【正文】 直吹管 33 風(fēng)口裝置 33 高爐鋼結(jié)構(gòu) 34 高爐本體鋼結(jié)構(gòu) 34 爐殼 35 爐體框架 36 爐缸爐身支柱和爐腰支圈以及支柱坐圈 36 高爐基礎(chǔ) 37 高爐基礎(chǔ)的負(fù)荷 37 對(duì)高爐基礎(chǔ)的要求 383 高爐煉鐵車間供料系統(tǒng) 39 車間的運(yùn)轉(zhuǎn) 39 貯礦槽和貯焦槽及槽下運(yùn)輸篩分稱量 40 貯礦槽與貯焦槽 40 槽下運(yùn)輸稱量 41 上料設(shè)備 414 爐頂裝料設(shè)備 42 無鐘式爐頂裝料設(shè)備 42 串罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備 42 無鐘式爐頂?shù)牟剂戏绞?43 探料裝置 445 送風(fēng)系統(tǒng) 45 高爐用鼓風(fēng)機(jī) 45 高爐冶煉對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的要求 45 高爐鼓風(fēng)機(jī)的工作原理和特性 46 高爐鼓風(fēng)機(jī)的選擇 47 熱風(fēng)爐 48 外燃式熱風(fēng)爐 48 外燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn) 496 高爐噴吹煤粉系統(tǒng) 50 煤粉的制備設(shè)備 50 高爐噴煤系統(tǒng) 50 單管路串罐噴吹系統(tǒng) 50 噴吹罐組有效容積的確定 51 煤粉噴吹的安全措施 53 制粉系統(tǒng)的安全措施 53 噴吹系統(tǒng)的安全措施 537 爐煤氣處理系統(tǒng) 54 煤氣管道 54 粗除塵裝置 54 重力除塵器除塵原理 54 精細(xì)除塵裝置 548 渣鐵處理系統(tǒng) 56 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場設(shè)計(jì) 56 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場 56 渣鐵溝和撇渣器 57 擺動(dòng)流嘴 57 爐前主要設(shè)備 58 開鐵口機(jī) 58 堵鐵口泥炮 58 爐前吊車 58 鐵水處理 58 魚雷罐車 59 鑄鐵機(jī) 59 爐渣處理設(shè)備 59 拉薩法水淬渣 59 干渣生產(chǎn) 599 能源回收利用 61 高爐爐頂余壓發(fā)電 61 熱風(fēng)爐煙道廢氣余熱回收 61參考文獻(xiàn) 62專題研究 63外文翻譯 77附錄 91致謝 94緒論 在近代國家是否發(fā)達(dá)的主要標(biāo)志是其工業(yè)化及生產(chǎn)自動(dòng)化的水平，即工業(yè)生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比重以及工業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度。鋼鐵工業(yè)為制造各種機(jī)械設(shè)備提供最基本的材料，屬于基礎(chǔ)材料工業(yè)的范疇?？v觀當(dāng)今世界各國，所有發(fā)達(dá)國家無一不是具有相當(dāng)發(fā)達(dá)的鋼鐵工業(yè)的。對(duì)于大型鋼鐵企業(yè)來說，還必須有重型機(jī)械的制造及電子工業(yè)為其服務(wù)。自古至今，與其他工業(yè)相比，鋼鐵工業(yè)相對(duì)生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、質(zhì)量好和成本低。以這些參數(shù)為基礎(chǔ)作煉鐵車間或高爐設(shè)計(jì)。例如冶煉強(qiáng)度、焦比、有效容積利用系數(shù)等。依據(jù)質(zhì)量守衡定律，投入高爐物料的質(zhì)量總和應(yīng)等于高爐排出物料的質(zhì)量總和。 成分（%）原料TFeMnPSFeOCaOMgOSiO2綜合礦爐塵石灰石原料Al2O3MnOP2O5FeSFe2O3燒損ΣH2OCO2綜合礦爐塵C=石灰石注：綜合礦=70%燒結(jié)礦+20%球團(tuán)礦+10%天然礦。m3) 綜合冶煉強(qiáng)度 (d原燃料數(shù)量kgCaOMgOSiO2Al2O3MnOS%kg%kg%kg%kg%kg%kg綜合礦焦 炭煤 粉145石灰石Σ 每噸生鐵帶入的有關(guān)物質(zhì)的量爐渣中CaO的量GCaO渣。： 渣＝爐渣中MgO的量GMgO渣。進(jìn)入渣中的鐵量為：Fe渣＝，并以FeO形式存在，故而GFeO渣＝72/56＝爐渣中S的量，GS渣。CaOSiO2Al2O3MgOΣ 校核生鐵成分生鐵含磷[P]。故 [Mn] ＝50%55/711/1000＝%生鐵含碳[C]。 校核后生鐵成分[Fe][Si][Mn][P][S][C] 物料平衡計(jì)算 風(fēng)量計(jì)算風(fēng)口前燃燒的碳量GC燃。＝rd－~＝{56/2[G焦（H2%焦揮發(fā)+H2%焦有機(jī)）+G煤H%煤+2/18（V風(fēng)162。＝－162。＝1000[Fe]%[1－rd162。＋還178?！??！?故 q支＝q氧化物分解＋q脫硫＋q碳酸鹽分解＋q水分＋q汽＋q鐵水＋q渣＋q噴＋q煤氣＋q塵 ＝＋＋＋＋＋1173000＋ 568216＋151960＋＋ ＝1冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失q損失 ＝q收－q支 ＝－ ＝ 熱平衡表。近代高爐有效容積向大型化發(fā)展。由于高爐綜合設(shè)計(jì)水平的提高，強(qiáng)化高爐爐齡已經(jīng)可望達(dá)到十年或更長。高爐問世二百多年來，隨著人們對(duì)產(chǎn)量的要求和原料燃料條件的改善，以及鼓風(fēng)能力的提高，高爐爐型也在不斷地演變和發(fā)展。歷史上曾有過將產(chǎn)量與有效高度直接聯(lián)系起來，結(jié)果設(shè)計(jì)爐型都是依產(chǎn)量大小的相似形，這顯然是不合理的；也曾有過以產(chǎn)量定爐缸截面積，在焦比一定的條件下，爐缸單位面積的燃燒強(qiáng)度，便可以確定某一合適的數(shù)值，這樣做雖然有一定的道理，但并不全面。高爐在一代冶煉過程中，其爐襯不斷侵蝕，爐型不斷發(fā)生變化，爐型變化的程度和趨勢與冶煉原料條件、操作制度有關(guān)，與爐襯結(jié)構(gòu)和耐火材料的性能有關(guān)，還與冷卻裝置及冷卻制度有關(guān)。新建廠礦高爐設(shè)計(jì)，必須分析原料燃料條件、設(shè)備條件和操作條件。m3)每座高爐日產(chǎn)量 P=／2=16152／2=8076t每座高爐容積為 Vuˊ=P/ηv=8076/2=4038 爐缸尺寸（1）爐缸直徑選定燃燒強(qiáng)度：i燃=(m2h) 冶煉強(qiáng)度：I=(d m3)則 取d=校核 合理 （2）爐缸高度由于不設(shè)渣口，數(shù)據(jù)參照寶鋼1號(hào)高爐，風(fēng)口高度hf=，風(fēng)口數(shù)取36。28162。5162。1繪制高爐爐型圖。耐火度是指耐火材料開始軟化的溫度。荷重軟化點(diǎn)能夠更確切地評(píng)價(jià)耐火材料的性能。重?zé)湛s是表示耐火材料升至高溫后產(chǎn)生裂紋可能性大小的一種尺度。爐襯設(shè)計(jì)的合理可以延長高爐壽命，并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用美國UCAR公司的熱壓炭磚和法國Savoie公司的陶瓷杯技術(shù)，將“導(dǎo)熱法”和“耐火材料法”兩種爐襯設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)合在一起，集兩者之長，以期實(shí)現(xiàn)高爐長壽的目標(biāo)。（2）易于復(fù)風(fēng)操作。美國UCAR熱壓小炭磚爐缸散熱型的優(yōu)越性：選用高熱導(dǎo)率、低滲透度和優(yōu)良抗堿侵蝕性能的炭質(zhì)材料，采用小塊熱壓成型炭磚砌筑，以減小單塊磚的溫度梯度，并使用特殊泥漿吸收溫度造成的熱應(yīng)力，熱量能順利傳遞到冷卻系統(tǒng)。爐身爐身采用耐熱混凝土鑄成的模塊而成。對(duì)耐火材料的冷卻和支撐。水的軟化，將鈉離子經(jīng)過離子交換劑與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行交換，而水中其它的陰離子沒有改變，軟化后水中的堿度未發(fā)生變化，而水中含鹽量比原來略有增加。冷卻模塊將爐身部位的爐殼沿徑向分成數(shù)塊，塊數(shù)取決于爐前的起重能力。（2）明顯降低爐身造價(jià)。爐底冷卻本設(shè)計(jì)高爐爐缸直徑較大，周圍徑向冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部位的熱量散發(fā)出去，如不進(jìn)行冷卻則爐底向下侵蝕嚴(yán)重，因此，高爐爐底中心部位要冷卻，： 水冷爐底結(jié)構(gòu)圖水冷管中心線一下埋置在爐基耐火混凝土基墩上表面中，中心線以上為碳素?fù)v固層，水冷管為φ40mm10mm，爐底中心部位水冷管間距200～300mm邊緣水冷管間距為350～500mm，水冷管兩端伸出爐殼外50～，開孔處應(yīng)避開爐殼折點(diǎn)150mm以上。 軟（純）水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)1—冷卻設(shè)備；2—膨脹罐；3—空氣冷卻器；4—循環(huán)泵；5—補(bǔ)水；6—加藥；7—充氮膨脹罐為以圓柱形密閉容器，其中充以氮?dú)?，用以提高冷卻介質(zhì)壓力，提高飽和蒸汽的溫度，進(jìn)而提高飽和蒸汽與冷卻設(shè)備內(nèi)冷卻水實(shí)際溫度之差，即提高冷卻水的欠冷度。由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)具有一定的壓力，所以冷卻介質(zhì)具有較大的欠冷度。節(jié)水。 高爐送風(fēng)管路高爐送風(fēng)管路由熱風(fēng)總管、熱風(fēng)圍管、與各風(fēng)口相連的送風(fēng)支管（包括直吹管）及風(fēng)口（包括風(fēng)口中套、風(fēng)口大套）等組成［3］。 本計(jì)算取30m/s 送風(fēng)支管送風(fēng)支管的作用是將熱風(fēng)圍管送來的熱風(fēng)通過風(fēng)口送入高爐爐缸，還可通過它向高爐噴吹燃料。熱風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)圍管、彎管傳到直吹管，通過風(fēng)口進(jìn)入高爐爐缸。風(fēng)口與風(fēng)口中套、風(fēng)口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其他部件，形成高爐的風(fēng)口設(shè)備。風(fēng)口導(dǎo)套為鑄鋼件。其特點(diǎn)：是由4根支柱連接成框架，而框架是一個(gè)與高爐本體不相連接的獨(dú)立結(jié)構(gòu)。 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)由于取消了爐缸支柱，框架離開高爐一定距離，所以風(fēng)口平臺(tái)寬敞，爐前操作方便，還有利于大修時(shí)高爐容積的擴(kuò)大。 高爐爐體各弦?guī)Х纸缡疽鈭D 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)，與高爐中心成對(duì)稱布置，在風(fēng)口平臺(tái)以上部分用鋼結(jié)構(gòu)。它的上端與爐腰支圈連接，下端則伸到高爐基座的坐圈上。支柱的數(shù)目為12個(gè)（風(fēng)口數(shù)目的一半），并且均勻地分布在爐缸周圍，其位置不能影響風(fēng)口、鐵口、渣口的操作，其強(qiáng)度則應(yīng)考慮到個(gè)別支柱損壞時(shí)，其它相鄰支柱仍能承擔(dān)全部負(fù)荷。： 爐腰支圈支柱坐圈是為了使支柱作用于爐基上的力比較均勻。： 高爐基礎(chǔ)的負(fù)荷高爐基礎(chǔ)承受的荷載有：靜負(fù)荷、動(dòng)負(fù)荷、熱應(yīng)力的作用，其中溫度造成的熱應(yīng)力的作用最危險(xiǎn)。熱應(yīng)力的作用爐缸中貯存著高溫的鐵液和渣液，爐基處于一定的溫度下?；諗嗝鏋閳A形，直徑與爐底相同，~。現(xiàn)代高爐對(duì)原料供應(yīng)系統(tǒng)的要求是：（1）保證連續(xù)地、均衡地供應(yīng)高爐冶煉所需的原料，并為進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉留有余地；（2）在貯運(yùn)過程中應(yīng)考慮為改善高爐冶煉所需的處理環(huán)節(jié)，如混勻、破碎、篩分等。 車間的運(yùn)轉(zhuǎn) 新建的煉鐵車間，多采用人造富礦——燒結(jié)礦和球團(tuán)礦為原料，運(yùn)輸設(shè)備均采用皮帶機(jī)。本設(shè)計(jì)的高爐容積是4038 m3。22162。由于貯礦槽都是高架式的，可以利用原料的自重下滑進(jìn)入下一工序，有利于實(shí)現(xiàn)配料等作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化。， 邊長9m，下面錐臺(tái)高度4 m， m。我國新建的300 m3以上的高爐基本上都選用皮帶機(jī)作為槽下運(yùn)輸設(shè)備。 上料設(shè)備 將爐料直接送到高爐爐頂?shù)脑O(shè)備稱為上料機(jī)。本設(shè)計(jì)采用皮帶機(jī)上料。滿足了高爐大型化以后大批量的上料要求。上料皮帶機(jī)的傾角最小11176。4 爐頂裝料設(shè)備高爐爐頂裝料設(shè)備是用來將爐料裝入高爐并使之合理分布，同時(shí)起爐頂密封作用的設(shè)備。 無鐘式爐頂裝料設(shè)備無鐘式爐頂裝料設(shè)備從結(jié)構(gòu)上，根據(jù)受料漏斗和稱量料罐的布置情況可劃分為兩種，并罐式結(jié)構(gòu)和串罐式結(jié)構(gòu)。設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致。環(huán)形布料，傾角固定的旋轉(zhuǎn)布料稱為環(huán)形布料。布料時(shí)溜槽做等速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一圈跳變一個(gè)傾角這種布料法能把爐料布到爐喉截面任意部位，并且可以根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整料層厚度，也能獲得較平坦的料面。當(dāng)爐內(nèi)產(chǎn)生偏析或局部崩料時(shí)，采用該布料方式。 目前使用最廣泛的是機(jī)械傳動(dòng)的探料尺、微波式料面計(jì)和激光料面計(jì)，本設(shè)計(jì)選用激光料面計(jì)。高爐冶煉首先要使?fàn)t內(nèi)的燃料燃燒才能進(jìn)行生產(chǎn)，而燃料燃燒所需的氧，要靠鼓風(fēng)機(jī)供給足夠的風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)還必須克服高爐內(nèi)料柱的阻力，才能使燃燒生成的煤氣上升和合理分布，才能使?fàn)t料順利下降，由此可知鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓對(duì)高爐生產(chǎn)的重要性。高爐鼓風(fēng)機(jī)要保證向高爐提供足夠的空氣，以保證焦炭的燃燒。要有足夠的鼓風(fēng)壓力。當(dāng)高爐要求固定風(fēng)量操作時(shí)，風(fēng)量應(yīng)不受風(fēng)壓波動(dòng)的影響，即當(dāng)風(fēng)壓波動(dòng)時(shí)，風(fēng)量不應(yīng)受風(fēng)壓波動(dòng)的影響。 高爐鼓風(fēng)機(jī)的工作原理和特性常用的高爐鼓風(fēng)機(jī)有離心式和軸流式兩種。級(jí)數(shù)越多，空氣的壓縮比越大，出口風(fēng)壓也越高。例如：高爐鼓風(fēng)機(jī)最大質(zhì)量鼓風(fēng)量應(yīng)能滿足夏季高爐最高冶煉強(qiáng)度的要求；冬季，風(fēng)機(jī)應(yīng)能在經(jīng)濟(jì)區(qū)域工作，不放風(fēng)，不飛動(dòng)。由于燃燒和送風(fēng)交替進(jìn)行，為保證向高爐連續(xù)供風(fēng)，通常每座高爐配置3座或4座熱風(fēng)爐。 外燃式熱風(fēng)爐外燃式熱風(fēng)爐由內(nèi)燃式熱風(fēng)爐演變而來，其工作原理與內(nèi)燃式熱風(fēng)爐完全相同，只是燃燒室和蓄熱室分別在兩個(gè)圓柱形殼體內(nèi)，兩個(gè)室的頂部以一定的方式連接起來。 燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔课淮u襯可以單獨(dú)膨脹和收縮，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較內(nèi)燃式熱風(fēng)爐好，可以承受高溫作用。 6 高爐噴吹煤粉系統(tǒng)從高爐風(fēng)口裝置吹入粉狀的煤粉，代替了部分價(jià)格昂貴而且資源日益缺乏的焦炭，降低了成本，改善了高爐操作指標(biāo)［4］。我設(shè)計(jì)的是采用MPS中速磨煤機(jī)。各風(fēng)口噴煤量的均勻程度取決于多頭分配器的結(jié)構(gòu)形式和支管補(bǔ)氣調(diào)節(jié)的可靠性。串罐噴吹工藝是將3個(gè)罐重疊布置的，從上到下3個(gè)罐依次為煤粉倉、中間罐和噴吹罐。 噴吹罐組有效容積的確定噴吹罐組包括噴吹罐、貯煤罐和收集罐，它的有效容積與高爐的噴煤量、噴吹系統(tǒng)的工藝流程和工作制度有關(guān)。單位時(shí)間吹入高爐的煤粉量（Q）可以用下式求出：Q=VuηvG247。ρ =22247。貯煤罐最低料面是鐘閥，最高料面距該罐球面交接處留800～1000mm，最低與最高料面間的容積即為該罐的有效容積。30 =5 m3式中Vs—收集罐的有效容積，