【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水冷爐底結(jié)構(gòu)圖(1) 水的消耗量即高爐某部位需要由冷卻水帶走的熱量稱為熱負(fù)荷，冷卻強(qiáng)度為單位表面積爐襯或爐殼的熱負(fù)荷。熱負(fù)荷可寫為： （）式中：Q熱負(fù)荷，kJ/h M冷卻水消耗量，t/h c水的比熱容，kJ/（kg℃） t冷卻水出水溫度，℃ t0冷卻水進(jìn)水溫度，℃可知，冷卻水消耗量與熱負(fù)荷、進(jìn)出水溫度差有關(guān)。在高爐冶煉某一過(guò)程中可認(rèn)為熱負(fù)荷為一定值，那么冷卻水的消耗量與進(jìn)出水溫度差成反比，提高冷卻水進(jìn)出溫度差，可以降低冷卻水的消耗量。提高冷卻水的溫度差的方法有兩種：一是降低流速，二是增加冷卻設(shè)備串聯(lián)個(gè)數(shù)。因冷卻水設(shè)備內(nèi)的流速不宜過(guò)低，所以經(jīng)常采用的方法就是增加冷卻設(shè)備的串聯(lián)個(gè)數(shù)。(2) 水壓和流速降低冷卻水流速可以提高冷卻水溫度差，減少冷卻水消耗量。但流速過(guò)低會(huì)使機(jī)械混合物沉淀，而且局部冷卻水可能沸騰。冷卻水壓力大于爐內(nèi)靜壓是確定冷卻水壓力的重要原則。水沸騰時(shí)，水中鈣離子和鎂離子會(huì)以氧化物的形式從水中沉淀出來(lái)，變成水垢，降低冷卻效果。因此，應(yīng)避免冷卻設(shè)備內(nèi)局部冷卻水沸騰，控制進(jìn)水溫度和控制進(jìn)出水溫度差是可行的方法。進(jìn)水溫度一般要求應(yīng)低于35℃，由于氣候的原因，也不應(yīng)超過(guò)40℃，本設(shè)計(jì)采用33℃；而出水溫度與水質(zhì)有關(guān)，一般情況下工業(yè)循環(huán)水的穩(wěn)定溫度不超過(guò)50～60℃，即反復(fù)加熱時(shí)水中碳酸鹽沉淀的溫度，此處采取55℃。工作中考慮到熱流的波動(dòng)和侵蝕狀況的變化，實(shí)際的進(jìn)出水溫度差應(yīng)該比允許的進(jìn)出水溫度差適當(dāng)?shù)托?，而出水溫度顯然僅代表出水的平均溫度，也就是說(shuō)，在冷卻設(shè)備內(nèi)，某局部地區(qū)水溫完全可以大大超過(guò)出水溫度，致使產(chǎn)生局部沸騰現(xiàn)象和硬水沉淀。表227高爐爐體供水壓力表部位單位高爐容積，m3供水管（風(fēng)口平臺(tái)處濾水器以上）～～～爐體上部～～～～爐體下部～～～～本設(shè)計(jì)采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)。(1) 爐缸和爐底部位選用光面冷卻壁光面冷卻壁：在鑄鐵板內(nèi)鑄有無(wú)縫鋼管，本設(shè)計(jì)采用Ф34mm5mm，中心距為120mm的蛇形管，管外壁距冷卻壁外表面為32mm，所以光面冷卻壁的厚度為34+232=100mm，水管進(jìn)出部分需設(shè)保護(hù)套焊在爐殼上，以防開(kāi)爐后冷卻壁上漲，將水管切斷光面冷卻壁設(shè)置于爐襯和爐殼之間，與爐殼留20mm縫隙，并用稀泥漿灌滿，與爐襯間留縫100～150mm，此處取115mm，填以碳素料。風(fēng)口冷卻壁的數(shù)量為風(fēng)口數(shù)目的兩倍，即48個(gè)。渣口周圍上下段各兩塊，有4塊冷卻壁組成。本設(shè)計(jì)冷卻壁寬1000mm,安裝時(shí)同段冷卻壁間垂直縫為20mm；冷卻壁高度一般小于3000mm,視爐殼折點(diǎn)而定，本設(shè)計(jì)折點(diǎn)以下取2600mm，按2塊設(shè)計(jì)，上下段間水平縫為30mm，上下兩端冷卻壁間垂直縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，縫間用鐵質(zhì)銹接料銹接嚴(yán)密。折點(diǎn)以上僅一段。(2) 爐腹、爐腰選用鑲磚冷卻壁（銅冷卻壁）鑲磚冷卻壁 厚度取300mm，且爐腹部位用不帶凸臺(tái)的鑲磚冷卻壁，而爐腰部位用帶凸臺(tái)的鑲磚冷卻壁，帶凸臺(tái)的冷卻壁凸臺(tái)部分起到支撐上部砌磚的作用。與爐襯間距取115mm,與爐殼留縫20mm。同段冷卻壁間垂直縫為20mm，上下段間水平縫為30mm，上下兩段間垂直縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，縫間用鐵質(zhì)銹接料銹接嚴(yán)密。冷卻壁寬度取1000mm，高度取1420mm。銅冷卻壁的特點(diǎn)有：①銅冷卻壁具有熱導(dǎo)率高，熱損失小的特點(diǎn)。②利于渣皮的形成于重建③銅冷卻壁的投資成本綜合來(lái)看要比其它材質(zhì)的冷卻壁便宜且高爐壽命 15到20年。(3) 爐身部位使用板壁結(jié)合冷卻結(jié)構(gòu)形式，如圖（例）既實(shí)現(xiàn)了冷卻壁對(duì)整個(gè)爐殼的覆蓋冷卻作用，又實(shí)現(xiàn)了冷卻板對(duì)爐襯的深度方向的冷卻，并對(duì)冷卻壁上下層間接縫冷卻的薄弱部位起到了保護(hù)作用，因而有良好的適應(yīng)性。與爐襯間距110mm，與爐殼間縫隙為20mm，冷卻壁厚度為300mm，距離砌磚70mm。冷卻板厚度取110mm，伸入爐內(nèi)的長(zhǎng)度本設(shè)計(jì)取720mm，與砌磚間隙取20mm。冷卻壁與冷卻板間隙取100mm。爐殼、爐體框架、爐頂框架、平臺(tái)和梯子等組成了高爐鋼結(jié)構(gòu)。高爐鋼結(jié)構(gòu)是保證高爐正常生產(chǎn)的重要設(shè)施。設(shè)計(jì)高爐鋼結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有：⑴高爐是龐大的豎爐，設(shè)備層層疊疊，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮到各種設(shè)備安裝、檢修、更換的可行性，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。⑵高爐是高溫高壓反應(yīng)器，某些鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)具有耐高溫高壓、耐磨和可靠地密封性。⑶運(yùn)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)軌跡周圍，應(yīng)留有足夠的凈空尺寸，并且要考慮到安裝偏差和受力變形等因素。⑷對(duì)于支撐構(gòu)件，要認(rèn)真分析荷載條件，做強(qiáng)度計(jì)算。⑸露天鋼結(jié)構(gòu)和揚(yáng)塵點(diǎn)附近鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)避免積塵和積水。⑹合理設(shè)置走梯、過(guò)橋和平臺(tái)，使操作方便，安全可靠。爐殼是高爐的外殼，里面有冷卻設(shè)備和爐襯，頂部有裝料設(shè)備和煤氣上升管，下部坐落在高爐基礎(chǔ)上，是不等截面的圓筒體。爐殼的主要作用是固定冷卻設(shè)備、保證高爐砌磚的牢固性、承受爐內(nèi)壓力和起到爐體密封作用，有的還要承受爐頂荷載的和起到冷卻內(nèi)襯做用（外部噴水冷卻時(shí)）。因此，爐殼必須具有一定的強(qiáng)度。由于要與爐襯和冷卻設(shè)備配置適應(yīng)，于是爐殼必然存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)減弱爐殼的強(qiáng)度。由于冷卻設(shè)備需要固定，爐殼需要開(kāi)孔爐殼折點(diǎn)和開(kāi)孔應(yīng)避開(kāi)在同一截面上。爐缸下部折點(diǎn)應(yīng)在鐵口框以下100mm以上，此處取260mm。爐腹折點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)口大套法蘭邊緣以上大于100mm處，路橋開(kāi)口處需補(bǔ)焊加強(qiáng)板。爐殼厚度視工作條件而定，各部位爐殼厚度計(jì)算公式如下： （） 式中：計(jì)算部位爐殼厚度，mm； 計(jì)算部位爐殼外弦直徑（對(duì)圓錐殼體采用大端直徑），m； 系數(shù)，mm/m；與弦?guī)恢糜嘘P(guān)，其值見(jiàn)表。表228 高爐各弦?guī)的取值爐頂封板與爐喉=31mm高爐爐身=23mm高爐爐身下弦?guī)?27mm爐腰=30mm風(fēng)口帶到爐腹上折點(diǎn)=32mm爐缸及爐底=40mm（1） 爐底、爐缸厚度： 取40mm（2） 爐腹厚度： 取32mm（3） 爐腰厚度： 取30mm（4） 爐身下部： 取27mm（5） 爐身厚度： 取23mm（6）爐頂封板及爐喉： 取31mm本設(shè)計(jì)高爐本體鋼結(jié)構(gòu)選用爐體框架式（）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)。框架下部固定在高爐基礎(chǔ)上，頂端則支撐在爐頂平臺(tái)。這種結(jié)構(gòu)由于取消了爐缸支柱，框架來(lái)開(kāi)高爐一定距離，所以風(fēng)口平臺(tái)寬敞，爐前操作方 爐體框架式便，還有利于大修時(shí)高爐容積的擴(kuò)大。（1） 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)，與高爐中心線成對(duì)稱布置，在風(fēng)口平臺(tái)以上部分采用鋼結(jié)構(gòu)。（2） 爐頂框架爐身支柱或大框架支柱上的部頂端一般都用橫跨鋼梁將支柱連接成整體，并在橫跨鋼梁上面滿鋪花紋鋼板或普通鋼板作為爐頂平臺(tái)。爐頂平臺(tái)是爐頂最寬敞的工作平臺(tái)。爐頂框架是設(shè)置在爐頂平臺(tái)上面的鋼結(jié)構(gòu)支撐架。它主要支撐受料漏斗、大小料鐘平衡桿機(jī)構(gòu)及安裝大梁等。爐頂框架結(jié)構(gòu)形式在A字型和門型兩種，本設(shè)計(jì)選用門型結(jié)構(gòu)。門型結(jié)構(gòu)鋼架一般為2440厚鋼板焊成或槽鋼制成。（3） 平臺(tái)結(jié)構(gòu)高爐爐體凡是在設(shè)置有人孔、探測(cè)孔、冷卻設(shè)施及機(jī)械設(shè)備的部位，均應(yīng)設(shè)置工作平臺(tái)，以便于檢修和操作。各層工作平臺(tái)之間用走梯連接。高爐基礎(chǔ)是高爐下部的承重結(jié)構(gòu)，它的作用是將高爐全部荷載均勻地傳遞到地基。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分組成。： 爐基高爐基礎(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)。對(duì)高爐基礎(chǔ)的要求：如下：⑴高爐基礎(chǔ)應(yīng)把高爐全部荷載均勻地傳給地基，不允許發(fā)生沉陷和不均勻的沉陷。高爐基礎(chǔ)下會(huì)引起高爐鋼結(jié)構(gòu)變形，管路破裂。不均勻下沉將引起高爐傾斜，破壞爐頂正常布料，嚴(yán)重時(shí)不能正常生產(chǎn)。⑵具有一定的耐熱能力。一般混凝土只能在150℃以下工作，250℃便有開(kāi)裂，400℃是失去強(qiáng)度，鋼筋混凝土700℃是失去強(qiáng)度。過(guò)去由于沒(méi)有耐熱混凝土基墩和爐底冷卻設(shè)施，爐底破損到一定程度后，常引起基礎(chǔ)破壞，甚至爆炸。采用水冷爐底及耐熱基墩后，可以保證高爐基礎(chǔ)很好工作。基墩斷面為圓形，直徑與爐底相同，～，設(shè)計(jì)時(shí)可以利用基墩高度調(diào)節(jié)鐵口標(biāo)高?；睆脚c荷載和地基土質(zhì)有關(guān)，基座底表面積可按下式計(jì)算： （）式中 A基座底表面積，m2； P包括基礎(chǔ)質(zhì)量在內(nèi)的總荷載，t； K小于1的安全系數(shù)，取值視地基土質(zhì)而定； S允 地基土質(zhì)允許的承壓能力，MPa.46高爐煉鐵車間原料供應(yīng)系統(tǒng)3 高爐煉鐵車間原料供應(yīng)系統(tǒng)煉鐵的供應(yīng)系統(tǒng)以高爐貯礦槽為界分為兩部分。從原料進(jìn)廠到高爐貯礦槽頂屬于原料廠管轄范圍，它完成原料的卸、堆、取、運(yùn)工作，根據(jù)要求還需進(jìn)行破碎、篩分和混勻作業(yè)，起到貯存、 處理并供應(yīng)原料的作用。從高爐貯礦槽頂?shù)礁郀t爐頂裝料設(shè)備屬于煉鐵廠管轄范圍，它負(fù)責(zé)向高爐按規(guī)定的原料品種、數(shù)量、分批地及時(shí)供應(yīng)。對(duì)原料供應(yīng)系統(tǒng)的要求是：⑴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；⑵在貯運(yùn)過(guò)程中應(yīng)考慮為改善高爐冶煉所必需的處理環(huán)節(jié)。⑶由于貯運(yùn)的原料數(shù)量大、對(duì)大、中型高爐應(yīng)該盡可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高配料、稱量的準(zhǔn)確度。⑷原料系統(tǒng)各轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)和落料點(diǎn)都有灰塵產(chǎn)生，應(yīng)有通風(fēng)除塵設(shè)施。將爐料直接送到高爐爐頂?shù)脑O(shè)備叫做上料機(jī)。對(duì)上料機(jī)的要求是：（1）要有足夠的上料能力，不僅能滿足正常的生產(chǎn)需要，還能在底料線的情況下很快趕上料線。為滿足這一要求，在正常情況下上料機(jī)的作業(yè)率一般不應(yīng)超過(guò)70%；（2）工作穩(wěn)定可靠；（3）最大程度的機(jī)械化和自動(dòng)化上料機(jī)主要有料罐式、料車式和皮帶機(jī)上料3中方式。因前兩種不同程度的存在缺陷，而皮帶機(jī)較為符合要求，所以新建的大型高爐，多采用皮帶機(jī)上料方式，本設(shè)計(jì)即采用皮帶機(jī)上料?，F(xiàn)在的煉鐵車間，多采用人造富礦—燒結(jié)礦和球團(tuán)礦為原料，運(yùn)輸設(shè)備則采用皮帶機(jī)。皮帶機(jī)運(yùn)輸 作業(yè)率高，原料破碎率低，而且輕便，大大簡(jiǎn)化了礦槽結(jié)構(gòu)。皮帶機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)該滿足高爐對(duì)原燃料的需求，同時(shí)還應(yīng)考慮物料的特性如粒度、堆比重、動(dòng)堆積角等因素。皮帶機(jī)的寬度可以從手冊(cè)直接查出，也可按下式計(jì)算： （）式中 B—皮帶機(jī)寬度，m； Q—皮帶機(jī)運(yùn)輸量（t/h）一晝夜按16～20h，此處取20h； r—原料的堆密度，t/m3 v—皮帶機(jī)速度，m/s； K—皮帶機(jī)斷面系數(shù)，與物料的動(dòng)堆積角有關(guān)； Ka—皮帶機(jī)傾角系數(shù)； —速度系數(shù)。上料皮帶機(jī)的傾角最小110，最大140。，采用槽型皮帶，皮帶速度2m/s。貯礦槽與貯焦槽及槽下運(yùn)輸設(shè)備：貯礦槽為于高爐一側(cè)（1）它起原料的貯存作用，解決高爐連續(xù)上料和車間間斷供料的矛盾；（2）有利于實(shí)現(xiàn)配料等作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化。貯礦槽的總?cè)莘e與高爐容積飛、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)，可參照下表選用，也可根據(jù)貯存量進(jìn)行計(jì)算。貯礦槽貯存12～18h的礦石量，貯焦槽貯存6～8h的焦炭量。高爐的有效容積為1621m3,故 貯礦槽的容積 取2594m3（1）燒結(jié)礦槽的容積則燒結(jié)礦槽為 表31 貯礦槽、貯焦槽容積與高爐容積的關(guān)系項(xiàng)目高爐有效容積/m32556001000150020002500貯礦槽容積與高爐容積之比﹥貯焦槽容積與高爐容積之比﹥～～～（2）球團(tuán)礦槽的容積 則燒結(jié)礦槽為 （3）澳礦槽的容積 則燒結(jié)礦槽為 貯焦槽的容積 取973m3 則貯焦槽為 貯礦槽的結(jié)構(gòu)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼鋼筋混凝土混合式結(jié)構(gòu)兩種，本設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式礦槽的周壁和底壁都是用鋼筋混凝土澆灌而成。且為了保護(hù)貯礦槽內(nèi)表面不被磨損，一般要在貯礦槽內(nèi)加襯板，貯焦槽內(nèi)襯以廢耐火磚，在廢鐵槽內(nèi)襯以舊鐵軌，在貯礦槽內(nèi)襯以鐵屑混凝土獲鑄鐵襯板。槽底板與水平線的夾角一般為500～550，此處選取520，貯焦槽不小于450，本設(shè)計(jì)選470，以保證原料能順利下滑流出。在貯礦槽下，將原料按品種和數(shù)量稱量并運(yùn)到上料皮帶的的方法有兩種：一種是用稱量車完成稱量、運(yùn)輸、卸料等工序；一種是用皮帶機(jī)運(yùn)輸，用稱量漏斗稱量。皮帶機(jī)與稱量車比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)省投資；而稱量車設(shè)備復(fù)雜，投資高，維護(hù)麻煩。另外稱量車的工作環(huán)境惡劣，傳動(dòng)系統(tǒng)和電器設(shè)備經(jīng)常出故障，要經(jīng)常檢修，要求有備用車，有的高爐甚至要用兩臺(tái)備用車才能保證正常生產(chǎn)，這就增加了投資。⑵皮帶機(jī)運(yùn)輸容易實(shí)現(xiàn)溝下操作自動(dòng)化，能有效地減輕體力勞動(dòng)和改善勞動(dòng)條件，可利于工人健康。⑶采用皮帶機(jī)運(yùn)輸，可以降低礦槽漏嘴的高度，在貯礦槽頂面高度不變的情況下，可以增大貯礦槽容積?；谏鲜鲈颍驹O(shè)計(jì)采用皮帶機(jī)作為槽下運(yùn)輸設(shè)備。高爐爐頂裝料設(shè)備是用