【正文】 爐殼，在爐殼和耐火材料之間有冷卻設(shè)備。望各位給予指正。高效率、高質(zhì)量、高壽命、低能耗、低污染 —— 是本次設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。雖然現(xiàn)在高爐并不是以后煉鋼的發(fā)展趨勢(shì)，但高爐冶金是獲得生鐵的重要手段。 （ 2020 屆） 專(zhuān) 科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題 目 名 稱(chēng)： 根據(jù)婁底地區(qū)，設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn) 量為 480萬(wàn)噸的高爐煉鐵車(chē)間 學(xué) 院（部）： 冶金工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 冶金技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 胡攀 班 級(jí)： 冶金 092 學(xué)號(hào) 09395920203 指導(dǎo)教師姓名： 王建麗 職稱(chēng) 講師 最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 前 言 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)婁底地區(qū)設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 480 萬(wàn)噸的高爐煉鐵車(chē)間， 該地區(qū)礦藏豐富，水資源充沛，交通發(fā)達(dá)，設(shè)計(jì)煉鐵車(chē)間比較合理。它是以鐵礦石是為原料，焦炭煤粉作為燃料和還原劑，在高爐內(nèi)通過(guò) 燃料燃燒，氧化物中鐵元素的還原以及非鐵氧化物造渣等一系列復(fù)雜的 物理化學(xué)過(guò)程。 在本次設(shè)計(jì)中翻閱了大量的參考文獻(xiàn)，相當(dāng)于又系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了一遍高爐的有關(guān)知識(shí)，是對(duì)高爐發(fā)展的新的具體認(rèn)識(shí)和總結(jié)，是本人三年專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的一個(gè)促進(jìn)過(guò)程。 目 錄 第一章 緒 論 ???????? ??????????????? 1 高爐煉鐵 任務(wù) 及工藝流程 ??????????????? 1 高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) ???????????????? 2 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想 ????????????????? 2 廠址及建廠條件論證 ????????????????? 3 第二章 煉鐵工藝計(jì)算 ???????????????????? 4 配料計(jì)算 ?????????????????? ???? 4 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石需要量 ?????????????? 6 渣量及爐渣成分計(jì)算 ????????????????? 6 物料平衡計(jì)算 ???????????????????? 7 熱平衡計(jì)算 ????????????????????? 8 第三章 高爐本體 ?????????????????????? 14 高爐爐型 ?????????????????????? 14 高爐爐襯 ?????????????????????? 16 爐體冷卻方式 ???????????????????? 16 冷卻系統(tǒng) ?????????????????????? 19 高爐鋼結(jié)構(gòu)及高爐基礎(chǔ) ???????????????? 20 第四章 爐頂裝料系統(tǒng) ??????????????????? 23 串 罐式無(wú)鐘爐頂裝料設(shè)備 ??????????????? 23 串罐式無(wú)鐘爐頂?shù)奶攸c(diǎn) ??????????????? ? 25 第五章 供料系統(tǒng) ?????????????????????? 26 高爐供料系統(tǒng) ????????????? ??????? 26 儲(chǔ)礦（焦）槽及其主要設(shè)備 ?????????????? 27 槽下運(yùn)輸及爐料稱(chēng)量 ???????????? ???? 30 第六章 送風(fēng)系統(tǒng) ?????????????????????? 31 鼓風(fēng) 機(jī)的選擇 ???????????????????? 31 熱風(fēng)爐 設(shè)計(jì) ???????????????????? ? 32 熱風(fēng)爐常用耐火材料 ????????????????? 34 燃燒器及送風(fēng)制度的選擇 ??????????????? 34 熱風(fēng)爐主要管道直徑的 選定 ?????????????? 35 第七章 渣鐵處理系統(tǒng) ???????????????????? 36 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵 場(chǎng) ?????????????????? 36 爐前設(shè)備 ?????????????????????? 37 爐渣處理 ?????????????????????? 39 第八章 煤氣除塵系統(tǒng) ??????????????????? 41 第九章 噴吹 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ??????????????????? 42 主要設(shè)備 ?????????????????????? 43 噴煤 車(chē)間 設(shè)備 ????????? ??????????? 43 第十章 車(chē)間布置形式 高爐 車(chē)間 平面 布置 ????????????????? 46 結(jié)束語(yǔ) ?????????????????????? ????? 48 主要參考文獻(xiàn) ?????????????????? ????? 49 1 緒論 高爐煉鐵的任務(wù)及工藝流程 高爐煉鐵的任務(wù)是用還原劑（焦炭、煤粉）在高溫下將鐵礦石或 含鐵原料還原成液態(tài)生鐵的過(guò)程。要完成高爐煉鐵生產(chǎn)，除高爐本體外，還必須有其他附屬的配合 ，其工藝流程如圖 11所示。 （ 4）渣鐵處理系統(tǒng) 包括出鐵場(chǎng)、開(kāi)鐵口機(jī)、爐前吊車(chē)、鐵水罐車(chē)及水沖渣設(shè)備等，其任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)上優(yōu)先，工藝上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。位于省 湖南 中部。如礦石中其他物質(zhì)（如堿金屬化合物）未做化驗(yàn)分析，所以常規(guī)分析組分之和（包括燒損等）不等于 100%，則可補(bǔ)加一個(gè)其他項(xiàng)，使總和等于 100%。 m3) 燃燒強(qiáng)度 (d 5 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石需要量 （ 1）燃料帶入的鐵量： 進(jìn)入爐塵的焦炭量 =G 塵 C 塵 /C 焦 =20 ／ = kg %為爐塵中炭的燒損量。通過(guò)熱平衡計(jì)算可以了解冶煉過(guò)程的能量利用情況，找出改善熱量利用焦比的途徑，指導(dǎo)高爐生產(chǎn)。 故 QC= QCO2＋ QCO=＋ = kJ （ 2）鼓風(fēng)帶入的熱量 Q 風(fēng) Q 風(fēng) =（ V 風(fēng) － V 風(fēng) Φ ） Q 空氣 ＋ V 風(fēng) Φ Q 水汽 =﹙ 1－ ％﹚ ＋ ％ = kJ 式中 Q 空氣 —— 在 1250℃ 下空氣的熱容量，其值為 kJ/kg； Q 水汽 —— 在 1250℃ 下空氣的熱容量，其值為 kJ/kg?！?)。 2） 錳氧化物分解吸熱 Q 錳氧分 =％ 1000 = kJ 式中 —— 由 MnO 分解產(chǎn)生 1kg 錳吸收的熱量， kJ。 1kg 硫的平均耗熱 = ／ ＋ 1／ = kJ Q 脫硫 = = kJ （ 3）爐料游離水蒸發(fā)吸熱 Q 汽 =G 焦 H2O 2862= 4％ 2862= kJ 式中 2862—— 1kg 水由 0℃ 變?yōu)?100℃ 水汽吸熱， kJ。 （ 7）爐頂煤氣帶走的熱量 Q 煤氣 從常溫到 200℃ 之間，各氣體平均比熱容數(shù)據(jù)見(jiàn)表 210?！?)。 13 3 高爐本體 高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻設(shè)備以及高爐爐型設(shè)計(jì)等。高爐冶煉的實(shí)質(zhì)是上升的煤氣流和下降的爐料之間進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的過(guò)程，因此必須提供燃料燃燒的空間，提供高溫煤氣流與爐料進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的空間。 （ 1） 確定年工作日： 年工作日： 365 95％ =347 日產(chǎn)量 P=4800000／ 347=13833 t 每座高爐日產(chǎn)生鐵 P=13833／ 3=4611 t （ 2） 確定高爐容積： 選取高爐利用系數(shù) η V= t/(m3 ，則 a n2 a n2 02 ??? ?? ?dDh m 取 h2= m (5) 爐喉直徑、爐喉高度 選取 d1/D=, 則 d1== = m 取 d1= m 選取 h5= m (6) 爐身角、爐身高度、爐腰高度 選取 β =84176。加深死鐵層深度，是抑制爐缸“象腳狀”異常侵蝕的有效措施。適當(dāng)加高爐缸高度，不僅有利于煤粉在風(fēng)口前的燃燒，而且還可以增加爐缸容積，以滿(mǎn)足高效化生產(chǎn)條件下的渣鐵存儲(chǔ)，減少在強(qiáng)化冶煉條件下出現(xiàn)爐缸“憋風(fēng)”的可能性。這樣可以減輕出鐵時(shí)在鐵口區(qū)附近形成的鐵水渦流，延長(zhǎng)鐵口區(qū)爐缸內(nèi)襯的壽命。通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，我國(guó)大型高爐爐缸爐底內(nèi)襯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和耐火材料應(yīng)用已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。即通過(guò)控制 1150℃ 等溫線在爐缸爐底的分布，使炭磚盡量避開(kāi) 800~1100℃ 脆變溫度區(qū)間。 將兩種設(shè)計(jì) 組合在一起不失為一種合理的選擇，首鋼 1 號(hào)高爐 2536（上標(biāo)）采用熱壓炭磚 —— 陶瓷杯組合爐缸內(nèi)襯技術(shù)，至今已安全運(yùn)行 10 年，預(yù)計(jì) 高爐爐缸爐底壽命可以達(dá)到 15年。高爐銅冷卻壁具有高導(dǎo)熱、抗熱震、耐高熱流沖擊和長(zhǎng)壽命等優(yōu)越性能，越來(lái)越多的應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外大型高爐的關(guān)鍵部位，為高爐高效長(zhǎng)壽起到了重要作用。 2020 年 3 月首鋼 2 號(hào)高爐技術(shù)壁，標(biāo)志著銅冷卻有 20 余座大型高爐采用了國(guó)產(chǎn)銅冷卻壁。銅冷卻壁在首鋼、武鋼、本鋼、鞍鋼、攀鋼、湘鋼等企業(yè)的大型高爐上已經(jīng)得到了應(yīng)用。銅冷卻壁應(yīng)使用在高爐熱負(fù)荷最大的區(qū)域，即爐腹、爐腰和爐身下部，該區(qū)域是高爐異常破損嚴(yán)重且造成高爐短壽的關(guān)鍵部位，在此區(qū)域使用銅冷卻壁對(duì)于延長(zhǎng)高爐壽命具有重要作用。 20世紀(jì) 80 年代末期，我國(guó)高爐開(kāi)始采用軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)和完善，軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)已日趨完善，并成為我國(guó)大型高爐冷卻系統(tǒng)的主流發(fā)展模式。這種串聯(lián)冷卻系統(tǒng)具有占地小、投資抵、動(dòng)力消耗低的特點(diǎn)，在武鋼 1號(hào)高爐 2200（上標(biāo)）上已經(jīng)得到應(yīng)用。 我國(guó)已有數(shù)座大型高爐采用了磚壁一體化的薄壁內(nèi)襯技術(shù)。 耐火材料 高爐各個(gè)部位由于所處環(huán)境不同，選擇的耐火材料也不同。爐腹受強(qiáng)烈的熱力作用，還有料柱壓力和崩料和作料時(shí)的沖擊力，采用炭質(zhì)內(nèi)襯。 自動(dòng)檢測(cè)與控制 自動(dòng)檢測(cè)是高爐長(zhǎng)壽不可缺少的技術(shù)措施?？梢杂?jì)算得出熱 流強(qiáng)度、熱負(fù)荷等參數(shù)，而且還可以監(jiān)控冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。我國(guó)高爐已成功應(yīng)用了含鈦物料護(hù)爐技術(shù)，釩鈦礦、含鈦球團(tuán)礦等護(hù)爐劑在高爐長(zhǎng)壽實(shí)踐中都取得了很好的效果，采用風(fēng)口噴吹含鈦物料護(hù)爐是延長(zhǎng)高爐壽命的主要技術(shù)措施，但由于采用爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu) 不同，開(kāi)始護(hù)爐的時(shí)間也存在差異。微型冷卻器、冷卻壁水管再造等冷卻壁修復(fù)技術(shù)也日漸成熟。設(shè)計(jì)高爐鋼機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮的主要因素是： 1）高爐是龐大的豎爐，設(shè)備層層疊疊，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮各種設(shè)備安裝、檢修、更換的可能性；要考慮到大型設(shè)備的運(yùn)進(jìn)運(yùn)出，吊上吊下，臨時(shí)停放等可能性和方便； 2） 高爐亦是高溫高壓反應(yīng)器某些鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有高溫強(qiáng)度、耐磨性和可靠的密封性； 3）運(yùn) 動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)軌跡周?chē)?，?yīng)留下有足夠的凈空尺寸，并且要考慮到安裝允許的誤差和受力變形等因素； 4）對(duì)于支撐構(gòu)件，要認(rèn)真分析載荷條件，做強(qiáng)度計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用爐缸爐身支柱式。 （ 2） 爐殼 爐殼一般由鋼板制成，上至爐頂封板，下部坐落在高爐基礎(chǔ)之上，是不等截 面的圓筒體，它起著固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體牢固的作用，還承受著傳遞上部的載荷和高溫高壓。由于冷卻設(shè)備，爐殼需要開(kāi)孔。 表 35 高爐爐殼厚度 高爐容積 高爐結(jié)構(gòu)形式 爐底 風(fēng)口區(qū) 爐腹 爐腰 爐身下部 爐頂及爐喉 爐身及其他部分 爐體框架式 36 mm 36 mm 32 mm 30 mm 28 mm 32 mm 24 mm （ 3） 爐體框架 爐體框架由四根支柱組成，上至爐頂平臺(tái)，下至高爐基礎(chǔ)，與高爐中