜槽；6、活动炉喉； 7、升降手柄；8、料斗；9、绞车环形布料(自动和手动)类似于钟式布料。环行布料因为能自由选择溜槽倾角，可在炉喉任一部位做单、双、多重环行布料。随着溜槽倾角的改变可将矿石和焦炭布在高炉中心不同的部位上，借以调整边缘或中心气流。扇形布料(手动):因为溜槽可在任意半径和角度向左右旋转，系统可按设定的中心点和弧长，溜槽以低速作扇形运动。这种方式一般在开炉或调整炉况以及产生偏析或局部崩料时使用。定点布料(手动)：高炉截面某一点或某一个部位发生管道或过吹时，采用定定点布料点布料手动。手动将溜槽定位，在布料过程中，可任意改变溜槽倾动角度布料，实现定点或直线布料。螺旋布料(自动和手动)：溜槽作匀速旋转运动，同时做径向运动而形成的变螺旋布料径螺旋形炉料分布，根据要求调节料层厚度，获得平坦料面。下料闸开始动作的时刻必须比上次开同一品种炉料时旋转角度往前进一个角度，同时作径向运动，形成变径运动形成螺旋形炉料分布，溜槽由外向内改变倾角，或由内向外改变倾角。这种布料方式能把炉料分布到炉喉截面的的任何部位，也可以调整料层的厚度。1.3探料装置探料装置是探测炉喉料面位置及形状的设备。为了使高炉在冶炼过程中顺利装料，稳定装料制度，必须准确掌握炉喉炉料面的位置及形状。高炉探测装置的种类较多，其探测形式主要有机械直接接触式探料、同位数探测仪探料、红外线探料、雷达探料及激光探料等3。1.3.1高炉探尺工作原理(1)工作原理高炉内的料位随着炼铁生产的进行而不断变化，本产品对炼铁生产过程中高炉内部的料位进行监测，监测的原理是通过对卷扬机的控制，通过测控部分实现的。具体可分为放尺操作、扶尺操作及提尺操作三种工作方式。放尺：高炉加料后,需要放尺以对料位进行测量。这一过程称为放尺操作，放尺时是重锤处于自由下落状态,同时抱闸保持松闸状态，此时电机产生的提尺力矩小于重锤的重力力矩,使重锤匀速下落，从而保证重锤到达料面时,不仅无倒尺现象发生,而且钢丝绳一直保持有一定的张力而张紧。扶尺：当探尺到料面后，由于料面的支撑和电机弱矩收取的共同作用，使重锤只能随着料面的下行而下移，这即为扶尺操作。当发生塌料时，重锤也能很快的跟随上去。此时由编码器和测控仪表所测的数据即为料面的高度。当重锤随料面下行到设定料线时测控仪表将发出“到料线”信号,若此时装料过程已准备好,控制柜将转入提尺操作,否则仍然跟随料面进行检测,当重锤随料面下降至“下限”位时,控制柜将提尺操作以保护重锤不被烧毁.提尺：高炉加料时必须先将探只重锤提起至“零位”,这一过程为提尺操作.提尺时,是对卷扬电机加给正向的直流电压,使电机以正常驱动功率驱动减速器,带动卷扬绳轮收取钢丝绳,使重锤上行,同时光电编码器随着绳轮作同步旋转,并将重锤的实际位置检测出来.当重锤上行至零点时,测控仪表将发出“到零点”信号,卷扬控制柜将要据此信号切断电机电源和抱闸电源,使重锤停在“零位” 2。1.3.2微波式料面计 也称微波雷达，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，调频是微波料面计是根据发射信号的频率差来测定料面的位置。1.3.3激光扫描系统激光扫描系统由激光扫描仪、步进电机控制器、转台控制器、数据采集处理工控机及连接装置等部分组成。测量时通过工控机发布命令,沿高炉直径方向扫描,并将扫描的数据存入工控机内,数据经过软件处理后就可以得到该直径方向上的料面形状。1.3.4高炉料面红外线摄像仪采用摄影、摄像技术,人员不用进入炉内就能进行测量作业,测量作业与高炉装料同步进行,提高了测量效率,开炉装料测量时间大为缩短。这种测量方法对布料过程和料面没有干扰,测量结果记录了无钟布料的真实状况,大大提高了测量的准确性。摄像系统由摄像机、录像机、监视器和电脑数字图像采集系统等部分组成。摄像机通过视频电缆与录像机和笔记本电脑图像采集盒连接。摄制的图像通过录像机录制在录像带和电脑硬盘上,操作人员可以通过监视器观察布料的全过程,并根据需要对摄像头的位置进行调整。照相采用数码相机,操作灵活、能立即见到影像,作为高炉装料测量的辅助装备。用数码相机所拍照片可及时存储到电脑中。照相系统可以机动使用,在进行料流轨迹和料面形状的测定中发挥重要作用。对测定过程中需要特别注意的地方,使用数码相机进行拍摄。1.3.5十字测温装置根据生成炉内激光网格的要求设计制造了专用二十束激光发射器,相对安装在溜槽检修孔和点火人孔,激光束在炉内交织形成所需要的激光网格;在探尺管开孔处安装摄像机和一台激光扫描仪,在溜槽检修孔中心偏9.2度方向也安装一台激光扫描仪。摄像机调整好视角,摄取以激光网格为背景的料流轨迹图像和料面形状图像。本次装料测量使用了两套录像系统,通过录像机和笔记本电脑两种方式录制摄像机拍摄的布料过程的影像资料2。1.3.6操作流程图1-5 上料工艺流程1.4确定初步方案炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料(矿石、燃料和熔剂)从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，最后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。高炉上料系统是指从槽下供料到炉顶的设备将物料(烧结矿、焦炭等)装入炉内的全过程。该系统有4个杂矿仓、4个球团矿仓和6个烧结矿仓，烧结矿仓、球团矿仓经振动筛，杂矿仓经给料机后，按配料料单规定送称量料斗称量以后放料，由相应的皮带送到地坑称量漏斗。1#-4#四个焦炭仓下各有一台振动筛，焦炭没有中间称量漏斗，经振动筛直接送地坑的焦炭称量漏斗。地坑有左焦、左矿、右焦、右矿4个称量斗。料车到料坑后，坑斗把料放入料车，坑斗闸门关到位并且炉顶备好后，料车启动。两台料车按生产要求将槽下各种物料，由料车卷扬机提升到炉顶。经炉顶受料斗阀、上密封阀、节流调节阀、下密封阀，再经布料槽将物料均匀地布到炉内13。2高炉上料系统设计计算2.1贮矿槽和贮焦槽个数、总容积及主要尺寸的确定在本设计中槽上供料系统设有两条带式输送机，将高炉原燃料运送至贮矿槽和贮焦槽，槽下供料系统设有六个烧结矿槽，四个球团矿槽，两个块矿槽，两个杂矿槽，呈一列式布置，贮矿槽和贮焦槽下设有给料、筛分、称量设备和一条运矿、运焦主皮带机，一条返矿皮带机，一条返焦皮带机。贮矿槽容积相当于高炉有效容积的1.62.0倍。本设计取1.6倍V贮矿=16001.6=2560m3本设计中，烧结矿的贮存时间为14h，球团矿的贮存时间为28h，块矿的贮存时间为40h。本设计中，烧结矿槽和球团矿槽的长度定为5000mm，块矿槽和杂矿槽的长度定为3200mm，宽度都定5600mm。焦槽长度定为5600mm，宽度定为6600mm。矿槽壁倾斜角为55，焦槽壁倾斜角为45，以使炉料能顺利下滑放出。根据焦槽的贮存时间，本设计选焦槽数为4个。贮焦槽总容积一般为高炉有效容积的0.531.5倍，本设计中取贮焦槽容积为高炉有效容积的0.6倍，V贮焦=16000.6=960m3，贮存时间为810h7。本设计中贮矿槽和贮焦槽的尺寸设计如下表所示：表21贮矿槽的主要参数原料名称个数单槽有效容积m3总有效容积m3总贮存量t贮存时间h堆比重t/m3烧结矿球团矿块矿杂矿42113603702102101440740210210273617025041428401.92.32.4表22贮焦槽的主要参数原料名称个数单槽有效容积m3总有效容积m3总贮存量t贮存时间h堆比重t/m3焦炭4240960756100.452.2电磁振动给料机的设计本设计中采用的是电磁振动式给料机，并把给料机底板换成筛网式，在给料的同时还能起到筛分的作用。安装时保持横向水平，槽体一般向下010倾斜安装，最大的给料能力为400700t/h，生产能力为25m/h，驱动功率为0.2kw10。2.3料批重量的确定高炉有效容积：1600m，用系平均利数：2.2t/md，平均昼夜产量：1600m2.2t/m3d=3520t/d(1)每天需要矿石量计算如下：烧结矿： 35201689.4810-30.8=4757.58t/d，块矿： 35201689.4810-30.05=297.35t/d球团矿： 35201689.4810-30.15=892.05t/d，硅石： 352038.5210-3=135.59t/d则每天需要铁矿石量为5946.98t，每天需要的焦炭量为：3520423.6810-3=1491.35t；(2)焦炭批重、矿石批重的确定由前面计算知炉喉直径：d1=8.4m即8400mm；高炉装料设备的容积应根据矿石料批重量确定。高炉矿石料批重量宜符合下表的规定：表2-3高炉矿石料批参照炉容积别/m-310002000300040005000正常矿石批重/t最大矿石批重/t306035705095601008012590140115140126160135170150190本设计选取正常矿石批重=45t，最小矿石批重=35t，最大矿石批重=70t。所以根据公式：Vonor=0.270d12.4187=0.2708.42.4187=46.44m (式11)Vomax=0.472d12.2266=0.4728.42.4187=53.94m (式12)所以，选取Vonor=46.5m，Vomax=54.0m，因此，料斗容积=60m。由矿石批重Wo计算焦炭批重WcWc=CRWo/OR (式 1-3)式中，OR铁矿石消耗量，吨/吨铁；CR焦比，吨/吨铁；Wc焦批，吨/批最小焦炭批重Wc=423.6835/1689.48=8.78t正常焦炭批重Wc=423.6845/1689.48=11.28t最大焦炭批重Wc=423.6870/1689.48=17.55t2.4槽下筛分设备表 2-4 振动筛的参数筛型矿石振动筛焦炭振动筛筛孔尺寸振幅筛面倾角处理量上层 14mm,下层 67mm710mm安装倾角为 20 500800t/h.台上层孔为 40mm，下层长方孔为2535mm 710mm上层为 15，下层为 20120170t/h.台2.5称量设备2.5.1矿石称量漏斗设计中槽下共设14个矿石称量漏斗，每一个贮矿槽下设有一台电子称量漏斗。其参数选择如下：烧结矿、球团矿、块矿的称量漏斗有效容积为7.5m3，称量范围范围为015t；杂矿的称量漏斗有效容积为4.0m3，称量范围为06.5t3。2.5.2焦炭称量漏斗本设计中采用的是焦炭集中称量，共四个焦槽，采用两个焦炭集中称量漏斗，按两个焦炭称量漏斗能容纳一批焦炭考虑。其参数选择如下所示Vc=Wc.max/(2c) (式14)=25.08/(20.45)=27.87m3其中：Vc焦炭称量漏斗容积，m3；Wc.max最大焦炭批重，t/批；c焦炭堆密度，t/m3所以，选两个有效容积为30m3、最大称重量为15t的焦炭称量漏斗。2.6槽下运输设备本设计中采用皮带上料。设备的传动装置采用装有备用电动机的多驱动方式，皮带采用的是夹钢丝绳芯的强张力型胶带。为了准确检测原料位置，在皮带机长度方向上设有四个原料位置检测装置：焦炭终点检测点、矿石终点检测点、炉顶准备监测点、原料到达炉顶的检测点。2.7输送胶带的选择2.7.1矿石输送胶带YK选取胶带速度为2.0m/s，带宽B=1400mm，则根据公式B=(Q/KVKa)1/2 (式15) Q=B2KVKa式中：Q运输量t/h；V运输速度2.0m/s；炉料堆比重t/m3，取1.8t/m3；K断面系数,选取351；Ka倾角系数，取0.925将数据代入公式：Q=2291t/h由于槽上槽下均采用皮带上料，所以矿槽的高度不宜太高，皮带的倾角也不宜太大，过大容易出现矿石滑落。2.7.2焦炭输送胶带YJ为了适应生产的需要，焦炭的输送速度应与矿石的输送速度相适应，故带速选取2.0m/s，选带宽1200mm，则有公式Q=B2KVKaQ=1.223512.00.450.925=420.78t/h(式中：B取1.2m，K取351，V取2m/s，取0.45t/m3，Ka取0.925)2.8上料主胶带机2.8.1上料主胶带机选择高炉上料主胶带机应能平稳运行，不出现撒料现象，本设计中选主胶带机的运行速度也为2m/s。则Q=B2KvKa，其中B取1600mm，v取2m/s，取1.8t/m3，Ka取0.925，K选取351，带入公式可得Q=2292.2t/h2.8.2上料主胶带机上料能力的检验上料带式输送机输送能力的决定性参数是带速和带宽。带速过高会引起烧结矿和焦炭的破碎。输送能力用物料堆积面积A乘以带速v表示。则输送能力计算公式为:Q=60AvCaCb (式16)其中:Q输送能力，t/h；A输送物料堆积断面积，m2；V带速，m/min；物料堆积密度，t/m3；Ca输送机的倾角系数；Cb物料不连续系数，一般取Cb=0.80.85式中：A=0.0693B2 +0.08B2(2-sin2)/sin2 (式17)=0.32m2 (其中为槽角，取 30)已知条件：带速：v=2m/s即120m/min；带宽：B=1.6m；槽角为30，堆积角为15；物料堆积密度：矿=1.8t/m3，炭=0.45t/m3；输送机倾角系数：Ca=0.95；料流不连续系数：Cb=0.82则输送能力Q=60AvCaCb=3231t/h2292.2t/h所以，该皮带合适12。2.8.3碎焦和返矿胶带输送机按碎焦占合格焦炭的10，即420.781042.08t/h考虑到焦炭中碎焦量的波动，其能力按45t/h设计。故在本设计中选取碎焦皮带的宽度为600mm，带速为1m/s，运输能力为45t/h；选取返矿运输胶带的宽度为800mm，带速为1m/s，运输能力为200t/h18。2.9废铁清除装置为保证槽下主胶带运输机安全运转，设置了废铁清除装置。3串罐式无料钟炉顶装料设备3.1串罐式无料钟炉顶本设计中采用串罐式无料钟炉顶的装料设备。3.1.1串罐式无料钟炉顶的优点串罐式无料钟炉顶装料设备具有良好的高压密封性，灵活的布料手段，实现了中心加焦，能使高炉充分利用煤气能，保持高炉顺行。同时运行可靠，易损部件少，炉顶宽敞，检修方便快捷，有利于实现高炉高产、稳产、低耗和长寿19。3.1.2串罐式无料钟高炉的布料方式无料钟旋转溜槽一般设置11个环位，每个环位对应一个倾角，由里向外，倾角逐渐加大，布料时由外环开始，逐渐向里环进行，可实现多种布料方式。3.1.3串罐式无料钟炉顶的主要设计参数表表 3-1 设计参数表有效容积炉喉直径利用系数日产铁量设计炉顶压力炉顶温度1600m38400mm2.2t/m3d35200t/d0.150.2Mpa正常 200 C 最大500C3.1.4串罐式无料钟炉顶装料设备性能及参数计算表3.2 装料设备的基本参数的规定高炉容积 参数名称7501500 以下15002500 以下25005000 以下上料闸通径/mm 料流调节阀通径/mm 上密封阀通径/mm 下密封阀通径/mm 料罐有效容积/m3中心喉管通径/mm 布料溜槽长度/mm 布料溜槽速度r/min 布料溜槽布料角度600800 500600 700900 650800 2030 550650 20003000 38 10558001100 600700 9001200 800850 3055 650750 30004000 38 55511001500 700850 12001600 8501000 55100 750850 40005000 38 255表3.2计算所得如下本设计中炉顶设备参数计算值实取值上料闸通径/mm987.5988料流调节阀通径/mm662.5663上密封阀通径/mm1087.51088下密封阀通径/mm818.8819料罐有效容积/m345.646中心喉管通径/mm712.5713布料溜槽长度/mm布料溜槽速度 r/min布料溜槽布料角度36254.923.836255243.1.5固定受料斗固定受料斗通过设置插入件，使物料在料斗内均匀布置，从而达到减少物料粒度偏析。故在本设计中采用固定受料斗来替代旋转受料斗。在料斗内设有防止炉料偏析的插入件，插入件固定在料斗内壁上部。料斗为焊接钢结构，用来接受和贮存炉料。由于焦炭的堆比重为0.45t/m3，称量料罐的有效容积为焦批重的1.01.2倍，取中间圆柱体的半径R=1800，高h1=4700；下部圆锥半径R1=1700，高h2=3600。所以，固定受料斗的体积计算如下：受料斗的容积 V 斗=1.2，则 V 斗=(22.070.45)1.2=58.85m3考虑到高炉强化的要求，本设计中取料罐容积为60m3，所以固定受料斗的容积为60m3，称量料罐也取60m3。固定受料斗的具体尺寸计算如下：取中间圆柱体的半径R=1800，高h1=4700；下部圆锥半径R1=1700，高h2=3600。所以，固定受料斗的体积计算如下：V= Sh1 +Sh2 式中：S=R2=3.141.82=10.17m3，代人数据可知V=59.98m3 ，选取数据合适7。3.1.6上部料流阀和上密封阀上部料流阀通径1100mm。表 3-3 上密封阀规格参数型式液压驱动开闭式。焊接钢结构，带硅橡胶的阀板，液压缸实现阀板开闭。阀通径 旋转角度 控制元件 数量1100mm 110 开关 2 个1台3.1.7称量料罐称量料罐既起称量作用也起钟式炉顶中的均压室作用，设有均压管和均压放散管。罐内上部装有上密封阀，罐中心设有防止炉料偏析、改善下料条件的插入件(导料器)且固定在料罐壁上，它可以上下调整高度。料罐下部设有三个防扭转装置、两个抗震装置和三个吊挂装置并用三个电子秤称量料罐重量。由上面的计算可知，称量料罐和固定受料斗的容积相同都为60m3。具体计算如下：取中间圆柱体的半径R=2200，高h1=1500；下部圆锥形的高h2=3500；上部是把圆锥的锥角去掉的那部分，其中半径R1=1700，圆锥高度h3=6900，去掉的高度h4=5200。所以，料罐的体积计算如下： V=Sh2 + Sh1 + Sh3 S1 h4式中：S=R=3.142.2=15.20m3，S1=R12=3.141.72=9.07m3代人数据可知V=60.03m3选取数据合适12。料流调节阀和下密封阀表 3-4 料流调节阀规格参数型式扇形液压摆动式。液压驱动装置，液压缸实现角度的开闭。 阀体吊装于料罐下支承板上。控制元件 阀门通径及开口度 数量位置检测开关 1 个 750mm，072 1台本设计中下密封阀采取液压驱动开闭式，设有带氮气吹扫的阀座，带硅橡胶的阀板。下密封阀通径为：850mm，旋转角度为110。3.1.8中心喉管中心喉管上部与下密封阀、料流调节阀阀箱相连接。中心喉管设有波纹补偿器，以减少料罐均压时产生的浮力和炉顶压力波动时对料罐物料称量引起的偏差以及吸收高炉生产后产生的位移，确保称量准确和炉顶正常工作。中心喉管长度通常取大些以免从中心喉管流出的炉料发生偏行，中心喉管的直径应大于焦炭最大粒度的5倍，由对装料设备基本参数的规定可知，高炉有效容积为1600m3时，中心喉管通径为650750mm，故本设计中取中心喉管通径为700mm.则有关中心喉管的计算如下表所示：表 3-5 中心喉管的有关计算DL=DF=D2/4Rd=F/L V=入(3.2gRd)0.5Q=vFVt=V/QnN=tn/608002.510.5020.20焦炭 1.13 烧结 1.380.567 0.69360 60105.82 86.588814.1 11.54其中：D中心喉管通径，mm；L中心喉管内径周边长m；F中心喉管截面积，m2；Rd水力半径，m；v原料通过中心喉管的速度，m/s；入原料流动系数，焦炭0.40.5；烧结矿0.50.6；Q原料通过中心喉管的流量，m3/s；V料罐的有效容积，m3；t一次布料时间，s；n布料器转数，r/min；g自由落体加速度，取9.80665m/s；N一次布料达到的料层数目3.1.9布料器(传动机构)及旋转溜槽布料器为无料钟炉顶设备中的核心装置。它分为两部分：一部分为传动装置，由主传动齿轮箱、上部齿轮箱、倾动齿轮箱、旋转溜槽、及其他元件组成。另一部分为气密箱，气密箱采用循环水冷却。气密箱是按炉顶温度200250设计的(短期最高温度可达600)。为防止齿轮箱内有积灰吹入，用氮气进行密封，并设有两台氮气罐和通风机及必要设施。在主传动齿轮箱的上箱体上安装有眼镜阀和波纹管。本设计中布料器和旋转溜槽的参数如下：布料器旋转速度为8r/min，慢速时为2.65r/min；旋转溜槽的长度L=4000mm；旋转溜槽的工作倾角范围为1055，检修时最大可达85。3.1.10电子秤料罐上设有电子秤，用以监视料罐内满料、空料、过载以及料流快慢的情况，同时发出讯号指挥上下密封阀的开启和关闭。3.1.11均压、放散装置称量料罐的均压是分两次进行的。一次均压阀通径为400mm，二次均压伐通径为250mm,液压传动。为防止均压过压，在均压管道上还设有安全阀。安全阀通径为400mm。均压放散阀为400mm，液压传动。在放散均压煤气时，装设除尘器和消音器。故在本设计中，高炉均排压系统包括两台一均阀(400mm)，两台二均阀(250mm),两台放散阀(400mm)，在均压管上装有眼镜阀，便于一均阀更换。为保证二次均压在5秒内完成，炉顶设置一个26m3的氮气罐，其贮存压力大于0.8Mpa。3.1.12炉顶钢圈炉顶钢圈为钢板焊接件，作为炉体锥台与无料钟炉顶的连接件。3.1.13探尺本设计中，炉顶装有两台紧凑型垂直电动探尺，探尺下降速度为0.20.3m/s，提升速度为0.50.55m/s，探尺深度为06m。为了用于事故时探测炉内料面，设置一台卷扬重锤式探料尺，其形式为密封型设计，齿箱和卷筒构成一体，用法兰联接在外封罩上，探尺深度为024m。3.1.14高炉炉顶其它系统(1)炉顶液压站炉顶液压站设在炉顶平台上，在站内设有油箱、轴向柱赛泵、电动机、循环泵以及必要的过滤器、蓄势器、冷却设施、电加热器和机电元件。(2)润滑系统各系统采用40MPa双路干油集中润滑。润滑脂采用2#极压锂基脂。采用高压润滑系统可减小钢管直径，减少润滑脂在管道内停留的时间，保证润滑脂的性能。(3)炉顶冷却系统炉顶布料器通过一个封闭的水循环进行冷却，泵将蓄水罐内的水抽出，经自动旋风式过滤