钢铁企业机械设备设计安装与检修维护—高炉炼铁机械设备.pdf

! ! ! ! “ “ “ “ 第一部分 钢铁企业机械设备 设计安装与检修维护 第五章高炉炼铁机械设备 第一节料车上料机的组成及带式上料机的有关计算 一、 料车上料机的组成 （一） 斜桥 现代高炉的斜桥常采用焊接的桁架式结构 （参见图 ! “ # “ !） 。料车的走行轨道 铺设在桁架的下弦上， 料车在桁架内走行， 必须在料车和斜桥构件之间留有一定的净 空尺寸。 在双料车卷扬系统的大、 中型高炉上， 卷扬机室通常布置在斜桥下方， 料车钢绳 的导向绳轮布置在斜桥的桁架上。料车钢绳要穿过斜桥， 在两料车之间通向卷扬机 室。因此， 需要考虑料车钢绳在全行程中的横向移动距离， 而在钢绳与斜桥构件及料 车之间留有一定空隙， 并据此确定两料车走行轨道之间的距离。 斜桥的支承有两支点和三支点两种。在三支点的情况下， 上支点支承在高炉炉 顶上， 中支点为平面桁架支柱， 下支点支承在近于地面的支柱上或料车坑的壁上。由 于斜桥的上支点和高炉相连， 炉壳的变形将引起斜桥的变形， 所以现在都采用两支点 的斜桥。一个支点在近于地面或料车坑的壁上， 另一个支点为平面桁架， 它具有足够 弹性， 允许桥架有一定的纵向变形。为了使炉壳和斜桥能相互独立， 斜桥在平面桁架 支柱以上的部分是悬臂的。 料车走行轨道通常可分为三段： 料坑内直线段、 斜桥上直线段和炉顶卸料曲线 段。斜桥上直线段轨道的倾斜角， 应根据斜桥下的铁路线数量和净空要求确定。一 般不应小于 $#%， 以免斜桥跨度过大而增加投资费用和占地面积。为了不使料车的 钢绳张力过大及避免料车走行不稳定， 斜桥的角度一般不超过 $ #%; 式中#9 焦炭集中斗将焦炭加到上料皮带上的时间； #: 矿石集中斗将矿石或烧结矿加到上料皮带上的时间； #; 一批料中料堆之间的间隔时间； #7; 料批之间的间隔时间， 就是上一批料的料尾与下一批料的料头之间皮 带空载间隔时间。 在皮带运行速度稳定不变的条件下， 当集中斗下的电磁振动给料器在单位时间 给料量不变时： #9“ “ 每次布料时间； 0 “ 节流阀内径； / “ 布料器转速； 8 3 !。此外， 中心喉管的原料是从下节流阀下来的， 具有一定的初速度， 因此在计算原料通过中心喉管时， 式 ! “ # “ + 应乘上一个大于 ! 的系数。为了使中心喉管及时将下节流阀排出的不同原料顺利通过， 在选用!系数 时， 应取焦炭的流动系数。对于表 ! “ # “ $ 中的 !%#“ (:“ (;“ “ (:“ !“ ?&;“ =“ $;“ *“ *=“ ;:“ (:“ “ ! $“ *“ “%!“ :“ &:$ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 （三） 炮嘴吐泥速度 我国过去设计制造的电动泥炮炮嘴吐泥速度! !“ !#$ % !#&()*。经验证明， 降 低! !值会使炮泥在炉缸内壁粘得更牢固些。因此在新的设计中， 可取!“ !#$ % !# +()*。 第八节热风阀 热风阀的工作条件比其他各阀要恶劣得多。它在 ,! % $-!.高温和约 !# /01 工作压力的条件下工作。在热风炉送风期， 热风阀打开， 所有的热空气都要经 过热风阀送往高炉。在燃烧期， 热风阀关闭， 把热风炉和热风管道隔开， 这时， 热风阀 面向热风炉的一侧承受很大的热负荷。因此， 用水有效地冷却阀的零件是它可靠工 作的基本条件。 国内中型热风炉采用的“$!( 热风阀见图 $ 2 2 &$， 它是采用铸钢阀板本 体加焊水冷隔板再与面板焊接而成的铸焊式阀板。这种阀板的缺点是水冷隔板通道 断面积不均匀， 工作时水垢容易沉积在水通道的下部， 且冷却水通道常因一侧有缝隙 而短路泄漏。这种热风阀阀板的冷却水管密封处， 采用传统的两层金属网石棉填料 密封， 结构简单， 但须经常维护。此阀在使用过程中已做了改进。例如， 加大阀板在 开启时的提升行程， 以防止阀板底部烧损； 增大阀板的直径； 加大冷却水进出口管的 直径并加大冷却水流量， 并采用新结构的阀板和低碳钢冲压成形的阀座， 将阀座形成 后的封口焊缝安排在内面非工作面的一侧； 阀体法兰厚度增大； 密封垫片采用紫铜片 等。 目前国内外的趋势是采用阀壳也由钢板焊接热风阀。我国 &!3-(-高炉用的 “$4!( 热风阀如图 $ 2 2 &+ 所示。由于轧材强度一般高于铸件， 所以与铸钢阀 壳的热风阀比较， 钢板阀重量可减轻 +!5 % !5， 而且闸板、 阀壳等受热部件壁厚减 薄以后， 水冷效率提高， 冷却水用量明显减少， 仅为铸钢阀的 5左右。这种阀还具 有以下特点： （$） 在阀板两侧喷涂耐火材料 （图 $ 2 2 &-1） ， 在阀关闭时， 能降低热风对闸板 的热辐射， 起到隔热耐热的作用， 提高了阀板的使用寿命。 （+） 改进阀板的截面形状， 使密封面转角温度较高处壁厚均匀 （图 $ 2 2 &-6） ， 内腔冷却水流速提高到 $# % +()*， 提高了冷却效率。 （-） 取消空心的导向环， 而在阀壳上喷涂耐火材料 （图 $ 2 2 &-7） ， 并在与闸板 的接触密封处堆焊不锈钢或合金钢材料。 -4- ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第五章高炉炼铁机械设备 （!） 采用纯水冷却， 阀的水通道内不会结垢。 阀壳和闸板上喷镀耐火材料时， 为了增加耐火材料与钢板结合的牢固性， 在钢板 上焊有许多 “ 形和 # 形骨架。这些小骨架用小圆钢制成， 形状和尺寸如图 $ % & % !( 所示。 图 $ % & % !$ !$) 热风阀 !* ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 图 ! “ # “ $% !&( 热风阀 !上盖； %阀箱； )阀板； $短管； #吊环螺钉； *密封填片； +防蚀镀锌片； &排水阀； ,测水阀； !弯管； !连接管； !%阀杆； !)金属密封填料； !$弯头； !#标牌； !*防蚀镀锌片； !+连接软管； !&阀箱用不定形耐火料； !,密封用堆焊合金； %阀体用不定形耐火料； %!阀箱用挂桩； %阀体用挂桩 国内经过改进后的两种新的阀板结构见图 ! “ # “ $。图 ! “ # “ $- 为不带耐 火涂料的阀板， 它的特点是全焊接结构， 其外层面板与冷却水通道隔板采用分割后在 外部焊接， 将隔板两端与面板都焊死， 再加工平整， 避免了冷却水窜流短路的现象， 延 长了阀板的使用寿命。 图 ! “ # “ $). 为带有耐火涂料的阀板， 它的密封面设在阀板最外圈的扁形圆环 的端面上， 中间部分的阀板较薄， 在两面喷涂耐火材料后， 厚度仍应小于最外圈 #( 以上。 #&) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第五章高炉炼铁机械设备 图 ! “ # “ $%热风阀结构的某些改进 图 ! “ # “ $新采用的阀板结构图 &不带耐火涂料的阀板； 带有耐火涂料的阀板 第九节高炉喷吹设备 从高炉风口吹人粉状的固体、 液体和气体燃料是 () 世纪 *) 年代炼铁技术的重 大进步， 是高炉降低焦比、 强化冶炼的有效措施。我国的高炉喷吹技术具有较高的水 平， 主要特点是喷吹的燃料品种多、 喷吹量大、 几种燃料可同时喷吹。 高炉喷吹的燃料主要有重油、 煤粉和天然气等。不论喷吹何种燃料， 喷吹设备均 应满足下述要求： （!） 能连续稳定地把燃料喷入炉内， 各风口的喷入量应接近， 其误差不应影响高 *+% ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 炉炉缸周围工作的均匀性； （!） 计量准确， 并可按高炉操作的需要调节喷入量； （“） 设备安全可靠。 由于重油的来源受到限制， 目前高炉多只能喷吹固体燃料。主要设备如下： 一、 制煤粉设备 图 # $ % $ &% 为煤粉制备和喷吹的工艺流程。原煤由厂外运来后卸入贮煤槽内， 经锤式破碎机破碎后用皮带运输机运至煤粉车间的原煤仓中， 由圆盘给料机加入到 球磨机内。同时， 将经过干燥炉预热的热风 （!(左右） 用引风机吹入球磨机内， 将 球磨机出来的粉煤用风力输送到煤粉仓。热风在球磨机内和输送煤粉过程中将煤粉 干燥， 使煤粉的水分小于 !)。干燥煤粉不仅为了适应冶炼的要求， 也是为了适应煤 粉的破碎和运输的要求， 因为湿度大的煤粉黏性大， 能降低破碎效率， 容易堵塞流嘴 和管道。 图 # $ % $ &%煤粉制备和喷吹流程 #贮煤槽； !、 &带式输送机； “破碎机； %原煤仓； *圆盘给料机； +球磨机； ,回煤管； -粗粉分离器； #级旋风分离器； #二级旋风分离器； #!布袋收尘器； #“ 煤粉仓； #&排煤机； #%螺旋泵； #*一级旋风分离器； #+ 一二级旋风分离器； #, 一布袋收尘器； #-集煤罐； !贮煤罐； !#喷吹罐； !混合器； !“热烟气入口 风力将煤粉带出球磨机后， 先经过粗粉分离器， 将不合格的粗粉由回煤管重返到 球磨机内， 细粉随风吹到一级旋风分离器和二级旋风分离器。分离器收集到的细粉 送入煤粉仓内。从二级旋风分离器出来的仍含有细煤粉的风进入布袋收尘器中。因 +,“ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第五章高炉炼铁机械设备 布袋收尘器的风阻较大， 故在进入布袋收尘器前需经排煤机再次加压。布袋收尘器 下有星形阀， 细粉通过它落到煤粉仓内， 经布袋收尘器过滤后的余气由排气管放散到 大气中。 煤粉仓下装有螺旋泵， 由螺旋泵送出的煤粉用压缩空气送往喷吹装置的顶部。 喷吹装置为三罐重叠布置， 上部集煤罐处于常压， 下部喷煤罐始终保持 !“ # $ !“ %&( 的充压状态， 中部贮煤罐在从集煤罐受料时处于常压， 在向喷吹罐漏料时处于 和喷吹罐压力相同的充压状态。因此贮煤罐的上部和下部都装有可升降的钟阀， 其 工作原理和料钟式炉顶装料装置相同。煤粉到集煤罐顶部后， 经一级、 二级旋风分离 器及布袋收尘器收集进入集煤罐。贮煤罐下部的钟阀关闭， 上部的钟阀打开时， 煤粉 便由集煤罐落入贮煤罐中。在喷吹罐即将吹空时， 将贮煤罐的上部钟阀关闭。下部 钟阀打开， 煤粉便从贮煤罐落入喷吹罐。喷吹罐下部设有混合器， 煤粉与压缩空气在 此混合后经喷吹管连续吹入高炉。 二、 喷吹装置 目前国内喷吹装置的形式较多， 各厂的喷吹系统主要在以下四个方面存在差异： （)） 在喷吹类型方面， 有高压喷吹和常压喷吹两种。所谓高压喷吹， 即喷吹罐保 持在充压状态下 （!“# $ !“%&(） 进行喷吹作业。高压操作的大型高炉必须采用高压 喷吹。 （*） 在喷吹罐组的布置方面， 有重叠串联罐和并列罐两类。为了解决向喷吹罐里 装入煤粉时不影响喷吹， 各厂采取了不同的方法。 多罐系统主要有如图 ) + , + %, 所示的三罐重叠串联式和双罐并列式 （图 ) + , + %-） 。 三罐重叠串联式设置占地面积小， 但在主要设备检修时必须中断喷吹。图 ) + , + %- 的双罐并列式喷吹装置在一个系列发生故障或检修时， 仍可保持一定量的喷 吹， 但占地面积较大， 设备比较复杂。 并列系统中， 每座高炉有两个并列的喷吹罐， 交替喷吹和装煤粉。这种布置方式 高度小， 可以将喷吹罐直接布置在制粉系统的煤粉仓下面， 如图 ) + , + %. 所示。 （#） 从喷吹罐到风口的管路布置有单管路和多管路两种。单管路喷吹中， 每座高 炉只用一 （或二） 根喷煤主管， 到高炉炉台后， 经瓶式分配器分成若干根支管， 通往各 风口。瓶式分配器的工作原理如图 ) + , + %/ 所示。煤粉经风力输送垂直进入分配 器， 再从侧壁水平分流。垂直进入可避免受重力影响产生偏析， 煤粉在横断面上的分 布只受气流速度的影响， 通过侧壁均匀分流， 能得到比较均匀的分配。从各厂使用情 况看， 这种方法使喷吹设备比较简单， 但还存在着煤粉在各风口分布不均的问题。 在多管路喷吹系统中， 从喷吹罐到每个风口都有一根喷煤管道和一个混合器。因 这种系统的管径小， 阻力大， 只适用于近距离喷吹。国内多数厂都采用单管路系统。 /# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一部分钢铁企业机械设备设计安装与检修维护 图 ! “ # “ $%双罐并列喷吹系统 !布袋收尘器； &旋风分离器； 、 !钟阀； $重锤阀； #爆破膜； %贮煤罐； (料面仪； )喷吹罐； *下煤阀； !+混合器 （$） 按照制煤粉设备和喷吹设备是否布置在一起， 有制煤粉设备与喷吹设备布置 在一起和制煤粉设备与喷吹设备分开布置的两种。 图 ! “ # “ $(并列系统中喷吹罐的布置 !煤粉仓； &喷吹罐； 混合器 *) ! ! !