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高炉车间系统设计毕业论文第一部分：高炉车间设计第一章： 概 述1.1 高炉炼铁生产工艺剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态流程。高炉炼铁是用还原生铁的过程。高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。要完成高炉炼铁生产，除高炉本体外，还必须有其它附属系统的配合，它们是：（1） 供料系统：包括贮矿槽、贮焦槽、称量与筛分等一系列设备，主要任务是及时、准确、稳定的将合格原料送入高炉。（2） 送风系统：包括鼓风机、热风炉及一系列管道和阀门等，主要任务是连续可靠地供给高炉冶炼所需热风。（3） 煤气除尘系统：包括煤气管道、重力除尘器、洗涤塔、文氏管等，主要任务是回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量地要求。（4） 渣铁处理系统：包括出铁场、开铁口机、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车及水冲渣设备等，主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常进行。（5） 喷吹燃料系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定的向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。1.2主要技术经济指标（1） 高炉有效容积利用系数(v)：高炉有效容积利用系数是指每昼夜生铁的产量P与高炉有效容积V有之比，即每昼夜，每1m高炉有效容积的生铁产量。v是高炉冶炼的一个重要指标，v 俞大，高炉生产率俞大。目前，一般大型高炉超过2.0 t / m3d，一些先进高炉可达2.22.3 t / m3d 。小型高炉的v 更高，100300 m3高炉的利用系数为2.83.2t / m3d。本设计v =2.15 t / m3 d 。 （2） 焦比（K）：焦比即每昼夜焦碳消耗量QK与每昼夜生铁产量P之比，即冶炼每吨生铁消耗的焦碳量。K QK/P焦炭消耗量约占生铁成本的30%40%，欲降低生铁成本必须降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切相关，本设计的焦比为360 kg / t 。（3） 煤比（Y）：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为QY时，则YQY /P 本设计煤比为120 kg / t 。（4） 冶炼强度（I）和燃烧强度（i）：高炉冶炼强度是每昼夜每1m有效容积燃烧的焦碳量，即高炉一昼夜焦炭的消耗量与有效容积V有的比值。IQK/V有 本设计I =1.03 t / m3 d燃烧强度即每小时每平方米炉缸截面所燃烧的焦碳数量。本设计 i =1.05 t / m2 h。 （5） 休风率：休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。 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：化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁。合格生铁总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指标。本设计为100%。（7） 高炉一代寿命：高炉一代寿命是指从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015年。1.3 高炉炼铁厂的厂址选择确定厂址要作多方案比较，选择最佳者。（1） 要考虑工业布局，有利于经济协作。（2） 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。（3） 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。（4） 地质条件要好，地层下不能有有开采价值的矿物，也不是已开采区。（5） 水电资源要丰富，供电要双电源。（6） 尽量少占农田。（7） 厂址要位于居民区主导风向的下风或侧风向。第二章 工艺计算2.1配料计算2.1.1物料成分表（%）物料TFeFe2O3FeOSMnO PSiO2Al2O3CaOMgOCO2H2O烧结56.369.319.960.060.360.115.582.019.52.910.2100球团62.7870.5217.20.0580.0428.70.731.741.01100澳矿65.0292.410.430.030.130.162.471.50.020.280.332.24100石灰石1.361.453.120.643.52炉尘48.656120.111.50.1215.51.454.660.951.71C=6.2100焦炭成分（%）固定碳灰分（12.17）挥发分（0.9）有机物（1.30）H2OTFeTSCSiO2Al2O3CaOMgOFeOFeSP2O5CO2COCH4H2N2H2N2S85.635.654.830.760.120.750.050.010.330.330.030.060.150.40.40.51004.00.620.52煤粉成分（%）固定碳灰分（14.96）有机物及挥发分（10.43）H2OTFeTSCSiO2Al2O3CaOMgOFeOH2O2H2ON2S1001.60.860.5874.617.195.940.490.241.104.464.150.810.430.58212 预定铁水成分FeSiMnSPC94.920.700.170.020.094.10213 矿石配比的确定，依据唐钢同类高炉的实际生产数据确定为：烧结矿：球团矿：巴西矿=75：10：15 214 各元素分配表FeMnPS生铁0.9970.55100炉渣0.0030.450煤气0000.05215 入炉料的用量假定焦比390 kg / t ，煤比138 kg / t ，鼓风湿度 1.3 % ，直接还原度rd=0.45 ，炉料碱度R=1.1 ，炉尘吹出量20Kg/t，焦炭与喷吹燃料中总炭量的1.2%与H2生成CH4。（1）矿石需要量的计算Qk=1652Kg其中：Qk矿石的需要量，千克/吨铁Fet进入生铁的铁量 千克/吨铁Feza进入炉渣的铁量 千克/吨铁Feme煤粉带入的铁量 千克/吨铁Fej焦炭带入的铁量 千克/吨铁（2）熔剂需要量的计算 Ql= =5.3Kg式中：Ql熔剂的需要量 千克/吨铁 R炉渣碱度 （SiO2）k矿石带入的SiO2 千克/吨铁 （SiO2）j焦炭带入的SiO2 千克/吨铁 （SiO2）me煤粉带入的SiO2 千克/吨铁（SiO2）Si还原硅消耗的SiO2 千克/吨铁（SiO2）ch炉尘带走的SiO2 千克/吨铁（SiO2）l熔剂中SiO2 %（CaO）k 矿石带入的CaO 千克/吨铁（CaO）j 焦炭带入的 CaO 千克/吨铁（CaO）me 煤粉带入的 CaO 千克/吨铁（CaO）ch 炉尘带走的CaO 千克/吨铁（CaO）l 熔剂中的 CaO % 每吨生铁原燃料消耗量原燃料一吨生铁理论消耗量（千克）机械损失（%）水分（%）实际消耗量（千克）混合矿165221686石灰石5.315.35焦炭37414.0394煤粉13611.6140总计2167.32225.35216 渣量和炉渣成分的计算1炉渣中S 的量 GS渣l 原燃料带入的总硫量：GS=16520.00162+3900.960.0052+1380.9840.0058=5.40 kg l 进入生铁的硫量： GS生铁 = 0.2kgl 进入煤气的硫量： GS煤气 = 5.405% = 0.27 kgl 炉尘带走的硫量： GS炉尘=200.0012=0.024Kg故炉渣中的硫量： GS渣 = 5.400.20.27-0.024 =4.91 kg 2、炉渣中FeO的量GFeO渣 ： GFeO渣=949.2 = 3.67 kg 3、炉渣中MnO的量GMnO渣： GMnO渣=16520.002830.5= 2.34 kg4、炉渣中SiO2的量GSiO2渣 ： GSiO2渣 =16520.052+3900.960.0565+1380.9840.0719200.155760/28= 98.72 kg 5、炉渣中CaO的量GCaO渣： GCaO渣 =16520.073+3900.960.0076+1380.9840.0049200.0466 =123.18 6、炉渣中MgO的量GMgO渣：GMgO渣 = 16520.023+3900.960.0012+1380.9840.0024+5.30.006200.0095=38.74 kg7、炉渣中Al2O3的量GAl2O3：GAl2O3渣=16520.018+3900.960.0483+1380.9840.0594+5.30.014200.0144 = 53.62 kg 总渣量 ： G渣=4.91+3.67+98.72+123.18+2.34+38.74+53.62=325.18kg 炉渣成分表成分 SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeOS R 公斤98.7253.62123.1838.74 2.343.67 4.91325.18 1.1 %30.3616.4937.8811.91 0.721.13 1.51100.00 217 生铁成分的校对P：(16520.01%+3900.01%0.96-200.12%)/1000=0.1%S：0.02% Si：0.70%Mn：/1000=0.18% C ：(100-94.92-0.1-0.02-0.7-0.18)/100=4.08% 生铁成分表（%）FeSiMnSPC94.920.70.180.020.14.0822 物料平衡221 风量的计算1. 风口前燃烧的碳量GC燃。1) 燃料带入的总碳量为：GC总=G焦C%焦+G煤C%煤-G炉尘C%炉尘=3900.8563+1380.7461-200.062= 435.68 kg2) 溶入生铁中的碳量为：GC生铁=1000C%=10000.0408 = 40.8 kg 3) 生成甲烷的碳量为：GCCH4=0.6%GC总=0.012435.68 = 5.23 kg4) 直接还原消耗的碳量为：GC直=GCFe直+GCMn直+GCsi直+GCP直 = 风口前燃烧消耗的碳量为 ： GC燃=GC总GC生铁GCCH4GC直 =435.6840.85.2398.89 = 291.28 kg 2. 计算鼓风量V风。1) 鼓风中氧的浓度： N=0.21(10.013)+0.50.013= 0.2138 2) GC燃燃烧需要氧的体积为： 由 得 3) 煤粉中的氧的体积为：VO2煤=4) 鼓风提供的氧的体积为： VO2风=VO2VO2煤=271.863.94 = 267.92 m3 故 V风=1253.13Nm3 222 炉顶煤气成分的计算1. CH4的体积VCH4： 1) 由燃料碳素生成的CH4的量为：VCH4碳=GCCH4 = 2) 焦碳挥发分中CH4的量： VCH4焦=G焦CH4%焦 = 故 2. 氢的体积VH2。1) 鼓风中的水分分解产生的氢量为：VH2分=V风 = 1253.130.013 = 16.29 m32) 焦炭挥发分中的氢量为：VH2焦=G焦H2%挥发分=3) 煤挥发分解产生的氢量为：VH2煤=G煤H2%挥发分=4) 入炉氢的总产生量为：5) 氢气发生还原反应消耗的氢量为 ：VH2还=VH2总hH2=6) 生成CH4消耗的氢量为 ：VH2烷=2VCH4=进入煤气的氢气体积：VH2=m3 3. CO2的体积VCO2。 1) 由 生成的CO2： 2) 由 生成的CO2： 3) 生成的CO2： 4) 焦炭挥发份中CO2量为： 5）混合矿分解的CO2 进入煤气的CO2 的体积 VCO2=161.06+167.02+1.17+1.54+0.63=331.42m34. CO的体积VCO。1) 燃烧反应生成的CO的量为：VCO燃=GC燃=m32) 直接还原生成的CO的量为：VCO直=GC直 = m33) 焦炭挥发份中的CO的量为： VCO挥=G焦CO%挥= 4) 间接还原消耗的CO的量为：VCO间=VCO2还+VCO2还2=161.06+167.02= 328.08 m3 进入煤气的体积 VCO=543.72+183.66+2.3328.08= 401.6 m35. 氮气的体积VN2：1) 鼓风带入的N2的量：VN2风=V风(1)N2%风= m32) 焦炭挥发份带入的N2的量：VN2焦=G焦N2%焦挥发=3) 煤粉挥发份带入的N2的量：VN2煤= G煤N2%煤挥发= 氮气总体积 VN2=979.22m3煤气总体积 V总 =1767.01 m3 煤气成分表CH4 CON2 H2CO2 总体积9.92401.6979.22333.4242.851767.01%0.5622.7355.42 18.87 2.42100 煤气重度： 煤气的重量： 6. 煤气中的水分GH2O：1) 焦碳带入的水分为：GH2O焦=G焦H2O%焦=3900.04=15.6 kg2) 氢气还原生成的水分为：GH2O还=VH2间= （3）煤粉带入的水分 1380.016=2.21Kg故 GH2O=15.6+2.21+33.59=51.4Kg223 物料平衡表的编制收入项支出项名称数量 kg百分比（%） 名称数量 kg百分比 %原燃料165243.60铁水100026.44石灰石5.30.14炉尘200.53焦炭39010.29水分51.41.36煤粉1383.64炉渣 325.188.60鼓风160442.33煤气 2385.46 63.07总计3789.31003782.04100 误差校核 因为 ，所以计算合理。23 热平衡计算231 热收入的计算q收 1. 碳素氧化放热qC。 1) 碳素氧化为CO2 放出的热量qCO2 碳素氧化产生CO2的体积VCO2氧化= VCO2煤气 -VCO2氧化分解-VCO2氧化挥发 =331.42-1.17-0.63=329.62Nm3 2） 碳素氧化为CO 放出的热qCO：碳素氧化产生CO的体积 2. 鼓风带入的热量q风 3. 氢氧化为水放热qH2O 4. 甲烷生成热qCH4 5. 成渣热q渣 6. 炉料物理热q物理热 热量总收入232 热量支出的计算q支1. 氧化物分解吸热q氧化物分解 1) 铁氧化物分解吸热q铁氧化物分解 的含量为： 考虑到原料中有20%的以硅酸铁形式存在，其余以形式存在，因此： GFeO磁= G矿FeO%矿GFeO硅= 16529.25%30.56=122.25 kJ GFe2O3磁=GFeO磁= 122.25=271.67 kJ Fe2O3的含量为： GFe2O3游= G矿Fe2O3%矿GFe2O3磁=165279.20%271.67 =932.64 kJ GFe3O4= GFeO磁+ GFe2O3磁=122.25+271.67 = 224.59 kJ qFeO硅= GFeO硅4078.25=30.564078.25 = 124631.32 kJ qFe3O4= GFe3O44803.33=393.924803.33 = 1892127.75Kj qFe2O3游= GFe2O3游5156.59=932.645156.59 = 4809242.10kJq铁氧化物分解= qFeO硅+ qFe3O4+ qFe2O3游=6826001.17 kJ 2) 锰氧化物分解吸热q锰氧化物分解 q锰氧化物分解=Mn%10007366.02 =0.17%10007366.02 = 12522.33kJ 3) 硅氧化物分解吸热q硅氧化物分解 q硅氧化物分解=Si%100031102.37=0.7%100031102.37 =217716.59 kJ4） 磷酸盐分解吸热q磷酸盐分解 q磷酸盐分解=P%100035782.6 = 0.09%100035782.6 = 32204.34 kJ 故 q氧化物分解= q铁氧化物分解+ q锰氧化物分解+ q硅氧化物分解+ q磷酸盐分解=7088444.43kJ 2. 脱硫吸热q脱硫 q脱硫=GS渣8359.05 = 4.918359.05 = 41042.94 kJ 3. 碳酸盐分解吸热q碳酸盐分解溶剂中CaCO3分解出CO2的量为： VCO2钙=G熔CaO%熔=5.353.12%= 1.13 m3 由于VCO2分VCO2钙，则CaO不全以CaCO3的行式存在。则 q碳酸盐分解=VCO2分4048 = 1.174048 =9303.17 kJ4. 水分分解吸热q水分 q水分=(V 风+G煤H2O%煤)13454.1=（1253.131.5%1380.0241）13454.1 =234924.41 kJ5. 炉料游离水蒸发吸热q汽 q汽= G焦H2O%焦2682 = 3904%2682 = 41839.2 kJ6. 铁水带走的热量q铁水 q铁水=10001173 =1173000 kJ 7. 炉渣带走的热量q渣 q渣=G渣1760 =325.181760= 572316.8 kJ 8. 喷吹物分解吸热q喷分 q喷分=G煤1048 = 1381048 = 144624 kJ9. 炉顶煤气带走的热量q煤气 从常温到200之间，各种气体的平均比热容cPkJ/(m3)如下： N2 CO2 CO H2 CH4 H2O汽 1.284 1.777 1.284 1.278 1.610 1.605 1) 干煤气带走的热量为： q煤气干=(1.284VN2+1.777VCO2+1.284VCO+1.278VH2+1.610VCH4)200 =(1.284979.22+1.777333.42+1.284401.6+1.27842.85+1.6109.92 )200 =487238.74 kJ2) 气中水汽带走的热量为：q水=1.065GH2O(200100) =1.06551.4100 =10266.29 kJ故 q煤气= q煤气干+ q水=497505.03 kJ 10. 炉尘带走的热量q尘 q尘=G尘0.7542200 =200.7542200 = 3009.6 kJ 故 q支=q氧化物分解+q脱硫+q碳酸盐分解+q水分+q汽+q铁水+q渣+q喷分+q煤气+ q尘=9806009.58 kJ 11. 冷却水带走及炉壳散发热损失为： q损失=q收q支=10643996.759806009.58= 837987.17 kJ233热平衡表的编制 热平衡表 热收入 kJ % 热支出 kJ %碳氧化放热 8001544.84 75.17氧化物分解7088444.43 66.60热风带的热 2065337.38 19.40 脱硫 41042.94 0.39氢氧化放热 421922.88 4.25碳酸盐分解9303.17 0.09甲烷生成热 33370.6 0.31 水分分解 234924.41 2.21成渣热 3220.99 0.03游离水蒸发 41839.2 0.39物料物理热88600.06 0.84 铁水带热 1173000 11.02 总计10643996.75 100 炉渣带热 57231.68 5.38喷吹物分解 111624 1.36 煤气带热 497905.03 4.67 炉尘带热 3009.6 0.03 热损失 837987.17 7.86 总计10643996.75 100热量利用系数KT KT=总热量收入(煤气带走的热热损失)= 100%(4.07 + 7.86) = 87.47% 碳素利用系数KCKC=100%=100%=60.60%第三章 高炉本体设计3.1 炉型计算：(1) 确定年工作日：取355天日产量P总=170104/355=4789.7t(2)定容积：要设计2座高炉利用系数 v=2.1t/（m3d）高炉日产量：P=P总/2=2394t高炉容积：Vu=P/v=2394/2.1=1140m3 (3）炉缸尺寸：1）炉缸直径：选定冶炼强度 I=1.03t/(m3d)燃烧强度 i燃=1.05t/(m2h),则 d=0.23 (IVu/I燃)1/2=0.23(1.031140/1.05)1/2=7.69m取 d=7.7m校核 Vu/A 合理2）炉缸高度渣口高度 hz=1.27bP/(Nc铁d2)=1.271.202394/(100.557.17.72)=1.58 取hz =1.6m风口高度 hf=hz/k=1.6/0.56=2.86 取hf =2.9m风口数目 n=2(d+2)=2(7.7+2)=19.4 取n=20个风口结构尺寸选取 a=0.4m则炉缸高度 h1=hf+a=2.9+0.4=3.3m(4)死铁层厚度：选取 h0=1.0m(5)炉腰直径、炉腹角、炉腹高度：选取 D/d=1.15则 D=1.157.7=8.85 取D=8.85m选取 =80则 h2=(D-d)/2tg=(8.85-7.7)/2tg80=3.26 取h2=3.3m校核tg=2h2/(D-d)=23.3/(8.85-7.7)=5.74 =80612(6)炉喉直径、炉喉高度：选取 d1/D=0.68则 d1=0.688.85=6.018 取d1=6 m选取 h5=2.0m(7)炉身角、炉身高度、炉腰高度：选取 =84.4则 h4=(D-d)/2tg=(8.85-6)/2tg84.4=14.53 取h4=14.5m校核 tg=2h4/(D-d1)=214.5/ (8.85-6)=10.18 取=841854选取 Hu/D=2.84则 Hu=2.848.85=25.13 取Hu=25.1m求得 h3=Hu-h1-h2-h4-h5=25.1-3.3-3.3-14.5-2=2m(8)校核炉容：炉缸体积 V1=/4dh1=/47.723.3=153.59m炉腹体积 V2=/12h2(D+Dd+d)=/123.3(8.852+8.857.7+7.7)=177.67m炉腰体积 V3=/4Dh3=/48.852=122.971m炉身体积 V4=/12h4(D+Dd1+d1)=/1214.5(8.852+8.856+6 2)=635.23m炉喉体积 V5=/4d1h5=/462=56.52m高炉容 Vu=V1+V2+V3+V4+V5=153.59+177.67+122.97+635.23+56.52=1145.98m误差V=(Vu-Vu)/ Vu=(1145.98-1140)/1140=0.52%1% 炉型设计合理，符合要求3.2炉衬设计（1）炉底：采用全炭砖炉底，炭砖砌筑在水冷管的炭捣层上。共砌六层，炭砖两端的短缝用薄缝连接，各列砖砌缝不大于1.5mm，两侧的长缝用厚缝连接，砖缝为3545mm,相邻两行炭砖必须错缝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。（2）炉缸：采用炭砖炉缸，以薄缝连接，（3）炉腹：一层高铝砖，厚345mm（4）炉腰：过度式，230+345高铝砖（5）炉身：冷却模块（6）炉喉：炉喉钢砖3.3冷却设备3.3.1冷却设备的作用高炉冷却设备是高炉炉体结构的重要组成部分，对炉体寿命可起道如下作用：（1） 保护炉壳（2） 对耐火材料的冷却与支撑（3） 维持合理的操作炉型（4） 促成炉衬内表面形成渣皮，代替炉衬，延长炉衬寿命3.3.2冷却介质采用水冷却，因为其热容量大，来源广，价格低廉3.3.3各部位冷却设备选择设计1 炉底侧面和炉缸：本设计中炉底和炉缸部位采用光面冷却壁。砌体与冷却壁之间有100缝隙，填以碳素料。光面冷却壁壁厚100mm，同段冷却壁间垂直缝20mm,上下段间水平缝30mm，两段垂直缝应相互错开。光面冷却壁与炉壳间留20mm缝隙，用稀泥浆填满，与砖衬间留缝100-150mm，填以碳素料。风口冷却壁块数为风口数目的两倍。渣口周围上下段各两块，由四块冷却壁组成。2 炉腹、炉腰炉腹、炉腰采用镶砖冷却壁。镶砖的目的在于易结渣皮，代替炉衬工作。镶砖冷却壁包括镶砖在内厚350mm，高度小于3000 mm，。镶砖冷却壁紧靠炉衬安装。3炉身： 本设计炉身采用炉身冷却模块技术，该结构降低了炉身造价，缩短大修时间，高炉大修即形成操作炉型，有利高炉顺行，同时由于炉衬减薄，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。4. 炉顶：采用喷水冷却 。3.3.4冷却设备的工作制度（1）水的消耗量：高炉冷却水消耗量决定于炉体热负荷。大型高炉炉体总热负荷计算经验公式如下： Q=0.12f+0.0045VuQ 炉体热负荷，106kJ/h； f 高炉风口数，个； Vu 高炉有效容积，m3。Q = 0.1220+0.00451140 = 7.53106kJ/h而炉体总的热负荷与炉体总的冷却水用量之间的关系如下： Q = MC(tto)103Q 炉体热负荷，kJ/h； M 炉体总的冷却水用量，t/h；C 冷却水比热，kJ/(kg ) to，t冷却水进、出水温度，。本设计要求冷却水进水温度小于35，出水温度5060，各部分允许进出水温度差为：炉身上部12，炉身下部12，炉腰10，炉腹10，风口带5，炉缸3，风、渣口大套5，风、渣口二套5。 平均进、出水温差为10，冷却水的比热为4.18 kJ/(kg )。 M = = = 180 t /h本设计高炉总的冷却水用量为180 t/h 。（2） 高炉供水水压的确定本设计炉体给水压力：供水主管0.38Mpa，炉体中部0.22Mpa，炉体上部0.16Mpa。3.3.5高炉给排水系统 工业流程是：水源水泵供水主管滤水器各层给水围管配水器冷却设备及喷水管环形排水槽、排水箱排水管集水池。3.3.6高炉冷却系统采用软水密闭循环冷却系统，其特点有（1） 工作稳定可靠（2） 冷却效果好（3） 节水（4） 电能耗量低3.4 高炉送风管路3.5高炉钢结构高炉钢结构包括炉壳、炉体框架、炉顶框架、平台和梯子等3.5.1 高炉本体钢结构采用炉体框架式，由4根支柱连接成框架，下部固定在高炉基础上，顶端则支撑炉顶平台。3.5.2炉壳炉壳是高炉的外壳，计算公式 ， 其值如下：炉顶封板与炉喉 5055 3.6炉身 2.0炉身下弦带 2.2炉腰、炉腹、炉缸、炉底 2.7炉缸、炉底3.0 有上所述，高炉各部为炉壳厚度： 炉顶封板与炉喉： = 31 mm； 炉身： = 25 mm ； 炉腰： = 30 mm ； 炉腹： = 30 mm ； 炉缸： = 33 mm ； 炉底： = 33 mm3.5.3炉体框架：有四根支柱组成，上至炉顶平台，下至高炉基础，与高炉中心成对称布置，在风口平台以上部分采用钢结构，风口平台以下采用钢筋混凝土结构。3.6高炉基础 高炉基础是高炉下部的承重机构，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。3.6.1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。3.6.2 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。基墩的作用是隔热和调节铁口标高。基墩用耐热混凝土作成。基墩的形状为圆柱形体，直径尺寸与炉底相适应，并要求高度一般为2.53.0 m，本设计为2.5m 。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40m。基座表面为带坡度的水泥沙浆层，以便于排出积水。地表面积按下式计算。其中：P -总载荷，K-安全系数， S允 -地基土质允许承载能力。 第四章 原料供应系统41 贮矿槽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： 4.1.1矿槽设计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：V矿=2850/10 = 285m 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 m。高度为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 75m2 块矿槽 100m2412 焦槽设计1本设计中设四个焦槽。每个焦槽容积为： 718/4=199.5m， 取 V焦=200m2另备一个100 m碎焦槽。42 槽上、槽下设备及参数的确定 421 槽上设备 目前，槽上设备有火车上料和皮带上料两种，本设计采用皮带上料422 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。焦碳称量漏斗：安装在贮焦槽下面，用来称量经筛分的焦碳，之后将焦碳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。43 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2m/s，皮带水平投影长度为258m，输送量2000t/h。宽度选择如下：B= m,式中 B胶带机宽度，mQ胶带输送量，t K断面系数，K=320 v输送带速度，取V=2m/s 物料堆比重，1.6 t/m3 Ka倾角系数，Ka=0.92 速度系数，=1.0 代入数据，则 B=1.46m 取 B = 1.5 m2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。第五章 炉顶装料设备本设计采用并罐式无料钟炉顶旋转溜槽布料。51 炉顶基本结构：并罐式无料钟炉顶主要由受料漏斗、贮料罐、中心炉喉、气密箱、布料溜槽、密封阀及卸料阀等部分组成。受料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。贮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800mm，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、行星减速箱及电器控制等。布料溜槽是一个半圆形的槽体，壳体用铸钢作成，槽壁为抗磨主刚铸钢衬板，衬板表面堆焊硬质合金，料槽作成锥形。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。52 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。53 基本参数的计算 排料口的周边长度 L = (+ D) m 排料口的流通面积 F =（） m2 排料口的水力半径 Ra = m下料速度 v = sin m/s排料率 = vF m3/s 每次布料时间 t = s每次布料层数 N =其中 D 排料口直径，m ； g 重力加速度，98m/s2 ; 原料的流动系数，一般在0612之间，焦碳取小值，矿物取大值； 出口料流的轴心线与水平面之间的夹角，本设计取50； V 料罐有效容积，m3； n 布料器转速，r/min。 无料钟炉顶基本参数计算表高炉容