高炉车间设计

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 / m 3d。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 YQ Y /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。IQ K /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 TFe Fe2O3 FeO S MnO P SiO2 Al2O3 CaO MgO CO2 H2O 烧结 56.3 69.31 9.96 0.06 0.36 0.11 5.58 2.01 9.5 2.91 0.2 100球团 62.78 70.52 17.2 0.058 0.042 8.7 0.73 1.74 1.01 100澳矿 65.02 92.41 0.43 0.03 0.13 0.16 2.47 1.5 0.02 0.28 0.33 2.24 100石灰石 1.36 1.4 53.12 0.6 43.52炉尘 48.6 56 12 0.11 1.5 0.12 15.5 1.45 4.66 0.95 1.71 C=6.2 100焦炭成分（%）固定碳 灰分（12.17） 挥发分（0.9） 有机物（1.30）C SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 CO2 CO CH4 H2 N2 H2 N2 SH2O TFe TS85.63 5.65 4.83 0.76 0.12 0.75 0.05 0.01 0.33 0.33 0.03 0.06 0.15 0.4 0.4 0.5 100 4.0 0.62 0.52煤粉成分（%）固定碳 灰分（14.96） 有机物及挥发分（10.43） H2O TFe TSC SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO H2 O2 H2O N2 S74.61 7.19 5.94 0.49 0.24 1.10 4.46 4.15 0.81 0.43 0.58100 1.6 0.86 0.58212 预定铁水成分Fe Si Mn S P C94.92 0.70 0.17 0.02 0.09 4.10213 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=75：10：15214 各元素分配表Fe Mn P S生铁 0.997 0.55 100炉渣 0.003 0.45 0煤气 0 0 0 0.05215 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= =Fekemjchzaet%15602.16275.0%53.0 984.06.38934897.24.9 =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= lSiORlCaRchimeijSiOki 22222 lilaja)(0136.532.0 1.2860715.20798469.3054.162 . 4.77.=5.3Kg式中：Ql熔剂的需要量 千克/吨铁 R炉渣碱度（SiO 2）k矿石带入的 SiO2 千克/吨铁（SiO 2）j焦炭带入的 SiO2 千克/吨铁（SiO 2）me煤粉带入的 SiO2 千克/吨铁（SiO 2）Si 还原硅消耗的 SiO2 千克/吨铁（SiO 2）ch炉尘带走的 SiO2 千克/吨铁（SiO 2）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 1652 2 1686石灰石 5.3 1 5.35焦炭 374 1 4.0 394煤粉 136 1 1.6 140总计 2167.3 2225.35216 渣量和炉渣成分的计算1炉渣中 S 的量 GS 渣 原燃料带入的总硫量：GS=16520.00162+3900.960.0052+1380.9840.0058=5.40 kg 进入生铁的硫量： GS 生铁 = 0.2kg 进入煤气的硫量： GS 煤气 = 5.405% = 0.27 kg 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 kg2、炉渣中 FeO 的量 GFeO 渣 ： GFeO 渣 =949.2 = 3.67 kg97.035623、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 kg5、炉渣中 CaO 的量 GCaO 渣 ：GCaO 渣 =16520.073+3900.960.0076+1380.9840.0049200.0466 =123.186、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 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S R 公斤 98.72 53.62 123.18 38.74 2.34 3.67 4.91 325.18% 30.36 16.49 37.88 11.91 0.72 1.13 1.51 100.001.1217 生铁成分的校对P：(1652 0.01%+3900.01%0.96 -200.12%)1426/1000=0.1%S：0.02% Si：0.70%Mn： /1000=0.18%)71534.2(C ： (100-94.92-0.1-0.02-0.7-0.18)/100=4.08% 生铁成分表（%）Fe Si Mn S P C94.92 0.7 0.18 0.02 0.1 4.0822 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 kg3) 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 = kg89.6201847518.405612.9 风口前燃烧消耗的碳量为 ：GC 燃 =GC 总 G C 生铁 G CCH4G C 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= 0.21382) GC 燃 燃烧需要氧的体积为： 由 CO2得 386.714.8.912 mVO3) 煤粉中的氧的体积为：VO2 煤 = 394.2%15.48.9134) 鼓风提供的氧的体积为：VO2 风 =VO2V O2 煤 =271.863.94 = 267.92 m3故 V 风 = =1253.13Nm32138.09673/28.14.20.9870kg空 气kgW168.3125空 气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 = 12. 376.91235m2) 焦碳挥发分中 CH4 的量：VCH4 焦 =G 焦 CH4%焦 = 16. 316.042%03.963故 2.07.94 mCH2. 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 m 32) 焦炭挥发分中的氢量为：VH2 焦 =G 焦 H2%挥发分 =4.327.19.0.6.374Nm）（3) 煤挥发分解产生的氢量为：VH2 煤 =G 煤 H2%挥发分 =4. 39.6824.0.1384) 入炉氢的总产生量为： 34.19.6.7.92 NmH5) 氢气发生还原反应消耗的氢量为 ：VH2 还 =VH2 总 hH2= 38.41%09.14Nm6) 生成 CH4 消耗的氢量为 ：VH2 烷 =2VCH4= 3.2.进入煤气的氢气体积：V H2= m385.42.1984103. CO2 的体积 VCO2。 1) 由 生成的 CO2：23COFe306.14.)78.0165(2 还2) 由 生成的 CO2：2e32 02.16754.).94.8145.0(.9 mVCO 还3) 生成的 CO2：23a317.45.02 mCO分4) 焦炭挥发份中 CO2 量为：36.0403.72VCO挥5）混合矿分解的 CO2 354.128.15mVCO矿进入煤气的 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 = m3124. 72.541.8.92) 直接还原生成的 CO 的量为：VCO 直 =GC 直 = m3124. 6.1824.39.83) 焦炭挥发份中的 CO 的量为：VCO 挥 =G 焦 CO%挥 = 284. 3.28403.74) 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 m 35. 氮气的体积 VN2：1) 鼓风带入的 N2 的量：VN2 风 =V 风 (1)N 2%风 = m310.97.)013.(.12532) 焦炭挥发份带入的 N2 的量：VN2 焦 =G 焦 N2%焦挥发 =84. 365.128405.37m3) 煤粉挥发份带入的 N2 的量：VN2 煤 = G 煤 N2%煤挥发 = 84. 47.028043.13 氮气总体积 VN2=979.22m3煤气总体积 V 总 =1767.01 m3煤气成分表CH4 CO N2 H2 CO2 总体积3m9.92 401.6 979.22 333.42 42.85 1767.01% 0.56 22.73 55.42 18.87 2.42 100煤气重度： 3/5.14.2187.042.05893.0286.0mkg 煤 气煤气的重量： kgW6.31.76.煤 气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 =4.218kg59.32184.（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 1652 43.60 铁水 1000 26.44石灰石 5.3 0.14 炉尘 20 0.53焦炭 390 10.29 水分 51.4 1.36煤粉 138 3.64 炉渣 325.18 8.60鼓风 1604 42.33 煤气 2385.46 63.07总计 3789.3 100 3782.04 100误差校核 %19.03.78942因为 ，所以计算合理。1.023 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=329.62Nm3kJqCO85.90423 2.346.216.9.41 氧 化2）碳素氧化为 CO 放出的热 qCO：碳素氧化产生 CO 的体积3.9.26401mVVCOCO 挥 发煤 气氧 化kJVqCO 9.207386.984.2136.9804.21氧 化kJqCO522. 鼓风带入的热量 q 风kJQVVq38.20657 26.03%.12531.64%).11() 水 汽风空 气风风风 3. 氢氧化为水放热 qH2OkJGOH 8.451920.1359.0.13422 还4. 甲烷生成热 qCH4kJVqCH 60.375.409.2169.5.470.21644 碳5. 成渣热 q 渣kJMgOaG9.320.1%)6.012.53(. 熔熔渣6. 炉料物理热 q 物理热kJ06.8674.5874. 矿物 理 热热量总收入 75.13942 物 理 热渣风总 qqqCHOC232 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：FeO%25.943.015.%2.71.096.75.0 考虑到原料中有 20%的 以硅酸铁形式存在，其余以 形FeO32OFe式存在，因此：kJGFeO 56.025.91620矿矿硅GFeO 磁 = G 矿 FeO%矿 G FeO 硅 = 16529.25%30.56=122.25 kJ GFe2O3 磁 =GFeO 磁 = 122.25 =271.67 kJ77Fe2O3 的含量为：%90.7241.95.0%2.1.0.6975.0 GFe2O3 游 = G 矿 Fe2O3%矿 G Fe2O3 磁 =165279.20%271.67 =932.64 kJGFe3O4= GFeO 磁 + GFe2O3 磁 =122.25+271.67 = 224.59 kJqFeO 硅 = GFeO 硅 4078.25=30.564078.25 = 124631.32 kJqFe3O4= GFe3O44803.33=393.924803.33 = 1892127.75KjqFe2O3 游 = GFe2O3 游 5156.59=932.645156.59 = 4809242.10kJq 铁氧化物分解 = qFeO 硅 + qFe3O4+ qFe2O3 游 =6826001.17 kJ2) 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= 12522.33kJ3) 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=7088444.43kJ2. 脱硫吸热 q 脱硫q 脱硫 =GS 渣 8359.05 = 4.918359.05 = 41042.94 kJ3. 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 m3564.564.2由于 VCO2 分 V CO2 钙 ，则 CaO 不全以 CaCO3 的行式存在。则 q 碳酸盐分解 =VCO2 分 4048 = 1.17 40484.24.2=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%4.181380.0241）13454.14.218=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 kJ7. 炉渣带走的热量 q 渣q 渣 =G 渣 1760 =325.181760= 572316.8 kJ8. 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：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) =1.06551.4 100184.2184.2N2 CO2 CO H2 CH4 H2O 汽1.284 1.777 1.284 1.278 1.610 1.605 =10266.29 kJ故 q 煤气 = q 煤气干 + q 水 =497505.03 kJ10. 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 kJ11. 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 KTKT=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%烧 放 热除 进 入 生 铁 的 碳 全 部 燃碳 素 氧 化 热= 100%=60.60%2.346)8.06.45(1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/（m 3d）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 V u/A 49.27.410合理2）炉缸高度渣口高度 hz=1.27bP/(Nc 铁 d2)=1.271.202394/(100.557.17.7 2)=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=2 h2/(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=/4dh 1=/47.7 23.3=153.59m炉腹体积 V2=/12h 2(D+Dd+d)=/123.3(8.85 2+8.857.7+7.7)=177.67m炉腰体积 V3=/4Dh 3=/48.852=122.971m炉身体积 V4=/12h 4(D+Dd1+d1)=/1214.5(8.85 2+8.856+6 2)=635.23m炉喉体积 V5=/4d 1h5=/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%55 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 ， 250C便 有 开 裂 ， 400 时 失 去 强 度 ， 钢 筋 混 凝 土 700 时 失 去 强 度 。 过CC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 。允KSA第四章 原料供应系统4 1 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 ：3504.5. mVu矿 槽7981.07.焦 槽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。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 火 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。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 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,vKQa360式中 B胶带机宽度，mQ胶带输送量，tK断面系数，K=320v输送带速度，取 V=2m/s物料堆比重，1.6 t/m 3Ka倾角系数，K a=0.92 速度系数， =1.0代入数据，则B= =1.46m2*6.109.*32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) m214.3D 排料口的流通面积 F =（ ） m28*14.3D排料口的水力半径 Ra = mL下料速度 v = sin m/sgRa2.3排料率 = vF m 3/s 每次布料时间 t = sV每次布料层数 N = 60nt其中 D 排料口直径，m ； g 重力加速度，98m/s 2 ; 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，m 3； n 布料器转速，r/min。无料钟炉顶基本参数计算表高炉容积 D L F Ra v1140 2.06 0.25 0.12 =0.6 时 0.900.80 =1.0 时 1.50 V t n N=0.6 时 0.23=1.5 时 0.3720 88.5538 11.87.1第六章 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。6 1 高 炉 鼓 风 机 的 选 择611 高炉入炉风量V 0 = 2201.625 m3 min4*Viu14027*3.Vu 高炉有效容积；V 每吨干焦消耗标态风量，2700m 3 t；i 高炉冶炼强度，取 1.03tm 3d；V0 标态入炉风量，m 3 min612 鼓风机风量V （R）V 0 =(1+10)2201.625=2421.79m 3 minV鼓风机出口标态风量，m 3 minR送风系统漏风系数，对大型高炉为 10613 高炉鼓风压力1. 高炉炉顶压力：Pt1.5 10 5 Pa=0.15 MPa2. 高炉料柱阻力损失：P ls1.410 5 Pa0.14MPa3. 高炉送风系统阻力损失：P FS 210 40.02MPa则 鼓风机出口风压：P= Pt+P ls+P FS=0.15+0.14+0.02=0.31 Mpa6.14 鼓风机的选择1. 对鼓风机出口风量的修正风量修正系数：K0.92，实供风量：VVK2421.790.92=2636m 3 min2. 对风机出口风压的确定风压修正系数 K=1.04出口风压：P= P/ K=0.31/1.04=0.3 MPa3. 风机选择风机型号 风 量 风 压转 速 功 率传动方式K-3250-41-1 3250m3/min 0.3 MPa 2500-3400 r/min12000 Kw汽动此风机为离心式风机，二座高炉装三座，一台备用6 2 热 风 炉6 2 1 热 风 炉 座 数 的 确 定本 设 计 每 座 高 炉 配 备 3 座 热 风 炉 。6 2 2 热 风 炉 工 艺 布 置 本 设 计 的 3 座 热 风 炉 采 用 一 字 型 排 列 。6 2 3 热 风 炉 型 式 的 确 定本 设 计 采 用 改 进 型 内 燃 式 热 风 炉 。6 2 4 热 风 炉 主 要 尺 寸 的 计 算高 炉 容 积 为 1140m3，配 备 3 座 改 进 型 内 燃 式 热 风 炉 。1.