【文章內容簡介】 q硅氧分＝[Si]% 1000 ＝%1000 ＝式中 ——由SiO2分解產生1 kg硅吸收的熱量，kJ/kg（4）磷酸鹽分解吸熱為q磷鹽分＝[P]% 1000 ＝%1000 ＝式中 ——Ca3（PO4）2分解產生1 kg磷吸收熱量，kJ/kg故 q氧化物分解＝q鐵氧化＋q錳氧分＋q硅氧分＋q磷鹽分 ＝＋＋＋ ＝脫硫吸熱q脫硫＝GS渣＝＝式中 ——假定礦中硫以FeS形式存在，脫出1kg硫吸熱量值，kJ/kg碳酸鹽分解吸熱q碳酸鹽分解熔劑中CaCO3和MgCO3分解出CO2的量為：VCO2鈣＝G熔CaO%熔 ＝% ＝VCO2鎂＝VCO2分VCO2鈣 ＝ ＝q碳酸鹽分解＝VCO2鈣44/4048＋VCO2鎂44/2489 ＝44/4048＋44/2489 ＝式中4048,2489—分別為由CaCO3，MgCO3分解1kg的CO2吸熱，kJ。水分分解吸熱q水分＝（V風Φ18/＋G煤H2O%煤）＝（%18/＋145%）＝式中 ——水分解吸熱，kJ/kg爐料游離水蒸發(fā)吸熱q汽＝G焦H2O%焦2682＝%2682＝式中 2682——1 kg水由0℃變?yōu)?00℃水汽吸熱，kJ/kg鐵水帶走的熱q鐵水q鐵水＝10001173＝1173000kJ式中 1173——鐵水熱容量，kJ/kg爐渣帶走的熱q渣＝G渣1760＝1760＝568216kJ式中 1760——爐渣熱容量，kJ/kg噴吹物分解吸熱q噴＝G煤1048＝1451048＝151960kJ式中 1048——煤粉分解熱，kJ/kg爐頂煤氣帶走的熱量q煤氣從常溫到200℃之間，各種氣體的平均比熱容Cρ[kJ/(kg℃)]如下（）： 各種氣體的平均比熱容N2CO2COH2CH4H2O汽（1）干煤氣帶走的熱量為q煤氣干＝（＋＋＋＋）240 ＝（＋＋＋＋）200 ＝（2）煤氣中水汽帶走的熱為q水＝GH2O（200－100）＝100＝ q煤氣＝q煤氣干＋q水＝＋＝爐塵帶走的熱量q塵＝G塵200＝20200＝式中 ——為爐塵的比熱容，kJ/(kg℃)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。 熱平衡表熱收入kJ%熱支出kJ%碳素氧化放熱氧化物分解熱風帶的熱脫硫甲烷生成熱碳酸鹽分解氫氧化放熱游離水蒸發(fā)物料物理熱鐵水帶熱1173000成渣熱爐渣帶熱568216總計噴吹物分解151960煤氣帶熱水分分解爐塵帶熱熱損失總計100熱量利用系數(shù)KTKT＝總熱量收入－（煤氣帶走的熱＋熱損失）＝100%－（＋）%＝%對于一般中小型高爐KT值為80%~85%［10］，近代高爐由于大型化和原料條件的改善可達到近90%碳素利用系數(shù)KCKC＝100%＝[()]100%＝%KC值對于中小型高爐為50%~60%，大型而原料條件較好的高爐可達到65%以上。2 高爐本體設計高爐本體包括高爐基礎、鋼結構、爐襯、冷卻裝置，以及高爐爐型設計計算等。高爐的大小以高爐有效容積表示；高爐有效容積和座數(shù)表明高爐車間的規(guī)模，高爐有效容積和爐型是高爐本體設計的基礎。近代高爐有效容積向大型化發(fā)展。目前，世界大型高爐有效容積已達到5000m3級，而爐型設計則向著大型橫向發(fā)展，H/。高爐本體結構的設計以及是否合理是實現(xiàn)優(yōu)質、低耗、高產、長壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)裝置的設計和選型的依據(jù)。高爐爐襯用耐火材料，已由單一的陶瓷質耐火材料，普遍地過渡到陶瓷質和碳質耐火材料綜合結構，也有采用高純度Al2O3的剛玉磚和碳化硅磚；高爐冷卻設備期間結構亦在不斷改進，軟水冷卻、純水冷卻在逐漸擴大其使用范圍。由于高爐綜合設計水平的提高，強化高爐爐齡已經可望達到十年或更長。高爐本體結構及其設計是高爐車間實際首要解決的關鍵所在，必須慎重對待。 高爐爐型高爐是豎爐。高爐內部工作空間剖面的形狀成為高爐爐型或高爐內型。高爐問世二百多年來，隨著人們對產量的要求和原料燃料條件的改善，以及鼓風能力的提高，高爐爐型也在不斷地演變和發(fā)展。高爐冶煉的實質是上升的煤氣流和下降爐料之間所進行的傳熱傳質過程，因此必須提供燃料燃燒所必須的空間，提供高溫煤氣流與爐料進行傳熱傳質的空間。爐型要適應爐料燃燒條件，保證冶煉過程的順行。 爐型設計與計算高爐爐型設計的依據(jù)是單座高爐的生鐵產量，由產量確定高爐有效容積。歷史上曾有過將產量與有效高度直接聯(lián)系起來，結果設計爐型都是依產量大小的相似形，這顯然是不合理的；也曾有過以產量定爐缸截面積，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?，F(xiàn)在多數(shù)國家都是以產量和有效容積利用系數(shù)（ηv）來確定高爐有效容積，再以有效容積為基礎，計算其他尺寸。有關爐型的名詞概念：設計爐型——按照設計尺寸砌筑的爐型；操作爐型——高爐投產后，工作一段時間，爐襯侵蝕，形狀發(fā)生變化后的爐型；合理爐型——冶煉效果較好，獲得優(yōu)質、低耗、高產和長壽的爐型，它具有時間性、相對性。高爐冶煉是復雜的物理化學過程，設計的爐型必須適應冶煉過程的需要，設計爐型應能保證高爐一代獲得穩(wěn)定的較高的產量，優(yōu)質的產品，較低的能耗和一代長壽。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，與爐襯結構和耐火材料的性能有關，還與冷卻裝置及冷卻制度有關。高爐冶煉實際上是長時間在操作爐型內進行。因此掌握冶煉過程中爐型的變化及其趨勢，對設計合理爐型非常重要。高爐大修設計，應對前一代高爐爐型做詳細地調查和分析。新建廠礦高爐設計，必須分析原料燃料條件、設備條件和操作條件。設計要求：設計一個年產煉鋼生鐵480萬噸，鑄造生鐵70萬噸的高爐車間。計算時鑄造生鐵按照煉鋼生鐵計算。確定年工作日： 36595%=347d鑄造生鐵換算煉鋼生鐵的折算系數(shù)為：70萬噸=年產煉鋼生鐵總量： 480萬噸+=日產量 p總=10000/347=16152t定容積：選定高爐座數(shù)為2座，利用系數(shù)為ηv =2t/(dm3)每座高爐日產量 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度：i燃=(m2h) 冶煉強度：I=(d m3)則 d=162。i燃== 取d=校核 Vu162。A=4038p4= 合理 （2）爐缸高度由于不設渣口，數(shù)據(jù)參照寶鋼1號高爐，風口高度hf=，風口數(shù)取36。選取風口的結構尺寸為：a=爐缸高度 h1=hf+a=+= 取h1=鐵口的數(shù)目 n鐵=3死鐵層厚度h0選取h0=。爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度選取 D/d=則 D== 取D=選取 α=81176。30ˊ則 h2=Dd2tanα=176。30162。= 取h2=4校核 tana=2h2Dd=2= 取a=81176。28162。9178。爐喉直徑、爐喉高度選取d1/D=則 d1== 取 =選取 = 爐身角、爐身高度選取 β=82176。則 h4=Dd12tanβ=176。= 取h4=18校核β tan82176。=2h4Dd1=2= 取b=82176。5162。34178。爐腰高度選取 /D=則 == 取=求 =－－4－18－2=校核爐容：（1）爐缸體積： V1=π4d2h1==（2）爐腰體積： V2=π12h2D2+Dd+d2 =π124++ =（3）爐腰體積： V3=π4D2h3=π4=（4）爐身體積： V4=π12h4D2+Dd1+d12 =π1218（++） =（5）爐喉體積：V5=π4d12h5=π4180。2=Vu=V1+V2+V3+V4+V5=++++=誤差：?V=VuVu162。Vu162。==%1%爐型設計合理，符合要求 。1繪制高爐爐型圖。 高爐爐型及尺寸 高爐爐襯設計按照設計爐型，以耐火材料砌筑的實體稱為高爐爐襯。高爐爐襯的作用在于構成高爐的工作空間，減少熱損失，并保護爐殼和其它金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。 高爐對耐火材料的要求根據(jù)高爐爐襯的工作條件和破損機理，砌筑材料的質量對爐襯壽命有重要的影響，故對高爐用耐火材料有如下要求：耐火度要高。耐火度是指耐火材料開始軟化的溫度。它表示了耐火材料承受高溫的能力。因為高爐長期在高溫條件下工作，要求耐火材料具有較高的耐火度，并且高溫機械強度要大，具有良好的耐磨性、抗撞擊能力。荷重軟化點要高。荷重軟化點能夠更確切地評價耐火材料的性能。Fe2 O3 含量要低。耐火材料中的Fe2 O3 和SiO2 在高溫下相互作用生成低熔點化合物，降低耐火材料的耐火度；在高爐內，耐火材料中的Fe2 O3 有可能被滲入磚襯中的CO還原生成海綿鐵，而海綿鐵又促進CO分解產生石墨碳沉積，構成對磚襯的破壞作用。重燒收縮要小。重燒收縮是表示耐火材料升至高溫后產生裂紋可能性大小的一種尺度。氣孔率要低。在高溫冶煉條件下，如果磚襯材料的氣孔率大，則為石墨和鋅沉積創(chuàng)造了條件，從而引起爐襯破壞。 高爐爐襯的設計與砌筑高爐爐襯設計的內容是選擇各部位爐襯的材質，確定爐襯的厚度，說明砌筑方法以及材料計算。爐襯設計的合理可以延長高爐壽命，并獲得良好的技術經濟指標。 高爐各部分爐襯設計與砌筑綜合分析高爐爐襯的破損機理發(fā)現(xiàn)，高溫是爐襯破損的根本條件，其次是渣鐵液、堿金屬的侵蝕，機械沖刷、滲漏、賬縮開裂、磨損等的動力作用也不可忽視，但就主次來說，應著重從傳熱學來分析，其次也要從化學侵蝕、動力學來研究，才能得到合理的爐襯結構。爐底、爐缸爐缸工作條件與爐底相似，而且裝有鐵口和風口，每天有大量鐵水流過鐵口、開堵鐵口有劇烈的溫度波動和侵蝕。風口前邊是燃燒帶，為高爐內溫度最高區(qū)域。本設計采用美國UCAR公司的熱壓炭磚和法國Savoie公司的陶瓷杯技術，將“導熱法”和“耐火材料法”兩種爐襯設計系統(tǒng)結合在一起，集兩者之長，以期實現(xiàn)高爐長壽的目標。此設計爐襯所需材質有國產炭磚，湘鋼莫來石磚，陶瓷杯莫來石磚，美聯(lián)炭NMA磚，陶瓷杯棕剛玉預制塊。陶瓷杯爐底爐缸結構的優(yōu)越性有以下幾點：（1）提高鐵水溫度。由于陶瓷杯的隔熱保溫作用，減少了通過爐底爐缸的熱損失，鐵水可保持較高的溫度，給煉鋼生產創(chuàng)造了良好的節(jié)能條件。（2）易于復風操作。由于陶瓷杯的保溫作用，在高爐休風期間，爐子冷卻速度慢，熱損失少，這有利于復風時恢復正常操作。（3）防止鐵水滲漏。由于1150℃等溫線緊靠爐襯的內表面，并且由于耐火材料的膨脹，縮小了磚縫，因而鐵水的滲透是有限的，降低了爐缸燒穿的危險性。美國UCAR熱壓小炭磚爐缸散熱型的優(yōu)越性：選用高熱導率、低滲透度和優(yōu)良抗堿侵蝕性能的炭質材料，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力，熱量能順利傳遞到冷卻系統(tǒng)。爐腹、爐腰從爐腹到爐腰的爐襯要承受煤氣流和爐料的磨損，堿金屬和鋅蒸氣滲透的破壞作用，初渣的化學侵蝕以及由于溫度波動所產生的熱震破壞作用。本設計