【正文】 % 原料 Fe Mn S P 生鐵 50 — 100 爐渣 50 — — 煤氣 — — 5 — 冶煉條件的確定燃料消耗量 焦比 340kg/t 煤比 180kg/t 重比 30kg/t 置換比 鼓風(fēng)濕度 12g/m3 相對(duì)濕度 % 風(fēng)溫 1200℃ 爐塵量 20kg/t 入爐熟料溫度 80℃ 爐頂煤氣溫度 200℃ 焦炭冶煉強(qiáng)度 (d （ 1） 積極采用成熟的生產(chǎn)工藝，設(shè)備和結(jié)構(gòu)； （ 2） 學(xué)習(xí)總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，移植適用可行的先進(jìn)技術(shù)； （ 3） 在現(xiàn)有條件允許的情況下，留足夠的發(fā)展余地； （ 4） 充分考慮節(jié)約能源，資源的綜合利用，改善勞 動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)。 1 （ 1）供料系統(tǒng) 包括貯礦槽 、 貯焦 、 稱(chēng)量與篩分等一系列設(shè)備，其任務(wù)是將高爐冶煉所需要原料通過(guò)上料系統(tǒng)裝入高爐。本次設(shè)計(jì)中得到了王建麗老師的悉心指導(dǎo)和幫助，本人表示非常的感謝。煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì) CO、H C；適宜溫度等）通過(guò)物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。也有了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。 高 爐生產(chǎn)是借助高爐本體和其輔助設(shè)備來(lái)完成的。 高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) 特點(diǎn)：（ 1）高爐是一個(gè)多相復(fù)雜的巨型 高溫化學(xué)反應(yīng)器 ； （ 2） 爐內(nèi)兩股逆向流動(dòng)是一切反應(yīng)的基礎(chǔ)； （ 3）高爐壽命長(zhǎng)； （ 4）連續(xù)作業(yè)率高； （ 5）熱效率高； （ 6）生鐵質(zhì)量穩(wěn)定。高速公路方面，二廣高速婁底段、婁新高速、新溆高速建設(shè)如火如荼；長(zhǎng)婁、婁益、婁衡高速進(jìn)入了省里的建設(shè)，我市東、南、西、北四個(gè)高速出口即將全面打通，一個(gè)面向湘西、大西南的綜合交通樞紐城市日益顯現(xiàn)在公眾面前。在按照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定爐渣堿度 R，然后根據(jù)堿度平衡求出 a,b,c。 計(jì)算熱量收人 Q 收 （ 1）碳氧化放熱 QC 1）碳氧化為 CO2放出的熱量 QCO2 碳氧化產(chǎn)生的 CO2的體積為： VCO2 氧化 =VCO2煤氣 － VCO2=－ = m3 QCO2= VCO2 氧化 = 12／ = kJ 式中 —— C氧化為 CO2放熱， kJ/kg。因此： GFeO 硅酸鐵 = ％ 20％＋ 340 ％＋ 180 ％ = kg GFeO 磁鐵 礦 = ％ 80％ = kg GFe2O3磁鐵礦 = 160／ 72= kg GFe2O3自由 = － = kg 故 GFe3O4=＋ = kg 依據(jù)每公斤鐵氧化物分解熱即可算出總的分解熱。 （ 5） 爐渣帶走的熱 Q 渣 Q 渣 = 1800= kJ 式中 1800—— 爐渣熱容量， kJ/ kg。 表 211 熱平衡表 熱收入 kJ % 熱支出 kJ % 碳素氧化熱 氧化物分解 熱風(fēng)帶的熱 脫硫 氫氧化放熱 水分解 甲烷生成熱 游離水蒸發(fā) 物料物理熱 鐵水帶熱 1214000 總計(jì) 爐渣帶熱 噴吹物分解 261294 煤氣帶走熱 爐塵帶熱 熱損失 總計(jì) 熱利用系數(shù) KT: KT=總收入量 － （煤氣帶走熱 ＋ 熱損失 ＋ 爐塵帶熱） =100％－ （ ％＋ ＋ ％ ） =％ 12 對(duì)于一般中小型高爐， KT 值為 80％－ 85％ ；近代高爐，由于大型化和原料條件的改善，可以達(dá)到近 90％ 。 高爐座數(shù) 選擇高爐座數(shù)時(shí)，必須考慮全廠平衡和煤氣平衡，一般選 2－ 4座，本設(shè)計(jì)選 3 座。 15 高爐爐襯 優(yōu)化高爐爐型 我國(guó)煉鐵工作者歷來(lái)重視高爐爐型設(shè)計(jì)，通過(guò)研究總結(jié)高爐破損機(jī)理和高爐反應(yīng)機(jī)理，優(yōu)化高爐爐型設(shè)計(jì)的基本理念已經(jīng)形成。 （ 3）加深鐵口深度 鐵口是高爐 渣鐵排放的通道，鐵口區(qū)的維護(hù)十分重要。日本大塊炭磚 —— 綜合爐底技術(shù)在寶鋼、武鋼等企業(yè)的大型高爐上也取得了長(zhǎng)壽實(shí)績(jī)。另一種值得關(guān)注的現(xiàn)象是高爐爐底和爐缸壁厚度都呈減薄趨勢(shì)，個(gè)別大型高爐的爐底厚度已經(jīng)減薄到 2400mm，首鋼首秦公司 1 號(hào)高爐 1200（上標(biāo)）爐缸采用熱壓炭磚，其爐缸厚度僅為 800mm。 即使 渣皮瞬間脫落，也能在其熱面迅速地形成新的渣皮保護(hù) 冷卻壁，這種特性是其他常規(guī)冷卻器所不能比擬的。進(jìn)一步優(yōu)化 銅冷卻壁結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)是我國(guó)銅冷卻壁技術(shù)發(fā)展的重要課題?，F(xiàn)代傳熱學(xué)理論的研究和運(yùn)用，已將人們從傳統(tǒng)的思維困惑中解脫出來(lái)，形成現(xiàn)代高爐長(zhǎng)壽設(shè)計(jì)的基本理念，薄壁內(nèi)襯技術(shù)就是在此條件下應(yīng)運(yùn)而生。本實(shí)用新型將導(dǎo)熱法和耐火材料法溶為一體，采用熱壓炭磚 陶瓷杯組合爐 缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，爐底滿鋪大塊炭磚，其上部中心區(qū)域砌筑莫石磚，周邊區(qū)域砌筑熱壓炭磚；爐缸壁內(nèi)側(cè)由棕剛玉預(yù)制塊，外側(cè)由熱壓炭磚及大塊炭磚構(gòu)成，該爐缸爐底組合內(nèi)襯能夠滿足高爐長(zhǎng)壽的要求，其壽命達(dá)到或超過(guò) 15 年，經(jīng)濟(jì)效益顯著 。爐腹、爐腰、爐身下部區(qū)域，溫度、壓力的檢測(cè)為高爐操作者隨時(shí)掌控爐況提供了有效的參考。 我國(guó) 高爐爐體快速修補(bǔ)技術(shù)已經(jīng)得到推廣應(yīng)用。 （ 1） 高爐本體鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)高爐本體鋼結(jié)構(gòu)，主要是解決爐頂載荷、爐身載荷傳遞到爐基的方式方法，并且要解決爐殼密封等。 20 爐殼外形與爐襯和冷卻設(shè)備配置要 適應(yīng)。 （ 4） 熱風(fēng)圍管 為了不影響爐前作業(yè)，熱風(fēng)圍管都采用吊掛式。一般混泥土只能在 150℃ 以下工作， 250℃ 便有開(kāi)裂， 400℃ 時(shí)失去強(qiáng)度，鋼筋混泥土 700℃ 時(shí)失 去強(qiáng)度。 為了使?fàn)t頂裝料設(shè)備的壽命能維持高爐一代爐 齡，爐頂裝料設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足下列要求： 1）爐頂結(jié)構(gòu)密封必須嚴(yán)密、可靠，密封材料能在 250℃ 溫度下長(zhǎng)時(shí) 期正常工作； 2）要有足夠高的強(qiáng)度和剛性，能抵抗高溫和急劇的溫度變化所產(chǎn)生的應(yīng)力作用； 3）能抵抗?fàn)t料的沖擊磨損、煤氣流的沖刷磨損以及化學(xué)腐蝕； 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便，容易維修，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。 上密封閥裝在稱(chēng)量料罐 上部罐內(nèi)，直徑為 1600mm，閥的殼體焊接在灌上，由堆焊硬質(zhì)合金的閥座、帶桂橡膠密封圈的閥板及傳動(dòng)裝置組成。 料流調(diào)節(jié)閥和下密封閥 料流調(diào)節(jié)閥和下密封閥均裝在閥箱內(nèi)，箱內(nèi)設(shè)有耐磨錐形漏斗。其動(dòng)作原理同上密封閥。該閥由焊接的閥箱殼體、帶硅橡膠密封的球面閥板和焊有硬質(zhì)合金的閥座組成。 表 51 高爐的上料形式 爐容級(jí)別 /m3 ≥ 2020 上料形式 膠帶 運(yùn)輸 機(jī)上料 膠帶運(yùn)輸機(jī)上料系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是： 1） 大中型高爐有兩個(gè)或兩個(gè)以上的出鐵口和出鐵場(chǎng)， 高爐附近場(chǎng)地不足，要求將儲(chǔ)礦槽等設(shè)施距離高爐本體 ，膠帶運(yùn)輸方式正好適應(yīng)這一要求； 2）上料 能力大，比斜橋料車(chē)式上料機(jī)效率高而且靈活，爐料破損率高，改間斷上料為連續(xù)上料； 3）節(jié)約投資，節(jié)省鋼 材。儲(chǔ)礦槽的寬度取決于槽上供料的運(yùn)輸形式和運(yùn)輸線路，一般要求礦槽寬度要能布置下 2~3 條膠帶運(yùn)輸機(jī)或 2~3 條鐵路線，以便于槽上供料運(yùn)輸。 廣泛應(yīng)用的是電磁振動(dòng)給料機(jī)，這種給料機(jī)由槽體、激振器、減震器三部分組成，減震器與槽體之間通過(guò)彈簧連接在一起，其結(jié)構(gòu)如圖 53 所示。如圖 56所示。 高爐入爐風(fēng)量： qv=1440juIqV = 14 40 27 05 ?? =4539 m3/min 式中 qv—— 高爐入爐風(fēng)量， m3/min。 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量 qc= qv＋ qo＋ q0′ =4539＋ ＋ = m3/min 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓 pc=p1＋ p2＋ p3=＋ ＋ = MPa 式中 pc—— 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓， MPa； p1—— 爐頂煤氣壓力，大型高爐 取 ~ MPa； p2—— 高爐料柱阻力 損失，大型高爐取 ~ MPa； p3—— 送風(fēng)管道系統(tǒng)阻力損失，大型高爐取 MPa。1m2格子磚通氣道面積（活面積）為 φ =。 選上部為低蠕變高鋁磚，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，高溫區(qū)格子磚高度占總高度的 1/4，則上部格子磚高度為 54820247。爐墻砌體從爐殼至內(nèi)側(cè)耐火材料厚度（ mm）為： 爐殼 30＋ 噴涂層 50＋ 耐火纖維氈 50+漂珠磚 114＋ 輕質(zhì)高鋁磚 114＋ 高鋁磚345＋ 4（磚縫） =707（ mm） 則熱風(fēng)爐中上部爐殼外徑為 7518＋ 707 2=8932（ mm）
。 = （ m） 取格子磚總高度為 54820mm。 熱風(fēng)爐外殼直徑 D=8620＋ 40=8660 （ mm） 蓄熱室選用七孔高效格子磚填充。 送風(fēng)管路系統(tǒng)漏風(fēng)損失量 qo=η qv=10% 4539= m3/min 式中 qo—— 送風(fēng)管路系統(tǒng)漏風(fēng)損失量， m3/min； η —— 漏風(fēng)系數(shù)，正常情況大型高爐為 10%，中小型高爐為 15%左右。同時(shí)，采用同步電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)全靜葉可調(diào)軸流式壓縮機(jī)的高爐比例也越來(lái)越大 。杠桿式稱(chēng)量漏斗應(yīng)用杠桿原理，電子式稱(chēng)量漏斗應(yīng)用電阻應(yīng)變?cè)怼? 27 給料機(jī) 給料機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為：鏈板式給料機(jī)、往復(fù)式給料機(jī)、 電磁振動(dòng)給料機(jī)三種。為了減輕儲(chǔ)礦槽的重量，有的襯板采用耐磨橡膠板。 高爐供料系統(tǒng)包括槽下稱(chēng)量運(yùn)輸和上料系統(tǒng)兩部分，上料系統(tǒng)按照上料形式的不 同分為料車(chē)斜橋方式和膠帶運(yùn)輸機(jī)方式兩種。 )/s 水耗(開(kāi)路 ) /(t/h) 正常氮耗/(m3/h) 設(shè)備重量 /t(類(lèi)型 ) ＜3000 750 3100 2500~3800 8 2~53 0~ 20 500 34（普通型） 24 均壓設(shè)施 高爐爐頂均壓系統(tǒng)采用兩次均壓，一次均壓用半凈煤氣，二次均壓用氮?dú)狻? 下密封閥直徑為 900mm，由焊接硬質(zhì)合金的閥座、帶有硅橡膠密封的閥板組成。內(nèi)有耐磨材料鑄造襯板，其材質(zhì)同旋轉(zhuǎn)料罐襯板。 上部料閥和上密封閥 上料閘由兩個(gè)半球形閘門(mén)組成，用耐磨材料或襯有耐磨襯板制作。故 S允小 于 時(shí)應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)加以處理，視土層厚度，處理方法有墊層，打樁，沉箱等。高爐總體設(shè)計(jì)，對(duì)基礎(chǔ)的下沉量和傾斜率都有嚴(yán)格要求。 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)，與高爐中心成對(duì)稱(chēng)布置，在風(fēng)口平臺(tái)以上部分采用鋼結(jié)構(gòu)，有“工”字?jǐn)嗝妫灿袌A形斷面，圓筒內(nèi)灌以混泥土。 （ 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。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。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。 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。 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。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。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。 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。 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。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。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。 ，則