在唐山地区建一座年产生铁320万吨的高炉车间毕业设计.doc

目 录 111在唐山地区建一座年产生铁在唐山地区建一座年产生铁 320320 万吨的高炉车间毕业设计万吨的高炉车间毕业设计 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第一部分 设计说明书 1 引 言 2 第 1 章 绪论 3 1 1 概述 3 1 2 高炉生产主要经济技术指标 3 1 3 高炉冶炼现状及其发展 4 1 4 本设计采用的新技术 5 第 2 章 高炉车间设计 6 2 1 厂址的选择 6 2 2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 7 2 3 车间平面布置形式 7 第 3 章 高炉本体设计 8 3 1 高炉数目及总容积的确定 8 3 2 炉型设计 9 3 3 参数 11 3 4 炉衬设计及高炉基础 12 3 4 1 高炉炉基的形状及材质 12 3 4 2 高炉炉底和各段炉衬的选择 设计和砌筑 13 3 4 3 砖数的计算 14 3 5 高炉冷却及钢结构 15 3 5 1 炉底冷却型式选择 15 3 5 2 高炉各部位冷却设备的选择 16 3 5 3 高炉供水量 水压的确定 16 3 5 4 风口数目及直径 18 3 5 5 铁口 18 3 5 6 炉壳及钢结构确定 18 第 4 章 上料系统 20 目 录 4 1 焦矿槽容积的确定 20 4 1 1 贮矿槽和附矿槽的布置 容积及数目的确定 20 4 1 2 焦矿槽的布置 容积及数目的确定 21 4 2 槽上 槽下设备及参数的确定 21 4 2 1 槽上设备 21 4 2 2 槽下设备及参数选择 21 4 3 皮带上料机能力的确定 22 第五章 送风系统 23 5 1 高炉鼓风机的选择 23 5 1 1 高炉入炉风量 23 5 1 2 鼓风机风量 23 5 1 3 高炉鼓风压力 23 5 1 4 鼓风机的选择 24 5 2 热风炉 24 5 2 1 热风炉座数的确定 24 5 2 2 热风炉工艺布置 24 5 2 3 热风炉型式的确定 25 5 2 4 热风炉主要尺寸的计算 25 5 2 5 热风炉设备 27 5 2 6 热风炉管道及阀门 27 第六章 炉顶设备 30 6 1 炉顶基本结构 30 6 2 布料方式 30 6 3 基本参数的计算 31 第七章 煤气处理系统 32 7 1 荒煤气管道 32 7 1 1 导出管 32 7 1 2 上升管 32 7 1 3 下降管 33 7 2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定 33 7 2 1 粗除尘装置 33 7 2 2 半精细除尘装置 34 7 2 3 精细除尘装置 34 7 2 4 布袋除尘器 34 目 录 7 2 5 附属设备 35 第八章 渣铁处理系统 36 8 1 风口平台及出铁场 36 8 2 炉渣处理设备 36 8 3 铁水处理设备 36 8 3 1 铁水罐车 37 8 3 2 铸铁机 37 8 3 3 铁水炉外脱硫设备 37 8 4 铁沟流咀布置 37 8 4 1 渣铁沟的设计 37 8 4 2 流咀的设计 38 8 5 炉前设备的选择 38 8 5 1 开铁口机 38 8 5 2 堵铁口泥炮 38 8 5 3 堵渣机 38 8 5 4 换风口机 39 8 5 5 炉前吊车 39 第九章 高炉喷吹煤粉系统 40 9 1 煤粉制备系统 40 9 1 1 煤粉制备工艺 40 9 1 2 煤粉喷吹系统 41 9 2 喷吹工艺流程 43 第二部分 物料平衡及热平衡计算 44 第一章 原始条件 44 1 1 原燃料条件 44 1 2 主要技术经济指标 45 第二章 工艺计算 47 2 1 配料计算 47 2 1 1 原燃料成分的整理 47 2 1 2 预定铁水成分 47 2 1 3 原燃料的消耗 47 2 1 4 渣量及炉渣成分的计算 48 2 1 5 生铁成分的校对 49 2 2 物料平衡 49 目 录 2 2 1 风量的计算 49 2 2 2 炉顶煤气成分的计算 50 2 2 3 物料平衡表的编制 51 2 3 热平衡计算 52 2 3 1 热收入的计算 52 2 3 2 热支出的计算 52 2 3 3 热平衡表的编制 53 结 论 54 参考文献 55 谢 辞 56 附 录 57 引言 引 言 进入 21 世纪 国际钢铁工业的共同的时代命题是市场竞争力和可持续发展 问题 在走新型工业化道路 落实科学发展观和建设资源节约环境友好型社会 的时代背景下 提高质量 经济效益 降低资源 能源消耗 减轻地球环境负 荷 走绿色化道路 实现可持续发展 将是我国钢铁工业今后巨大的发展空间 以较少的能源 资源消耗 合理的钢产量规模 高效的产品 以及较低的地球 环境负荷支持我国的工业化过程是我国钢铁工业的历史责任 钢铁工业是国民经济的重要基础产业之一 对于经济竞争力和国家安全都 是至关重要的 是 国家的经济命脉 21 世纪 钢铁工业是 很有魅力的工业 是世界上最高产 高效和技术 先进的工业之一 钢铁产业是一个强大的 充满活力的经济行业 并以环境友 好 成本经济的方式为用户提供高质量的钢材 21 世纪以来 国际钢铁工业的第二个高速增长期是由发展中国家 特别是 中国钢铁工业崛起推动的 本世纪初的 5 年 世界钢产量增加 2 848 亿吨 其 中中国增加量占 78 6 中国钢铁工业的发展经历了曲折 徘徊和崛起的历史 进程 2005 年中国粗钢产量达到 35239 万吨 2007 年中国粗钢产量又进一步跃 升到 4 8 亿吨 约占世界粗钢产量的 35 这一历史进程是艰辛而丰富多彩的 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 前我国的实际情况来看 高炉的座数必须大大减少 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 是污染容易集中管理 有 利于环境保护 所有这一切都有利于降低钢厂的生产成本 提高企业的市场竞 争力 根据唐山地区的燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件 设计 320 万吨的炼 铁生产车间 对唐山及各个地区的许多炼铁厂都具有比较的借鉴作用 因此 本设计的深度和广度都是比较适宜的 第一部分 第 1 章 绪论 第一部分 设计说明 第 1 章 绪论 1 1 概述 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 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 1 2 高炉生产主要经济技术指标 1 高炉有效容积利用系数 V 高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比 即每昼 夜 1m 有效容积的生铁产量 可用下式表示 有 V P v 式中 高炉有效容积利用系数 吨铁 米 3 昼夜 v 高炉每昼夜的生铁产量 吨铁 昼夜 P 高炉有效容积 米 3 有 V 是高炉冶炼的一个重要指标 本设计 2 1 V v dmt 3 2 焦比 K 焦比即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比 即冶炼每吨生铁消耗焦 炭量 可用下式表示 河北联合大学轻工学院 P Q K K 式中 高炉焦比 千克 吨铁 K 高炉每昼夜的生铁产量 吨铁 昼夜 P 高炉每昼夜消耗焦炭量 千克 昼夜 K Q 焦比可根据设计采用的原燃料 风温 设备 操作等条件与实际生产情况 进行全面分析比较和计算确定 当高炉采用喷吹燃料时 计算时必须考虑喷吹 物的焦炭置换量 本设计的焦比为 350 tKg 3 煤比 Y 冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比 本设计煤比为 150 tKg 4 冶炼强度 和燃烧强度 Ii 高炉冶炼强度是每昼夜 1有效容积燃烧的焦炭量 即高炉每昼夜焦炭消耗 3 m 量与的比值 本设计 0 95 燃烧强度既每小时每炉缸截面积 有 VIdmt 3 2 m 所燃烧的焦炭数量 本设计 1 05 idmt 3 5 休风率 休风率即因故休风的休风时间占作业时间的百分数 休风率反映高炉设备 维护的水平 先进高炉的休风率小于 1 实践证明 休风率降低 1 产量可 提高 2 6 生铁合格率 高炉生产的生铁其化学成分符合国家规定的合格生铁占总产生铁量的百分 数为生铁合格率 本设计为 100 7 高炉一代寿命 高炉从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间称为高炉一代寿命 即相邻两 次大修之间的冶炼时间 大型高炉一代寿命为 10 15 年 8 生铁成本 生产 1 合格生铁所需消耗的所有原料 燃料 材料 水电 人工 等一切t 费用的总和 单位为元 t 1 3 高炉冶炼现状及其发展 1 现状 第一部分 第 1 章 绪论 近两年来中国生铁产量高速增长 同时高炉炼铁技术也取得了较大进步 2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到392kg t 热风温度达到1125 喷 煤比达到137kg t 利用系数为2 677 t m3 d 这些指标创造出我国历史最好水 平 宝钢 武钢 首钢 鞍钢等企业的大高炉生产技术进入成熟发展阶段 炼 铁燃料比低于500kg t 但是 中国炼铁产业集中度低 炼铁企业发展不平 先进 与落后共存 尚有6000多万t 年生产能力属于淘汰之列 造成中国炼铁技术发展 不平衡 2 发展趋势 1 炉容大型化 2 生产高效化 精料 高温化 高压炉顶操作 喷吹燃料与富氧鼓风 提高高炉寿命 加强二次能源回收 3 高炉自动化 炉顶装料自动化 热风炉操作自动化 喷煤操作自动化 炉喉煤气成分温度检测自动化 4 工业环保化 含铁含碳粉尘回收利用 粉尘烟气 工业废水排放达标 减少高温直接热辐射 减少噪声污染 1 4 本设计采用的新技术 1 无料钟炉顶和皮带上料 布料旋转溜槽可实现多种方式布料 2 热风炉采用锥球形 有利于拱顶气流分布和热风温度提高 隔墙间加耐热钢 板防止蓄热室气体短路 3 炉前水系统采用过滤法 4 炉体冷却采用软水密闭循环系统 5 设有余热回收余压发电装置 6 设有喷吹煤粉设备 7 采用计算机自动监控系统对炼铁生产各个环节进行监控 河北联合大学轻工学院 第 2 章 高炉车间设计 2 1 厂址的选择 确定厂址要做多方案比较 选择最佳者 厂址选择的合理与否 不仅影响 建设速度和投资 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 a 要考虑工业布局 有利于经济合作 b 合理利用地形设计工艺流程 简化工艺 减少运输量 节省投资 c 尽可能接近原料产地及消费地点 以减少原料及产品的运输费用 d 地质条件要好 地层下不能有开采价值的矿物 也不能是已开采区 e 水电资源要丰富 高炉车间要求供水 供电不得间断 供电要双电源 f 尽量少占良地 g 厂址要位于居民区主导风向的下风向或测风向 本设计对厂址选择如下 1 冶金工厂的原料和成品运输及水电的消耗量很大 厂址应选在靠近铁 路接轨站 并应保证接轨的方便和避免复杂的线路建设工程 应靠近原料 燃 料的基地和产品销售的地点 近水源 电源 以缩短运输距离和管线长度 以 减少建厂的投资和运营费用 2 厂址的面积和外形应能满足生产工艺过程的需要 把所有的建筑物 构筑物合理地布置在厂区之内 并应有一定的扩充余地 以供工厂发展之用 3 厂址应位于城市和居民区主导风向的下风向 一般应有 1000 米以上 的距离 并应与其他企业不相干扰 窝风的盆地不宜选择为工厂厂址 4 厂址应靠近城市和已有的工厂 以便在生活福利和公用设施上互相协 作 5 厂址的地势最好是平坦的 厂址的地表应由中心向四周倾斜 以便使 地面水能依自然坡度向外畅流 不需要大量的土方工程 6 冶金工厂主要的建筑物 构筑物 大多需要较深的基础和地下室 在 建筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程 地下水位尽可能低于 地下建筑和构筑物基础的深度 并无侵蚀性 第一部分 第 1 章 绪论 7 厂址不受洪水及大雨的淹没 厂址最低处应该高出河流或海水涨潮的 最高水位 0 5 m 第 2 章 高炉车间设计 8 厂址不应位于矿床或已开采的矿坑 溶洞和土崩的地层上 不应布置 在各种有机废物 化学废物 舍弃物的附近 9 厂址应有较容易弃渣的低洼地带 10 工厂的污水 符合国家环保法规定范围的 应尽量排到城市的下游 或取水点的下游 11 布置厂址时应充分利用地形 不占或少占农田 2 2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 本设计的车间平面布置遵循了以下原则 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 共用一些设备及建筑物 以求少占土地及缩短运输线 管网线的距离 2 足够运输能力 保证原料及时入厂和产品 副产品 及时运出 3 车间内部铁路 道路布置要畅通 4 要考虑到扩建的可能性 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 2 3 车间平面布置形式车间平面布置形式 高炉炼铁车间布置形式根据铁路线的布置可以分为 一列式布置 并列式 布置 岛式布置和半岛式布置 本设计车间布置形式采用半岛式布置 半岛式 布置形式的高炉和热风炉列线与车间调度线交角增大到 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 出铁场与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 次铁可放置多个铁水罐车 河北联合大学轻工学院 第 3 章 高炉本体设计 3 1 高炉数目及总容积的确定 高炉炼铁车间建设高炉的座数 既要考虑尽量增大高炉容积 又要考虑企 业的煤气平衡和生铁量的均衡 所以一般根据车间规模 由两座或三座高炉组 成即可 本设计选取高炉车间由两座相同容积 2195 的高炉组成 3 m 由高炉炼铁车间生铁年产量除以年工作日 即得出高炉炼铁车间日产量 t 高炉炼铁车间日产量 年工作日 年产量 根据高炉炼铁车间日产量和高炉有效容积利用系数可以计算出炼铁车间总 容积 3 m 高炉炼铁车间总容积 高炉有效容积利用系数 日产量 高炉有效容积利用系数一般直接选定 大高炉选低值 2 0 2 2 左右 小 高炉选高值 2 7 3 0 左右 本设计为年产生铁 305 万吨的高炉车间 设计高炉一代寿命为 10 年 年作 业率为 95 3 高炉有效利用系数为 2 1 v dmt 3 1定年工作日 365 95 3 348 d 日产量 9200 t 总 P 348 10320 4 2确定高炉容积 选定高炉座数为 2 座 利用系数 2 1 v dmt 3 每座高炉日产量 4600P 2 总P 2 9200 每座高炉容积 2190 47 取 2195 Vu v P 1 2 4600 3 m Vu 3 m 第 2 章 高炉车间设计 3 2 炉型设计 炉缸尺寸 第 3 章 高炉本体设计 1 炉缸直径 选定冶炼强度 0 95 燃烧强度 1 05I dmt 3 燃 i hmt 3 则 10 3 取 10 3d 内i VI 23 0 u 05 1 219595 0 23 0 dm 校核 26 36 合理 A Vu 2 3 10 4 2195 2 炉缸高度 渣口高度 1 548 取 1 6hz 2 27 1 dcN Pb 铁 2 3 101 755 0 10 46002 1 27 1 hzm 风口高度 2 86 取 3 0 f h k hz 56 0 6 1 f hm 风口数目 2 2 2 10 3 2 24 6 取 26个ndn 风口结构尺寸 选取 0 5am 则炉缸高度 3 0 0 5 3 5 1 h f ham 死铁层厚度 选取 0 2d 0 2 10 3 2 06 取2m o h 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度 选取 1 10 d D 则 1 13 1 10 10 3 11 33 取 11 3DdDm 选取 81 50 则 2 987 取h2 3 2 h tan 2 dD 2 3 103 11 tan81 5 m 校核 tan 6 aa dD h 2 2 3 10 3 11 32 54 81 炉喉直径 炉喉高度 河北联合大学轻工学院 选取 0 68 D d1 则 0 68 0 68 11 3 7 684 取d1 7 7 1 dDm 选取 2 0 5 hm 炉身角 炉身高度 炉腰高度 选取 84 20 则 17 928 取h4 18 4 h tan 2 dD 1 2 7 7 3 11 tan84 2 m 校核 tan 10 1 4 dD h2 7 7 3 11 182 3 84 选取 2 54 D Hu 则 2 54 2 50 11 3 28 7 取Hu 29 u HDm 求得 29 3 5 3 18 2 2 5 3 h u H 1 h 2 h 4 h 5 hm 校核炉容 炉缸体积 291 48 1 V 1 2 4 hd 5 33 10 4 2 3 m 炉腹体积 2 V 12 22 2 ddDDh 274 88 22 3 10 3 10 3 113 113 12 3 m 炉腰体积 250 6 3 V 3 2 4 hD 5 2 3 11 4 2 3 m 炉身体积 4 V 12 2 11 2 4 ddDDh 1290 48 22 7 77 7 3 11 3 1118 12 3 m 炉喉体积 93 8 5 V 51 hd 4 2 27 7 4 2 3 m 高炉容积 u V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 191 48 274 88 250 6 1290 48 93 8 2200 52 3 m 误差 0 95 1 V u uu V VV 100 2195 219552 2200 第 3 章 高炉本体设计 炉型设计合理 符合要求 绘制高炉炉型图 图图 1 2195高炉炉型图高炉炉型图 3 m 3 3 参数 表表 1 高炉炉型尺寸参数 高炉炉型尺寸参数 1 Vu m3d mmD mmd1 mmHu mmh0 mmh1 mmh2 mmh3 mmh4 mm 21951030011300770029000200035003000250018000 h5 mmhz mmhf mm 风口 个渣口 个A m2Vu AHu D 20001600300081 5484 326 83 2826 362 54 河北联合大学轻工学院 3 4 炉衬设计及高炉基础 3 4 1 高炉炉基的形状及材质 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 1 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C C 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C C 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 2 高炉基础的形状 尺寸 材质结构 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 耐火混凝土基墩钢筋混凝土基座 高 炉 基 础 图图 2 高炉基础高炉基础 基墩的作用是隔热和调节铁口标高 基墩用耐热混凝土做成 基墩的形状 为圆柱体 直径尺寸与炉底相适应 并要求高度一般为 2 5 3 0 本设计为m 3 0 高炉基墩一般都浇注成整体结构 并在周围设置环行钢筋以保证其强度 m 基墩下部的炉壳外面设有密封钢环 上部与炉壳焊接 下部浇注在基座的混凝 土内 钢环与炉壳之间留 100 150空隙 内填充碳素材料 基墩与基础之mm 第 3 章 高炉本体设计 间留有 10的水平温度缝 其间填充石英砂 以抵抗形变损坏 mm 基座的主要作用是将上面传递来的载荷传递给地层 基座的底面积较大 以减小单位面积的地基所承受的压力 基座的直径与载荷和地基土质有关 基 座用普通钢筋混凝土制成 其形状一般为正多边形 本设计选用正八边形 其 对角线长为 35 基座表面为带坡度的水泥沙浆层 以便于排出积水 m 地表面积按下式计算 允 KS P A 其中 总载荷 P 安全系数 K 地基土质允许承载能力 允 S 3 4 2 高炉炉底和各段炉衬的选择 设计和砌筑 炉缸 炉底承受高温 高压 渣铁冲刷侵蚀和渗透作用 工作条件非常恶 劣 炉缸 炉底是高炉重要部分 被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键 1 炉底 炉底承受高温 高压 渣铁冲刷侵蚀和渗透作用 工作条件十分恶劣 为 了防止炭砖在烘炉和开炉时被氧化 在炭砖表面应砌一层粘土砖保护层 为吸 收砌体膨胀 砌体与周围冷却壁之间应留 100 150缝隙 缝隙内填满碳素mm 捣打料 炉壳的圆锥体部分的缝隙应取较大值 以便碳捣操作 保证质量 同 时防止砖衬膨胀产生对炉壳的推力 避免炉壳开裂而泄漏煤气 本设计采用满 铺炭砖炉底结构 它是提高炉衬寿命的一项新技术 且能提高铁水温度 炉底 砖衬厚度为 2800 砖层为 7 层 mm 炭砖砌筑在水冷管的炭捣层上 砌筑时 先以出铁口中心线为基准线 向 下逐层划出每层碳砖的十字形中心线 并标注标高 每列先从该列的中心块开 始逐块砌筑 同一列相邻两块碳砖之间以斜接或垂直薄缝相接 每层炭砖砌筑 从中心开始 逐步砌筑其余各列 直至砌到边缘为止 砌砖有厚缝和薄缝两种 连接方式 薄缝连接时 各列砖砌缝不大于 1 5 本设计取 1 5 各列间mmmm 的垂直缝和两层间的水平缝不大于 2 5 本设计取 2 厚缝连接时 砖mmmm 缝为 35 45 本设计取 40 缝中以炭素料捣固 炉底水冷管的安装 mmmm 安装在基墩耐热混凝土之上炉底炭捣层之中 目前 一般砌法是炭砖两端的短缝用薄缝相接 两侧的长缝用厚缝相接 也有两端短缝用厚缝而两侧长缝用薄缝相接的 这种砌法可减少厚缝的炭捣工 河北联合大学轻工学院 作量 2 炉缸 炉缸工作条件与炉底相似 而且装有铁口 风口 每天有大量的铁水流过 铁口 开堵铁口有剧烈的温度波动和机械振动 风口前边是燃烧带 为高炉内 温度最高的区域 为此炉缸用炭砖砌筑 风口及铁口处采用异形炭砖砌筑 炭砖砌筑为薄缝 1 5 上下层碳砖砖缝均砌在中间 mm 炉缸炭砖砌筑以薄缝相连 上下层炭砖的砖缝均砌筑在中间 风口 渣口 和铁口采用异型炭砖砌筑 砌体与冷却壁之间留有 100 150缝隙 本设计mm 为 150 其中填以炭质填料 第一层环砌炭砖最好能盖上三块半炉底满铺的mm 炭砖 因此其长度一般大于 400 40 3 5 1540 本设计取 1760 mmmm 3 炉腹 炉腹位于风口之上 此部位受强烈的热应力作用 不仅炉衬内表面温度高 而且由温度波动引起的热冲击 破坏力很大 同时还承受由上部落入炉缸的渣 铁水和高速向上运动的高温煤气的冲刷 化学侵蚀及氧化作用 再加上炉料的 压力和摩擦力及崩料时的巨大冲击力 开炉后炉腹部位的砌砖很快被侵蚀掉 靠渣皮工作 一般 砌一层厚 345高铝砖 倾斜部分按每三层砖错台一次砌mm 筑 砌砖砖缝应不大于 1 本设计取 1 上下层砖缝和环缝均应错开 mmmm 4 炉腰 炉腰紧靠炉腹 侵蚀作用也相似 本设计采用过渡式炉腰结构 该部位砌 筑一层 345厚的高铝砖 砌砖紧靠冷却壁 砌砖砖缝应不大于 1 本设mmmm 计取 1 上下层砖缝和环缝均应错开 mm 5 炉身 炉身砌砖厚度通常为 690 805 目前趋于向薄的方向发展 本设计的mm 炉衬厚度采用 575 即 230 高铝砖 345 高铝砖 575 炉身倾斜部位按 3mmmm 层砖错台一次砌筑 砌砖紧靠冷却壁 缝隙用炭质填料填充 6 炉喉 本设计采用长条式炉喉钢砖 其优点是生产中不易变形 脱落 且结构稳 定 拆装方便 炉喉有几十块保护板 在炉喉的刚壳上装有吊挂座 座下装有 横的挡板 板之间留 20的间隙 保证保护板受热膨胀时不相互碰挤 mm 3 4 3 砖数的计算 炉身层数 13000 75 174 层 1 炉身 用高铝砖两圈 厚度为 375 230mm 第 3 章 高炉本体设计 a 炉身上部 内圈 用 345 高铝砖砌筑 G 2 与 G 4 搭配 每块砖高度为 75 mm G 4 砖砖数 n 2 3 14 345 150 110 87 G 2 砖砖数 N 3 14 6500 87 125 150 64 最上层内圈砖数 64 87 151 最下层 外圈 d 6500 345 6845 上层外圈 G 3 砖数 97 G 1 砖数 3 14 6845 97 135 150 56 外圈上层砖数 56 97 153 下层 d 8894 345 9239mm G 3 砖数 97 G 1 砖数 3 14 9239 97 135 150 106 外圈下层砖数 106 97 203 外圈中上部总砖数 203 220 125 2 326438 块 b 炉身中下部 从 125 层以后用砖 G 1 G 3 G 2 G 6 搭配第一层内圈用砖 230mm 高铝砖 G3 97 块 G 1 砖数 n 3 14 8894 97 135 150 99 到最后一层内圈 G 3 97 块 G 1 砖数 n 3 14 11100 97 135 150 145 块 内圈总块数 145 309 115 2 17840 外圈 最下层 d 11100 230 11330mm G 6 54 块 G 2 砖数 N 3 14 11330 87 110 150 173 块 此圈砖数 173 54 227 最下层 G 6 54 块 G 2 砖数 N 3 14 9124 87 110 150 127 块 此圈砖数 127 54 181 外圈总砖数 181 319 115 2 28761 块 2 炉腰 采用 G 6 砖 345mm 砖层数 1800 75 24 层 砖数 n 2 3 14 345 150 110 54 总砖数 24 54 1296 3 炉腹 采用 G 4 砖 345mm 砖层数 3500 75 47 层 总砖数 47 87 4089 4 炉缸 用碳砖且有保护层 5 炉底 满铺碳砖 3 5 高炉冷却及钢结构 3 5 1 炉底冷却型式选择 大型高炉炉缸直径较大 周围径向冷却壁的冷却 已不足以将炉底中心部 位的热量散发出去 如不进行冷却则向下侵蚀严重 目前 多数高炉炉底都采 用水冷的方法 即水冷炉底 河北联合大学轻工学院 水冷管中心线以下埋置在炉基耐火混凝土基墩上表面中 中心线以上为碳 素捣固层 水冷管为40 10 炉底中心部位水冷管间距 mmmm 200 300 本设计取 200 边缘水冷管间距为 300 500 本设计mmmmmm 取 300 水冷管两端伸出炉壳外 50 100 炉壳开孔后加垫板固定 开mmmm 空处应避开炉壳折点 150以上 mm 水冷炉底结构应保证切断给水后 可排出管内积水 工作时排水口要高出 水冷管水平面 保证管内充满水 3 5 2 高炉各部位冷却设备的选择 1 炉缸和炉底部位冷却设备选择 炉缸和炉底选用光面冷却壁 砌与冷却壁之间留 100 150 本设计取mm 150 的缝隙 其中填以炭质填料 光面冷却壁与炉壳之间留 20的缝隙 mmmm 并用稀泥浆灌满 光面冷却壁尺寸大小要考虑到制造与安装的方便 冷却壁宽度一般为 700 1500 厚度 80 120 本设计取 120 高度视炉壳折点而定 mmmmmm 一般小于 3000 本设计取 1300 安装时 同段冷却壁间直缝为mmmm 20 上下段间水平缝为 30 上下两段冷却壁间垂直缝应相互错开 缝mmmm 间用铁质锈接料锈接严密 2 炉腹 炉腰和炉身 这些部位采用镶砖冷却壁冷却 冷却壁紧靠炉衬 从外形看 镶砖冷却壁 一般有三种结构形式 普通型 上部带凸台型和中间带凸台型 镶砖冷却壁厚 度为 250 350 本设计取 350 高度小于 3000 炉腹和炉腰采用mmmmmm 普通型镶砖冷却壁 炉腹部位冷却壁高度取 1600 炉腰部位冷却壁高度取mm 2000 炉身采用上部带凸台型镶砖冷却壁 高度 2000 凸台突出长度mmmm 200 肋高 200 凸台冷却壁的凸台部分起到支撑上部砌砖的作用 可mmmm 以取消最长层的支梁水箱 简化了冷却系统结构 减少了炉壳开孔 3 炉顶 采用喷水冷却 3 5 3 高炉供水量 水压的确定 1 供水量 高炉冷却水消耗量决定于炉体热负荷 炉体热负荷是指在单位时间内炉体 第 3 章 高炉本体设计 热量的损失量 炉体总的热负荷与炉体总的冷却水用量之间的关系 按照热平 衡原理 可以用下面公式表示 3 0 10 ttcMQ 式中 炉体总热损失 Q h KJ 炉体总的冷却水用量 M h t 冷却水的比热容 c CKg KJ 分别为冷却水的进 出水温度 平均值 tt C 求出炉体总的热负荷后 即可求出高炉的冷却水用量 在计算炉体热负荷 时 应考虑炉役后期的值比中期增加 15 Q 本设计要求冷却水进水温度小于 35 出水温度 50 60 各部分C C C 允许进出水温度差为 炉身上部 12 炉身下部 12 炉腰 10 炉腹 10C C C 风口带 5 炉缸 3 风口大套 5 风口二套 5 平均进 出C C C C C 水温差为 10 冷却水的比热为 4 18 C CKgKJ 2744 1000 totC Q M 1000 4050 18 4 11524500 ht 本设计高炉总的冷却水用量为 2744 ht 2 供水水压 有足够高的供水压力是保证高炉冷却器正常工作的基本条件 同时 为避 免当冷却器烧毁时高炉内煤气不至于进入冷却系统 造成烧坏大量冷却设备 也要求供水系统压力必须大于炉内煤气压力 对炉体供水压力的要求是 供水 主管在风口平台处的水压应大于 0 3 0 5 在风口区域冷却水压力应比热MPa 风压力高 0 1 其余部位冷却水压应比该处的炉内煤气静压大 0 05 MPaMPa 一些高炉炉体供水压力见下表 河北联合大学轻工学院 表表 2 高炉炉体供水压力表高炉炉体供水压力表 高炉容积 3 m 部位单位 1000 供水管 风口 平台处 滤水器以上 0 1MPa1 8 2 52 5 3 03 0 3 53 5 4 0 炉体上部0 1MPa0 8 1 01 0 1 41 4 1 61 6 1 8 炉体下部0 1MPa1 2 2 01 5 2 02 0 2 52 0 2 5 本设计炉体给水压力 供水主管 0 38 炉体中部 0 22 炉体上部MPaMPa 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 26 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 一 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 第 3 章 高炉本体设计 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 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 二 炉壳 炉壳有钢板制成 各部位炉壳厚度的计算公式如下 KD 计算部位炉壳厚度 mm D 计算部位炉壳外弦厚度 mm k 系数 mm m 根据弦带位置而定 部位值k值D本设计 值 mm 炉顶封板与炉喉 50 55 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 河北联合大学轻工学院 炉缸及炉底3 01331039 93 第 4 章 上料系统 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 12 18 小时的矿石 6 8 小时的焦炭 据此设 定贮矿槽的容积及焦槽的容积 395121958 18 1 u VV矿槽 3 m 91221956 06 0 u VV焦炭 3 m 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 50 55 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 395 1 取 396 矿 V 10 3951 3 m 矿 V 3 m 矿槽贮存能力 贮存时间 3951 24 2195 2 1 20 57 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 第 3 章 高炉本体设计 矿槽长度 采用带式运输机 为 5 m 4 副矿槽设计 杂矿槽 75 2 块矿槽 100 2 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 329 25 4 1317 3 m 取 330 焦 V 3 m 焦槽贮存能力 时间 1317 24 2195 2 1 6 86 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 河北联合大学轻工学院 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 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 2195 宽度选择如下 mht B vKK3600 Q a m 式中 胶带机宽度 Bm 胶带输送量 Qt 断面系数 320 KK 输送带速度 取 2 sm 物料堆比重 1 6 3 mt 倾角系数 0 92 a K a K 速度系数 1 0 代入数据 则 1 52B 26 10 192 0 320 2195 m 取 1 52 Bm 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 第 5 章 送风系统 第五章 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 3909 8 0 V 1440 ViVu 1440 270095 0 2195 min m3 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 95t m3d i dm t 3 标态入炉风量 0 V min m3 5 1 2 鼓风机风量 1 10 3909 8 4300 78 00 V k1 V min m3 高炉入炉风量 0 V min m3 高炉要求的鼓风机出口风量 0 V min m3 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 3 105 Pa 0 13 LS P MPa 河北联合大学轻工学院 3 高炉送风系统阻力损失 2 104 0 02 FS P MPa 则鼓风机出口风压 0 30 0 13 0 02 0 45 PPt LS P FS P MPa 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 4527 14 V K V 95 0 78 4300 min m3 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 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 55840 min m3 0 5MPa 5550 min r 6750KW 汽动 此风机为离心式风机 二座高炉装三座 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 第 5 章 送风系统 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 5 2 4 热风炉主要尺寸的计算 高炉容积为 2195 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 80 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mm 20 炉底钢板厚度为 36 mmmm 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 558 2 7684 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 35 46684 7 4 d 4 22 内内 S 2 燃烧室面积 46 35 28 12 98 28 内燃 SS 2 m 4 蓄热室截面积 46 35 12 98 33 37 燃内蓄 SSS 2 m 5 选格子砖 河北联合大学轻工学院 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 4 座热风炉总蓄热面积 2195 80 175600 2 m 2 1 座热风炉蓄热面积 175600 4 43900 2 m 7 1高蓄热室蓄热面积m 1 33 37 38 06 1270 06 2 m 8 蓄热室高度 34 566 06 1270 43900 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 见下图 拱脚 拱 图图 3 锥球形拱顶锥球形拱顶 热风炉拱脚内径 8800 2 40 60 8600 拱脚 d mm 据经验 0 60 0 60 8 6 5 16 拱 H 拱脚 dm 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 45 8 6 3 87 1 L 拱脚 dm 第 5 章 送风系统 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 33 62 5 16 0 783 0 020 0 036 全 H 44 66 m 校核 5 05 02 028 8 66 44 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 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 河北联合大学轻工学院 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 表表 6 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 s