【正文】 = ％ = m3 2) 焦炭揮發(fā)分及有機(jī)物中 H2量 = （ ％ ＋ ％ ） ／ 2= m3 3) 煤粉分解產(chǎn)生的 H2量 =180﹙ ％＋ ％ 2／ 18﹚ ／ 2= m3 4) 重油分解產(chǎn)生的 H2量 =30﹙ ％＋ ％ 2／ 18﹚ ／ 2= m3 5) 爐缸煤氣中 H2的總量 =＋ ＋ ＋ = m3 7 6) 生成甲烷消耗的 H2量 = 2=17 m3 7) 參加間接還原消耗的 H2量 = = m3 故 VH2=－ 17－ = m3 (3) 二氧化碳的體積 VCO2 1) 由礦石帶入的 Fe2O3的量 = ％ = kg 參加還原 Fe2O3為 FeO 的氫氣量 = ﹙ 1－ ﹚ 2／ = kg 由氫還原的 Fe2O3的量 = 160／ 2= kg 由 CO還原的 Fe2O3的量 =－ = kg 故 VCO2 還 = ／ 160= m3 2) CO還原 FeO 為 Fe 生成 CO2的量 =1000 ％﹙ 1－ － ﹚ ／ 56= m3 3) 焦炭揮發(fā)分中 CO2量 = ％ ／ 44= m3 故 VCO2=＋ ＋ = m3 (4) 一氧化碳的體積 VCO 1) 風(fēng)口前炭燃燒生 成 CO量 =GC 燃 ／ 12= ／ 22= m3 2) 直接還原生成 CO量 =GC 直 ／ 12= ／ 12= m3 3) 焦炭揮發(fā)分中的 CO 量 = ％ ／ 28= m3 4) 間接還原消耗的 CO 量 =＋ = m3 故 VCO=＋ ＋ － = m3 由以上計算結(jié)果得煤氣成分表，見表 28。以 1t生鐵作業(yè)為計算單位。 （ 3） 氫氧化為水放熱 QH2O=GH2O 還 = = kJ 式中 —— H2氧化為水放熱， kJ/kg。 Q 物 =G 礦 80= 80= kJ 熱量總收入： Q 收 =QC＋ Q 風(fēng) ＋ QH2O＋ QCH4 ＋ Q 物 =＋ ＋ ＋＋ = kJ 熱量支出 Q 支出 （ 1）氧化物分解吸熱 Q 氧化物分解 1）假設(shè)焦炭和煤粉中的 FeO 全以 硅酸鐵 形態(tài)存在，熔劑性燒結(jié)礦和球團(tuán)礦，可以考慮其中有 20％ FeO 以硅酸鐵形態(tài)存在，其余以 Fe2O3形態(tài)存在。 3）硅氧化物分解吸熱 Q 硅氧分 =％ 1000 = kJ 式中 —— 由 SiO2分解產(chǎn)生 1kg 硅吸收的熱量， kJ。 （ 4）鐵水帶走的熱 Q 鐵水 Q 鐵水 =1000 1214=1214000 kJ 式中 1214—— 鐵水熱容量， kJ/ kg。 表 210 煤氣成分平均比熱容 單位： 200 kJ /(m3 所以 Q 支出 = Q 氧化物分解 ＋ Q 脫硫 ＋ Q 汽 ＋ Q 鐵水 ＋ Q 渣 ＋ Q 噴分 ＋ Q 煤氣 ＋ Q 水分 ＋ Q 塵 =＋ ＋ ＋ 1214000＋ ＋ 261294＋＋ ＋ = kJ 于是，冷卻水帶走的熱及爐殼散發(fā)熱損失 Q 損失 為 Q 損失 =Q 收 － Q 支出 =－ = kJ 根據(jù)以上計算結(jié)果，列出熱平衡表，見表 211。高爐的大小 以高爐有效容積和高爐座數(shù)表明高爐車間的規(guī)模，高爐爐型設(shè)計是高爐本體設(shè)計的基礎(chǔ)。高爐爐型要適應(yīng)原燃料條件的要求，保證冶煉過程的順利。 d),高爐有效容積為 ??? vUpV ? m3 爐型設(shè)計及各部分尺寸的確定 （ 1）爐缸尺寸： 1）爐缸直徑 選定冶煉強(qiáng)度 I= t/(m3 ，則 a n2 a n2 014 ??? ?? ?dDh m 取 h4= m 選取 HU/D=，則 HU== = m 取 HU= m 則 h3=HU－ h1－ h2－ h4－ h5=－ － － － = m (7) 校核內(nèi)容 1）爐缸體積 2121 ????? ?? hdV m3 2) 爐腹體積 3222222)()(12mdDdDhV?????????? ?? 3）爐腰體積 2323 ????? ?? hDV m3 4）爐身體積 322211244)()(12mdDdDhV?????????? ?? 5）爐喉體積 25215 ????? ?? hdV m3 高爐容積 VU=V1＋ V2＋ V3＋ V4＋ V5=＋ ＋ ＋ ＋= 誤差 %1% ????? V 爐型設(shè)計計算符合要求。死鐵層加深以后，避免了死料柱直接沉降在爐底 上，加大了死料柱與爐底之間的鐵流通道，提高了爐缸透液性，減免了鐵水環(huán)流，延長了爐缸底部壽命。近年我國已建成或在建的大型高爐都有爐缸高度增加的趨勢，高爐爐缸容積為有效容積的 16%~18%。 （ 5） 降低爐腹角 降低爐腹角有利于爐腹煤氣的順暢排升，從而減少爐腹熱流沖擊，而且還有助于在爐腹區(qū)域形成比較穩(wěn)定的保護(hù)性渣皮，保護(hù)冷卻器長期工作。以美國 UCAR 公司為代表的“導(dǎo)熱法”（ 熱壓炭 磚法）爐缸設(shè)計體系已在本鋼、首鋼、寶鋼、包鋼、湘鋼等企業(yè)的大型高爐上得到成功應(yīng)用；以法國SAVOIE 公司為代表的“耐火材料法”（陶瓷杯法）爐缸設(shè)計體系在首鋼、梅山、寶鋼、鞍鋼等企業(yè) 的大型高爐上也得到了推廣應(yīng)用。導(dǎo)熱法采用高導(dǎo)熱、抗鐵水滲透性能優(yōu)異的熱壓小塊炭磚，通過合理的冷卻，使炭磚熱面能夠形成一層保護(hù)性渣皮或鐵殼，并將 1150℃ 等溫線阻滯在其中，使炭磚得到有效的保護(hù)，免受鐵水滲透 、沖刷等破壞。隨著微孔炭磚、超微孔炭磚的相繼問世，大塊炭磚綜合爐底技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，但采用此種結(jié)構(gòu)的爐缸爐底須長期進(jìn)行護(hù)爐操作。 我國對銅冷卻壁的研究始于 20世紀(jì) 90年代中期。 采用銅冷卻壁的技術(shù)原理是依靠銅冷卻壁優(yōu)異的導(dǎo)熱性、抗熱震性和耐高熱流沖擊性，在其熱面能夠形成比較穩(wěn)定的保護(hù)性渣皮。 目前， 我國已經(jīng)研制出多種不同形式的銅冷卻壁，有軋制銅板鉆孔銅冷卻壁、銅管鑄造銅冷卻壁、 NiCu 合金管鑄造銅冷卻壁、鑄造坯鍛壓鉆孔銅冷卻壁和連鑄銅冷卻壁等。此外，在高爐爐缸（特別是鐵口區(qū)）使用銅冷卻壁也將會取得良好的應(yīng)用效果。 軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)使冷卻水質(zhì)得到極大改善，解決了冷卻水管結(jié)垢的致命問題，為高效冷卻器充分發(fā)揮作用提供了技術(shù)保障。 薄壁內(nèi)襯，磚壁一體化 高爐爐體破損機(jī)理的研究，使人們更加清楚地了解了高爐 內(nèi)陳和冷卻器的工作條件。冷卻壁取消了凸臺，消除了冷卻壁最薄弱的部位，而且冷卻壁熱面全部采用耐火材料保護(hù)，即所謂全覆蓋鑲磚冷卻壁 。爐底和爐缸受高溫，化學(xué)侵蝕，靜壓和沖刷作用選用陶瓷杯爐底爐缸，本實用新型涉及一種高爐爐缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，特別適用于 1000m3 級以上高爐爐缸爐底內(nèi)襯。爐腰和爐身中下部受高溫煤氣流沖刷和熱沖擊，化學(xué)侵蝕，要選用導(dǎo)熱性好， 高溫耐磨，抗侵蝕性能好的耐火材料，選用燒成鋁炭磚并加強(qiáng)冷卻。爐缸爐底溫度在線監(jiān)控已成為監(jiān)控爐缸爐底侵蝕狀態(tài)的重要手段，也是建立爐缸爐底內(nèi)襯侵蝕數(shù)學(xué)模式所必要的條件。爐喉固定測溫、爐 頂攝像、煤氣在線自動分析、爐襯測厚等技術(shù)的應(yīng)用使高爐長壽又得到了進(jìn)一 18 步的保障。首鋼 3 號高爐連續(xù)工作10年尚未進(jìn)行護(hù)爐操作，這也從某種程度上證實了熱壓炭磚技術(shù)體系的合理性。 冷卻系統(tǒng) 高爐供水量，水壓計算 1） 高爐爐體冷卻水帶出熱量估算 Q=（ +） 1000000 =（ 26+ ） 1000000 =13494750 Kcal/hj 2） 高爐熱負(fù)荷計算 取平均水溫差 Δ T=7℃ 表 31 爐體各部分水溫允許范圍（ ℃ ） 部位 爐身上部 爐身下部 爐腰 爐腹 風(fēng)口帶 爐缸 風(fēng)口大套 風(fēng)口二套 允許范圍（ ℃ ） 10~14 8~12 7~12 7~10 3~5 4 5~6 7~8 3） 水壓確定 表 32 各部分給水壓力 部位 供水主管 爐體上部 爐體下部 風(fēng)口處 水壓 Mpa ~ ~ ~ 4） 爐體供水的水質(zhì)和水溫 表 33 水質(zhì)和水溫 進(jìn)水溫度 ℃ 懸浮物 暫時硬度 35 200 mgN/l 10mgN/l 5） 冷卻壁配管直徑與流速 19 表 34 各部分的管徑與流速 部位 爐缸 風(fēng)口處 爐腹 爐腰 爐身 風(fēng)口大套 風(fēng)口中套 風(fēng)口小套 管徑mm 70 70 70 70 70 流速m/s 爐體檢測 為確保高爐生產(chǎn)穩(wěn)定、順行、安全、長壽，必須設(shè)置可靠的監(jiān)測裝置，包括爐體溫度監(jiān)測，爐襯耐材厚度監(jiān)測，冷卻元件、冷卻介質(zhì)的溫度監(jiān)測；冷卻水流量、壓力監(jiān)測；爐身壓力與壓力差監(jiān)測 ；爐內(nèi)料面監(jiān)測系統(tǒng)。主要載荷包括：工作中的靜載荷、動載荷、事故載荷（例如崩料、坐料引起的載荷），檢修、安裝時的附加載荷，以及外載荷（風(fēng)載、地震等）； 5）露天鋼結(jié)構(gòu)，揚(yáng)塵點(diǎn)附近鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免積塵積水； 6）合理設(shè)置走梯、過橋和平臺，方便操作，安全可靠。 爐頂框架、上料系統(tǒng)、作用在爐體框架上 ，傳遞至基礎(chǔ)；裝料設(shè)備和煤氣上升管等載荷，由爐殼傳遞至基礎(chǔ)。因此，爐殼必須有一定強(qiáng)度。折點(diǎn)和開孔應(yīng)避免在同一截面。風(fēng)口平臺以下部分可以是鋼結(jié)構(gòu)，也可以采用鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基墩組成。 2） 具有一定的耐熱能力。 基墩斷面為圓形，直徑與爐底相同，高度一般為 ~，設(shè)計上還可以利 用基墩高度調(diào)節(jié)鐵口標(biāo)高。 22 4 爐頂裝料系統(tǒng) 爐頂設(shè)備的工作條件十分惡劣，經(jīng)常處在 200~250℃ 或更高的溫度下工作，由于溫度的頻繁變化，受著劇烈的熱應(yīng)力作用，受到堅硬爐料的打擊和摩損，受到含有大量堅硬顆粒的高速煤氣流的劇烈沖刷磨損和化學(xué)腐蝕等。 23 旋轉(zhuǎn)料罐 在料罐內(nèi)設(shè)有防止?fàn)t料偏析的插入件，插入件固定在料罐內(nèi)壁上部，同料罐一起旋轉(zhuǎn)。上部料閥直徑 D=1400mm，用兩個液壓缸同時驅(qū)動一個半球形閘門，通過連桿傳動機(jī)帶動另一個半球形閘門使料閘開閉。 稱量料罐 稱量料罐即起稱量作用，又起鐘式爐頂中的均壓室作用，設(shè)有均壓管和均壓放散管。稱量料罐屬壓力容器，應(yīng)用壓力容器鋼板焊接而成，按壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)加工驗收。 料流調(diào)節(jié)閥由兩個帶有耐磨襯板的半球形閥門組成，由一個液壓缸驅(qū)動一個半球形閘門，通過連桿機(jī)構(gòu)帶動另一個半球形閘門。密封閥由兩個液壓缸完成兩個動作使閥門開閉。 PW 型無料鐘爐頂?shù)乃潺X輪箱技術(shù)特性見表 41。一次均壓閥和均勻放散閥采用液壓傳動。 ⑤中心排料，旋轉(zhuǎn)溜槽所受爐料的沖擊增大。對上料系統(tǒng)的要求：上料形式應(yīng)結(jié)合地形、總圖運(yùn)輸、爐容大小和出鐵場布置綜合考慮，高爐的上料形式宜符合表 51 的規(guī)定。 26 儲礦（焦）槽及其主要設(shè)備 儲礦（焦）槽 儲礦槽的總?cè)莘e與高爐容積、使用的原料性質(zhì)和種類以及車間的平面布置等因素有關(guān)。槽底板與水平線的夾角一般為 500~550，儲焦槽不小于 450，以保證原料能順利下滑流出。槽上采用膠帶運(yùn)輸機(jī)供料，是通過電動卸料小車將膠帶上的爐料卸入到料槽的。常用的給料機(jī)如圖 52 所示。優(yōu)點(diǎn)是單位面積處理物料量大，篩分效率高；體積小，給料和篩分設(shè)備合在一起，不需要另加給料機(jī)，由于設(shè)計了給料段，不用閘門開閉進(jìn)行給料和停料，操作簡單可靠，便于自動化；燒 結(jié)礦篩和焦炭篩結(jié)構(gòu)相同，互換性好，采用全密閉結(jié)構(gòu)，防塵性能好；采用耐磨橡膠篩網(wǎng)，噪聲小。電子式稱量漏斗具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單和易于自動控制等優(yōu)點(diǎn)，得到普遍采用。 稱量漏斗的工藝技術(shù)條件包括： 儲存物料的種類、堆密度及靜安息角，工作環(huán)境溫度，排料能力，工作狀況，以及秤的形式。有一點(diǎn)需要特別注意，那就是軸流式壓縮機(jī)對灰塵的磨損很敏感，要求吸入空氣需經(jīng)很好地過濾。 m3)。 熱風(fēng)爐換爐充氣量 按其經(jīng)驗公式 q0′ =C qv=10% 4539= m3/min 式中 q0′ —— 熱風(fēng)爐換爐充氣量， m3/min； C—— 充風(fēng)量占高爐入爐風(fēng)量的百分?jǐn)?shù)， %，大型高爐 C一般去 10%左右。 本設(shè)計采用改進(jìn)型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，每座高爐輔助以三座熱風(fēng)爐。格子磚的熱工參數(shù)為：格孔當(dāng)量直徑（圓形孔）dh=43mm，當(dāng)量厚度為 S=； 1m3格子磚的加熱面積為 f=。選取 85 m2，則 一座熱風(fēng)爐的蓄熱面積為（ 85 ） 247。 整個蓄熱室分為三段格子磚。下部為黏土格子磚，其高度為 3112