第3章 高炉本体设计(4)

1、3.4 高炉送风管路、渣口、铁口高炉送风管路、渣口、铁口1. 作用：作用：（1）热风总管：输送热风）热风总管：输送热风（2）热风围管：将热风总管送来的热）热风围管：将热风总管送来的热风均匀地分配到各送风支管中。风均匀地分配到各送风支管中。2. 材质：材质： 均由钢板焊成，管中有耐火材料均由钢板焊成，管中有耐火材料筑成的内衬。筑成的内衬。 3.4.1 热风总管与围管热风总管与围管 热风总管与热风围管的直径相同，热风总管与热风围管的直径相同，由下式计算：由下式计算： 3. 直径的确定：直径的确定：vQd4式中：式中： d 热风总管或热风围管内径，热风总管或热风围管内径，m； Q气体实际状态下的体积

2、流量，气体实际状态下的体积流量，m3/s； v 气体实际状态下的流速，气体实际状态下的流速，m/s。一般。一般为为2535m/s 。 我国部分高炉热风围管直径表我国部分高炉热风围管直径表高高炉炉容容积积，m3 4063 2580 1513 1000 620 255 100 总总管管与与围围管管内内径径，mm 2100 1676 1522 1200 850 800 500 一一. 作用：作用： 将热风围管送来的热风通过风口将热风围管送来的热风通过风口送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷送入高炉炉缸，并且通过它向高炉喷吹煤粉。吹煤粉。 3.4.2 送风支管送风支管二二. 要求：要求：送风支管密封性好；

3、送风支管密封性好；压损小；压损小；热量损失小；热量损失小；有自动调节位移的功能。有自动调节位移的功能。 由送风支管本体、张紧装置、由送风支管本体、张紧装置、附件等组成。附件等组成。宝钢送风支管结构宝钢送风支管结构 图：图：三三. 结构：结构：宝钢送风支管结构1. 送风支管本体：送风支管本体： 由由Al管（鹅颈管）、管（鹅颈管）、A2管（流量管（流量测定管）、伸缩管、异径管（锥形管）、测定管）、伸缩管、异径管（锥形管）、弯管、直吹管等组成。弯管、直吹管等组成。（1）A1管是连接热风围管的支撑管，管是连接热风围管的支撑管，由钢板焊成，内砌耐火砖。由钢板焊成，内砌耐火砖。（2）A2管也由钢板焊成，接

4、在管也由钢板焊成，接在A1管管下面，内侧用不定形耐火材料浇注成文杜下面，内侧用不定形耐火材料浇注成文杜里氏管结构，用来测定送风量。里氏管结构，用来测定送风量。（4）异径管用来连接不同直径的管道，）异径管用来连接不同直径的管道，用以安装张紧装置。用以安装张紧装置。（5）弯管的作用是转变送风支管方向和）弯管的作用是转变送风支管方向和连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。连接直吹管，设有观察孔和下部拉杆。（3）伸缩管的作用是调节热风围管和炉）伸缩管的作用是调节热风围管和炉体因热膨胀引起的相对位移，法兰连接，体因热膨胀引起的相对位移，法兰连接，内有不定形耐火材料浇注的内衬；内有不定形耐火材料浇注的内衬；（

5、1）作用：）作用： 稳定和紧固送风支管，并使直吹管稳定和紧固送风支管，并使直吹管紧压在风口小套上。紧压在风口小套上。（2）组成：）组成：包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。包括吊杆、拉杆、松紧法兰螺栓等。2. 张紧装置：张紧装置：包括托座、起吊链钩、观察孔等。包括托座、起吊链钩、观察孔等。（1）托座固定在炉壳上，用来固定中部）托座固定在炉壳上，用来固定中部拉杆。拉杆。（2）起吊链钩用于更换风口时使弯管和）起吊链钩用于更换风口时使弯管和直吹管成振摆状运动，便于更换风口。直吹管成振摆状运动，便于更换风口。（3）观察孔用来观察风口区燃烧情况。）观察孔用来观察风口区燃烧情况。 3.送风支管附件：送风支管附

6、件： 直吹管是高炉送风支管的一部分，直吹管是高炉送风支管的一部分，尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。尾部与弯管相连，端头与风口紧密相连。1. 组成：组成： 由端头、管体、喷吹管、尾部法兰由端头、管体、喷吹管、尾部法兰和端头水冷管路五部分组成。见图和端头水冷管路五部分组成。见图 3.4.3 直吹管直吹管 直吹管结构图直吹管结构图1端头；端头；2管体；管体；3喷吹管；喷吹管；4冷却水管；冷却水管；5法兰法兰 2. 直吹管的主要技术要求：直吹管的主要技术要求： （1）要求直吹管端头与风口相接触的球面上）要求直吹管端头与风口相接触的球面上不准有缺陷和焊补。不准有缺陷和焊补。（2）必须按设计要求进行水

7、压和气密性试验。）必须按设计要求进行水压和气密性试验。（3）要求喷吹管中心线与直吹管管体中心线）要求喷吹管中心线与直吹管管体中心线的夹角符合设计要求，一般夹角为的夹角符合设计要求，一般夹角为1214左右。左右。 风口（小套）与风口中套、风口大风口（小套）与风口中套、风口大套装配在一起，加上冷却水管等其它部件，套装配在一起，加上冷却水管等其它部件，形成高炉的风口装置。形成高炉的风口装置。 3.4.4 风口装置风口装置风口装置结构示意图风口装置结构示意图1风口中套冷水管；风口中套冷水管；2风口大套密封罩；风口大套密封罩；3炉壳；炉壳；4抽气孔；抽气孔；5风口大套；风口大套；6灌泥浆孔；灌泥浆孔；7

8、风口小套冷水管；风口小套冷水管；8风口小套；风口小套；9风口小套压紧装置风口小套压紧装置 10灌泥浆孔；灌泥浆孔；11风口法兰；风口法兰；12风口中套压紧装置；风口中套压紧装置；13风口中套风口中套 2. 风口的损坏原因：风口的损坏原因：（l）熔损（）熔损（80-92%）；）； （2）开裂）开裂 （3-15%）；）；（3）磨损（）磨损（5%）。）。 又称风口小套或风口三套，是送风管又称风口小套或风口三套，是送风管路最前端的一个部件，用紫铜或青铜制造，路最前端的一个部件，用紫铜或青铜制造，空腔式结构，内通水冷却。空腔式结构，内通水冷却。1. 安装：安装： 成一定角度探出炉壁。成一定角度探出炉壁。

9、 一一. 风口风口3. 延长风口使用寿命的措施：延长风口使用寿命的措施： （1）提高紫铜纯度，以提高风口的导热）提高紫铜纯度，以提高风口的导热性能；性能；99.5%99.9%（2）改进风口结构，使用贯流式风口，）改进风口结构，使用贯流式风口，增强风口冷却效果；增强风口冷却效果；（3）提高冷却水质量和增加水速。提高冷却水质量和增加水速。（4）加强风口监测。）加强风口监测。二二. 风口中套风口中套 风口中套前端内孔的锥面与风口小风口中套前端内孔的锥面与风口小套的外锥面配合，上端的外锥面与大套套的外锥面配合，上端的外锥面与大套配合。配合。1. 作用：作用： 支承风口小套。支承风口小套。2. 材质：材

10、质：用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。 三三. 风口大套风口大套 风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形管，通水冷却。管，通水冷却。 其前端锥面与风口中套上端锥面配合，其前端锥面与风口中套上端锥面配合，上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。 风口大套的作用是支承风口中套与小风口大套的作用是支承风口中套与小套，并将其与高炉炉体相连成为一体。套，并将其与高炉炉体相连成为一体。3.4.5 渣口渣口n大中型高炉的渣口装置，一般由大套、二套、大中型高炉的渣口装置，一般由大套、二套、三套和渣口等四个部分组成。

11、小型高炉也有由三套和渣口等四个部分组成。小型高炉也有由三个水套构成的。国外部分薄壁炉缸的高炉，三个水套构成的。国外部分薄壁炉缸的高炉，其渣口也有由三个水套组成的。其渣口也有由三个水套组成的。n渣口各套的材质、结构及固定方式均与风口基渣口各套的材质、结构及固定方式均与风口基本相同，只是渣口二套和渣口小套，由于热负本相同，只是渣口二套和渣口小套，由于热负n荷不如风口大，均为空腔式结构。渣口小套内荷不如风口大，均为空腔式结构。渣口小套内直径，一般常压高炉为直径，一般常压高炉为5060mm，高压高炉，高压高炉30-35mm。3.4.6 铁口n 铁口装置主要是指铁口套。铁口套的作用是铁口装置主要是指铁口

12、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，保护铁口处的炉壳。铁口套一般用铸钢制成，并与炉壳铆接或焊接。考虑不使应力集中，铁并与炉壳铆接或焊接。考虑不使应力集中，铁门套的形状，门套的形状，般做成椭圆形，或四角大圆般做成椭圆形，或四角大圆弧半径的方形。弧半径的方形。n 铁口工作环境恶劣，长期受高温渣铁的侵蚀铁口工作环境恶劣，长期受高温渣铁的侵蚀和冲刷，一般情况下，高炉投产后不久，铁口和冲刷，一般情况下，高炉投产后不久，铁口前端砖衬即被侵蚀，在整个炉役期间，铁口区前端砖衬即被侵蚀，在整个炉役期间，铁口区域始终由泥包保护着。域始终由泥包保护着。3.5 高炉基础及钢结构高炉基础及钢结构3

13、.5.1高炉基础n高炉基础是高炉下部的承重结构，它的作用是将高炉全部荷载均匀地传递到地基。高炉基础由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分组成。n高炉基础承受的荷载有：静负荷、动负荷、热应力的作用，其中温度造成的热应力的作用最危险。高炉基础高炉基础1-冷却壁；冷却壁；2-风冷或水冷管；风冷或水冷管；3-耐火砖；耐火砖；4-炉底砖；炉底砖；5-耐热混凝土基墩；耐热混凝土基墩；6-钢筋混凝土基座钢筋混凝土基座对高炉基础的要求n(1)高炉基础应把高炉全部荷载均匀地传给地基，不允许发生沉陷和不均匀的沉陷。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，严重时不能止

14、常生产。n (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炉底冷却设施，炉底破损到一定程度后，常引起基础破坏，甚至爆炸。采用水冷炉底及耐热基墩后，可以保证高炉基础很好工作。n基墩,材料为耐热混凝土，起隔热和传力作用；断面为圆形，直径与炉底相同，高度不小于直径的1/4，一般为2.5 3.0m，设计时可以利用基墩高度调节铁口标高。上部不同半径和方向设置热电偶监测陆地温度。n基座，材质为钢筋混凝土，主要作用为传递载荷。直径与荷载和地基土质有关，基座底表面积可按下式计算:A基座底表面积，m2；P包括

15、基础质量在内的总荷载，t；K小于1的安全系数，取值视地基土质而定；s允地基土质允许的承压能力，MPa。允KsPAn基座厚度由所承受的力矩计算，结合水文地质条件及冰冻线等综合情况确定，要求在冰冻线以下，地下水线以上。n 高炉基础一般应建在s允0.2MPa的土质上。如果s允过小，基础面积将过大，厚度要增加，使得基础结构过于庞大。故对于s允0.2MPa 的地基应加以处理，视土层厚度，处理方法有夯实垫层、打桩、沉箱等。3.5.2 高炉钢结构n高炉钢结构包括炉壳、炉体框架、炉顶框架、平台和梯子等。高炉钢结构是保证高炉正常生产的重要设施。设计高炉钢结构要考虑的主要因素有:n（1）高炉是庞大的竖炉，设备层层

16、叠叠，钢结构设计必须考虑到各种设备安装、检修、吊换的可行性，要考虑到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等可能性。n（2）高炉是高温高压反应器，某些钢结构件应具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性。（3）运动装置运动轨迹周围，应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差和受力变形等因素。（4）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计算。主要荷载包括：工作中的静荷载、动荷载、事故荷载，检修、安装时的附加荷载，以及外荷载(风载、地震等)。（5）露天钢结构和扬尘点附近钢结构应避免积尘积水。（6）合理设置走梯、过桥和平台，使操作方便，安全可靠。高炉本体钢结构高炉本体钢结构a、大框架和炉缸支柱式、大框架和炉缸支柱式 b、炉缸支柱式（半自立式）、炉缸支柱式（半自立式）c、炉缸、炉身支柱式、炉缸、炉身支柱式 d、炉体框架式（大框架机构）、炉体框架式（大框架机构）e、自立式、自立式炉壳n炉壳是高炉的外壳，里面有冷却设备和炉衬，顶部有装料设备和煤气上升管，下部坐落在高炉基础上，是不等截面的圆筒体。n炉壳的主要作用是固定冷却设备、保证高炉砌砖的牢固性、承受炉内压力和起到炉体密封作用，有的还要承受炉顶荷载和起到冷却内衬作用(外部喷水冷却时)。因此，炉壳必须具有一定强度。n炉壳外形与炉衬和冷却设备配置要相适应。存在着转折点