【文章內容簡介】 ............................ 59 高爐爐基的形狀及材質 ................................................................................. 59 對高爐基礎的要求 ................................................................................. 59 高爐基礎的形狀、尺寸、材質結構 ...................................................... 59 高爐爐底和各段爐襯的選擇、設計和砌筑 ................................................ 61 爐底 ......................................................................................................... 61 爐缸 ........................................................................................................ 62 爐腹 ...................................................................................................... 62 爐腰 ...................................................................................................... 63 爐身 ...................................................................................................... 63 爐喉 ........................................................................................................ 63 12 煉鐵車間平面布置 ................................................................................................ 64 車間平面布置原則 ........................................................................................ 64 車間平面布置形式 ........................................................................................ 64 結 論 .......................................................................................................................... 65 參考文獻 ...................................................................................................................... 67 致 謝 .......................................................................................................................... 68 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 1 摘 要 本設計要求 建 年產(chǎn)量為 120 萬噸生鐵的高爐車間 。 高爐 車間的七大系統(tǒng)：即高爐本體系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)都做了較為詳細的敘述。并且對廠址選擇和車間布置也做了總體設計。本設計的主 要內容還包括設備類型、尺 寸計算和生產(chǎn)能力計算。 高爐煉鐵是獲得生鐵的主要手段，是鋼鐵冶金過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，在國民經(jīng)濟建設中起著舉足輕重的作用。高爐是煉鐵 的主要設備，本著優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗和對環(huán)境污染小的方針，在 預設計建造一座年產(chǎn)生鐵 120 萬噸的高爐煉鐵車間，本設計說明書詳細的對其進行了高爐設計，其中包括緒論、工藝計 算（包括配料計算、物料平衡和熱平衡）、高爐爐型設計、高爐各部位爐襯的選 擇、爐體冷卻設備的選擇、風口及出鐵場的設計、原料系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、爐頂設備、煤氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、高爐噴吹系統(tǒng)和煉鐵車間的布置等。設計的同時還 結合國內外相同爐容高爐的一些先進的生產(chǎn)操作經(jīng)驗和相關的數(shù)據(jù)，力爭使該設計的高爐做到高度機械化、自動化和大型化，以期達到最佳的生產(chǎn)效益。 關鍵詞 : 高爐煉鐵設計；噴吹；送風；煤氣處理；渣鐵處理 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 2 引 言 21 世紀是一個信息時代，在 人們的日常生活、生產(chǎn)、科技、教育、文化、衛(wèi)生等方面都有了突飛猛進的飛速發(fā)展 。 網(wǎng)絡為人們開拓了一個沒有地域限制的交際空間，提供了一個自由、開放、輕松、平等的交際環(huán)境，創(chuàng)造了一個虛擬而實在的網(wǎng)絡時代。我們處在一個精神、物質、政治三個文明昌盛的年代，我們需要生產(chǎn)出來我們衣食住行 的必需品，滿足人們日益增長物質和文化的需求，發(fā)展我們的生產(chǎn)力，提高我們的綜合國力，提高廣大人民的生活水平。 而 其中鋼鐵材料作為社會發(fā)展和人民生活的重要物質仍是 必 不可少的。 我國自 1996 年粗鋼產(chǎn)量突破 1億 t以來，連續(xù)穩(wěn)居第一鋼國的位置。 2021年我國產(chǎn)鋼量 萬 t。由于市場需求的拉動，煉鋼能力的發(fā)展， 2021 年我國生鐵產(chǎn)量 萬 t。雖然多年來我國生鐵產(chǎn)量居世界第一位，但是我們應該看到與世界先進國家的差距。目前，我國正在生產(chǎn)的高爐有三千三百多座。近年來，由于生鐵鐵水供不應求，價格上漲，一 些本應該淘汰的 100 3m 容積以下的小高爐，又開始生產(chǎn)。應當承認，小高爐的發(fā)展現(xiàn)狀，一定程度上阻礙了我國高爐大型化的發(fā)展。 在 21 世紀，我國高爐煉鐵將繼續(xù)在結構調整中發(fā)展。高爐結構調整不能簡單的概括為大型化，應該根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、資源條件來確定高爐爐容。從目前的我國的實際情況來看，高爐座數(shù)必須大大減少，平均爐容大型化是必然趨勢。高爐大型化，有利于提高勞動生產(chǎn)率、便于生產(chǎn)組織和管理，提高鐵水質量，有利于減少熱量損失、降低能耗，減少污染點，污染容易集中管理，有利于環(huán)保。所 有這一切都有利于降低鋼鐵廠的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力。 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 3 根據(jù)原燃料條件和 鋼廠 工藝以及環(huán)境條件下， 設計年產(chǎn) 120 萬噸的煉鐵車間。 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 4 1 緒論 概述 鋼鐵是重要的金屬材料之一，被廣泛應用于各個領域，鋼鐵生產(chǎn)水平是一個國家發(fā)展程度的標志。 現(xiàn)代任何國家是否發(fā)達的主要標志是其工業(yè)化及自動化的水平，及工業(yè)生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中所占的比重以及工業(yè)的機械化、自動化程度。而勞動生產(chǎn)率是衡量工業(yè)化水平極為重要的標志之一。為達到較高的勞動生產(chǎn)率需要大量的機械設備。鋼鐵工業(yè)為制造各種機械設備提供 最基本的材料，屬于基礎材料工業(yè)的范疇。鋼鐵還可以直接為人民的日常生活服務，如為運輸業(yè)、建筑業(yè)及民用品提供基本材料。故在一定意義上說，一個國家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展狀況也反映其國民經(jīng)濟發(fā)達的程度。到目前為止還看不出，有任何其他材料在可預見的將來，能代替鋼鐵現(xiàn)有的地位。 一座年產(chǎn) 120 萬噸煉鋼鐵水的煉鐵廠車間的設計首先要進行廠址選擇， 根據(jù)唐山地區(qū)的原燃料條件和唐鋼的工藝以及環(huán)境條件，設計年產(chǎn) 120 萬噸的煉鐵車間對于唐山地區(qū)的許多鋼鐵廠都具有比較好的借鑒作用。因此，本設計的深度和廣度都比較適宜，工作量比 較大。本人查閱的煉 鐵設計的相關文獻，設計思路比較清晰，設計結果對 實際生產(chǎn)具有比較好的指導作用。 高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟技術指標 衡量高爐煉鐵生產(chǎn)技術水平和經(jīng)濟效果的技術經(jīng)濟指標，主要有： （ 1）高爐有效容積利用系數(shù)（η v）。高爐有效容積利用系數(shù)是指每晝夜、每 1 m3河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 5 高爐有效容積的生鐵產(chǎn)量，即高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量 P 與高爐有效容積 V 有 之比： η v=有VP η v 是高爐冶煉的一個重要指標，η v 愈大，高爐生產(chǎn)率愈高，目前，一般大型高爐超過 (m3? d),一些先進高爐可達 ~ t/(m3? d)。小型高爐的η v 更高 ,100~300 m3高爐的利用系數(shù)為 ~ t/(m3? d)。 （ 2）焦比（ K）。焦比是指冶煉每噸生鐵消耗的焦碳量，即每晝夜焦碳消耗量Qk與每晝夜生鐵產(chǎn)量 P 之比 K= PQk 焦碳的消耗量約占生鐵成本的 30％～ 40％，欲降低生鐵成本必須力求降低焦比。焦比大小與冶煉條件密切相關，一般情況下焦比 為 450～ 500Kg/t,噴吹煤粉可以有效地降低焦比。 （ 3）煤比（ Y）。冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量稱為煤比。當每晝夜煤粉的消耗量為 yQ 時，則： Y=PQY 噴吹其它輔助燃料時的計算方法類同，但氣體燃料應以體積（ 3m ）計算。 單位質量的煤粉所代替的焦炭的質量稱為煤焦置換比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置換比為 ～ 。 （ 4）冶煉強度（ I）。冶煉強度是每晝夜 、每 1 3m 高爐有效容積燃燒的焦炭量，即高爐一晝夜焦炭消耗量 kQ 與有效容積 有V 的比值： I=有VQK 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 6 冶煉強度表示高爐的作業(yè)強度，它與鼓入高爐的風量成正比，在焦比不變的情況下，冶煉強度越高，高爐產(chǎn)率越大，當前國內外大型高爐一般為 左右。 （ 5）生鐵合格率?；瘜W成分符合國家標準的生鐵稱為合格生鐵，合格生 鐵占總產(chǎn)生鐵量的百分數(shù)為生鐵合格率。它是衡量產(chǎn)品質量的指針。 （ 6）生鐵成本。生產(chǎn) 1t合格生鐵所消耗的所有原料、燃料、材料、水電、人工等一切費用的總和，單位為元 /t。 （ 7）休風率。休風率是指高爐休風時間占高爐規(guī)定作業(yè)時間的百分數(shù)。休風率反映高爐設備維護的水平。先進高爐休風率小于 1％。實踐證明，休風率降低 1％，產(chǎn)量可提高 2％。 （ 8）高爐一代壽命。高爐一代壽命是從點火開爐到停爐大修之間的冶煉時間，或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時間。大型高爐一代壽命為 10～ 15年。 判斷高 爐一代壽命結束的準則主要是高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟性和安全性。如果高爐的破損程度已使生產(chǎn)陷入效率低、質量差、成本高、故障多、安全差的境地，就應該考慮停爐大修或改建。衡量高爐爐齡的指標有兩條，一是高爐的爐齡，二是一代爐齡內單位容積的產(chǎn)鐵量。 高爐冶煉現(xiàn)狀及發(fā)展 （ 1）爐容大型化及其空間尺寸的橫向發(fā)展： （ 2） 精料：精料是改善高爐冶煉的基礎，近代高爐冶煉必須將精料列為頭等重要措施 ,精料包括提高入爐況品味，改善入爐原料的還原性能，提高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成分和整粒。 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 7 （ 3）提高鼓風溫度：提高鼓風溫度可以大幅度降低焦比 ，特別是在鼓風溫度比較低時效果更為顯著。 (4)高壓操作：高壓操作可以延長煤氣在爐內的停留時間，改善煤氣熱能及化學能利用，有利于高壓操作，為強化冶煉創(chuàng)造條件。 （ 5）富養(yǎng)大噴吹：從 60 年代起，世界各國都在發(fā)展向爐內噴吹燃料的技術，取代部分焦炭。噴吹得燃料有重油、天然氣和煤粉等，燃料種類的選擇與國家和地區(qū)的資源條件有關。目前國內外大多以噴吹煤粉（無煙煤和煙煤）為主。 （ 6）電子計算機的應用： 60 年代起高爐開始以用計算機，目前已可以控制配料、裝料和熱風爐操作。 高爐冶煉計算機控制的最終目標是實現(xiàn)總體全部自動化控 制，但由于目前冶煉技術水平，還難于實現(xiàn)這一目標。 本設計采用的新技術 ⑴ 無鐘爐頂和皮帶上料，旋轉溜槽布料可實現(xiàn)多種布料方式。 ⑵ 熱風爐爐頂采用錐球形，有利于拱頂氣流分布和熱風溫度升高。 ⑶ 爐前水渣處理采用過濾法水淬渣。 ⑷ 爐體冷卻采用軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)。 ⑸ 余熱回收和余壓發(fā)電。 ⑹ 采用噴煤技術。 ⑺ 采用計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)，對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行監(jiān)控 河 北理工大學成人教育畢業(yè)設計說明書 8 高爐輔助設計和生產(chǎn)流程圖 高爐及輔助設備如下： ① 高爐本體 ② 上料系統(tǒng) ③ 送風系統(tǒng) ④ 煤氣除塵系統(tǒng) ⑤ 渣鐵處理系統(tǒng) ⑥ 噴吹燃料系統(tǒng)。 流程圖如下： 原料（燒結礦