第3章 高炉本体设计(1).ppt

3高炉本体设计 概念 高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型 3 1高炉炉型 3 1 1炉型的发展过程 1 无型阶段2 大腰阶段 炉腰尺寸过大的炉型 炉缸和炉喉直径小 有效高度低 而炉腰直径很大 3 近代高炉 3 1 2五段式高炉炉型 Hu 有效高度 h0 死铁层厚度 h1 炉缸高度 h2 炉腹高度 h3 炉腰高度 h4 炉身高度 h5 炉喉高度 hf 风口高度 hz 渣口高度 d 炉缸直径 D 炉腰直径 d1 炉喉直径 炉腹角 炉身角 图3 1五段式高炉内型图 1 高炉有效容积和有效高度 1 有效高度 高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离称为高炉有效高度 Hu 对于无钟炉顶为旋转溜槽最低位置的下缘到铁口中心线之间的距离 2 高炉有效容积 在有效高度范围内 炉型所包括的容积称为高炉有效容积 Vu Hu D 有效高度与炉腰直径的比值 Hu D 是表示高炉 矮胖 或 细长 的一个重要设计指标 不同炉型的高炉 其比值的范围是 巨型高炉大型高炉中型高炉小型高炉 2 02 5 3 12 9 3 53 7 4 5 高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸 炉缸的上 中 下部位分别设有风口 渣口与铁口 2 炉缸 1 炉缸直径炉缸截面燃烧强度 指每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的焦炭的数量 一般为1 0 1 25t m2 h 式中 I 冶炼強度 t m3 d燃 燃烧強度 t m2 hVu 高炉有效容积 m3d 高炉炉缸直径 m 计算得到的炉缸直径再用Vu A进行校核 不同炉容的Vu A取值为 大型高炉 22 28中型高炉 15 22小型高炉 11 15 2 渣口高度 渣口中心线与铁口中心线间距离 渣口过高 下渣量增加 对铁口的维护不利 渣口过低 易出现渣中带铁事故 从而损坏渣口 大 中型高炉渣口高度多为1 5 1 7m 也可以参照下式计算 式中 p 日产生铁量 t b 生铁产量波动系数 一般取1 2 N 昼夜出铁次数 一般2h出一次铁 r铁 铁水密度 7 1t m3 c 渣口以下炉缸容积利用系数 一般取0 55 0 60 炉容大 渣量大时取低值 d 炉缸直径 m 3 风口高度 风口中心线与铁口中心线间距离称为风口高度 hf 风口高度可参照下式计算 式中 渣口高度与风口高度之比 一般取0 5 0 6 渣量大取低值 4 风口数目 n 主要取决于炉容大小 与炉缸直径成正比 还与冶炼强度有关 风口数目可以按下式计算 中小型高炉 大型高炉 4000m3左右的巨型高炉 式中 d 炉缸直径 m 风口数目也可以根据风口中心线在炉缸圆周上的距离进行计算 S取值在1 1 1 6m之间 风口数目一般取偶数 5 风口结构尺寸 a 根据经验直接选定 一般0 35 0 5m 6 炉缸高度 炉腹在炉缸上部 呈倒截圆锥形 3 炉腹 1 炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体积的收缩 稳定下料速度 2 可使高温煤气流离开炉墙 既不烧坏炉墙又有利于渣皮的稳定 3 燃烧带产生大量高温煤气 气体体积激烈膨胀 炉腹的存在适应这一变化 作用 炉腹的结构尺寸是炉腹高度和炉腹角 炉腹高度由下式计算 炉腹角一般为79 83 过大不利于煤气分布并破坏稳定的渣皮保护层 过小则增大对炉料下降的阻力 不利于高炉顺行 炉身呈正截圆锥形 4 炉身 1 适应炉料受热后体积的膨胀 有利于减小炉料下降的摩擦阻力 避免形成料拱 2 适应煤气流冷却后体积的收缩 保证一定的煤气流速 3 炉身高度占高炉有效高度的50 60 保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的进行 作用 一般取值为81 5 85 5 之间 大高炉取小值 中小型高炉取大值 4000 5000m3高炉 角取值为81 5 左右 前苏联5580m3高炉 角取值 炉身角 炉身高度 炉腹上部的圆柱形空间为炉腰 是高炉炉型中直径最大的部位 5 炉腰 1 炉腰处恰是冶炼的软熔带 透气性变差 炉腰的存在扩大了该部位的横向空间 改善了透气条件 2 在炉型结构上 起承上启下的作用 使炉腹向炉身的过渡变得平缓 减小死角 作用 一般取值1 3m 炉容大取上限 设计时可通过调整炉腰高度修定炉容 一般炉腰直径 D 与炉缸直径 d 有一定比例关系 D d取值 大型高炉1 09 1 15中型高炉1 15 1 25小型高炉1 25 1 5 炉腰高度 h3 作用 承接炉料 稳定料面 保证炉料合理分布 炉喉直径与炉腰直径比值d1 D取值在0 64 0 73之间 炉喉呈圆柱形 6 炉喉 d1 h5 铁口中心线到炉底砌砖表面之间的距离称为死铁层厚度 7 死铁层厚度 h0 1 残留的铁水可隔绝铁水和煤气对炉底的冲刷侵蚀 保护炉底 2 热容量可使炉底温度均匀稳定 消除热应力的影响 3 稳定渣铁温度 作用 新设计高炉的死铁层厚度h0 0 2d 死铁层厚度 3 1 3炉型设计与计算 1 设计炉型 按照设计尺寸砌筑的炉型 2 操作炉型 指高炉投产后 工作一段时间 炉衬被侵蚀 高炉内型发生变化后的炉型 3 合理炉型 指冶炼效果较好 可以获得优质 低耗 高产和长寿的炉型 具有时间性和相对性 名词概念 由给定的产量确定炉容 根据建厂的冶炼条件 寻找条件相似 炉容相近 各项生产技术指标较好的合理炉型作为设计的基础 经过几次修订参数和计算 确定较为合理的炉型 目前 设计高炉多采用这种方法 1 比较法 计算法即经验数据的统计法 计算时可选定某一关系式 算出某一主要尺寸 再根据炉型中各部位尺寸间的关系式作炉型计算 最后校核炉容 修定后确定设计炉型 2 计算法 大型高炉 适应于我国50 70年代1000 2000m3高炉的基本情况 炉型为瘦长型 经验公式 中小型高炉 这两个公式基本适应于我国50 60年代中小型高炉状况 书上表3 5为我国部分高炉炉型尺寸 表3 6为国外部分高炉炉型尺寸 设计高炉时可作参考 对现代大型高炉和巨型高炉可以用书上16页式3 14 3 23计算 用这些公式计算得到的炉型 体现了近代高炉横向型发展的总趋势 高炉炉型计算 设计年产制钢生铁280万吨的高炉车间 1 确定年工作日 日产量 2 定容积 每座高炉容积 每座高炉日产量 选定高炉座数为2座 利用系数 3 炉缸尺寸 合理 校核 取 则 燃烧强度 选定冶炼强度 炉缸直径 渣口高度 取 炉缸高度 风口高度 取 风口数目 取 风口结构尺寸 选取 a 0 5m 则炉缸高度 4 死铁层厚度 选取 5 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度 则 取 选取 选取