【正文】 的裝置等等。4 爐頂裝料設(shè)備高爐爐頂裝料設(shè)備是用來將爐料裝入高爐并使之合理分布，同時起爐頂密封作用的設(shè)備。目前國內(nèi)使用最多的裝料設(shè)備是雙鐘式爐頂和無鐘式爐頂。本設(shè)計采用無鐘式爐頂爐頂裝料設(shè)備。無論何種爐頂裝料設(shè)備均應(yīng)能夠滿足以下基本要求：（1）要適應(yīng)高爐生產(chǎn)能力；（2）能滿足爐喉合理布料的要求，并能按生產(chǎn)要求進行爐頂調(diào)劑；（3）保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進行；（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單和堅固，制造、運輸、安裝方便，能抵抗急劇的溫度變化及高溫作用；（5）易于實現(xiàn)自動化操作。 無鐘式爐頂裝料設(shè)備無鐘式爐頂裝料設(shè)備從結(jié)構(gòu)上，根據(jù)受料漏斗和稱量料罐的布置情況可劃分為兩種，并罐式結(jié)構(gòu)和串罐式結(jié)構(gòu)。本設(shè)計采用串罐式結(jié)構(gòu)。 串罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備串罐式無鐘爐頂也稱中心排料式無鐘爐頂，與并罐式無鐘爐頂相比，串罐式無鐘爐頂有一些重大的改進：投資較低，和并罐式無鐘爐頂相比可減少投資10%。在上部結(jié)構(gòu)中所需空間小，從而使得維修操作具有較大的空間。設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致。極大地保證了爐料在爐內(nèi)分布的對稱性，減小了爐料偏析，這一點對于保證高爐的穩(wěn)定順行是極為重要的。絕對的中心排料，從而減小了料罐以及中心喉管的磨損，但是，旋轉(zhuǎn)溜槽所受爐料的沖擊有所增大，從而對溜槽的使用壽命有一定的影響。 無鐘式爐頂?shù)牟剂闲问?無鐘式爐頂?shù)牟剂戏绞? 無鐘式爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽可以實現(xiàn)多種布料方式，根據(jù)生產(chǎn)對爐喉布料的要求，常用的有以下4種方式。環(huán)形布料，傾角固定的旋轉(zhuǎn)布料稱為環(huán)形布料。這種布料方式與料鐘布料相似，改變旋轉(zhuǎn)溜槽的傾角相當(dāng)于改變料鐘直徑。由于旋轉(zhuǎn)溜槽的傾角可任意調(diào)節(jié)，所以可在爐喉的任一半徑做單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)布料，將焦炭和礦石布在不同半徑上以調(diào)整煤氣分布。螺旋形布料，傾角變化的旋轉(zhuǎn)布料稱為螺旋形布料。布料時溜槽做等速的旋轉(zhuǎn)運動，每轉(zhuǎn)一圈跳變一個傾角這種布料法能把爐料布到爐喉截面任意部位，并且可以根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整料層厚度，也能獲得較平坦的料面。定點布料，方位角固定的布料形式稱為定點布料。當(dāng)爐內(nèi)某部位發(fā)生“管道”或“過吹”時，需用定點布料。扇形布料，方位角在規(guī)定范圍內(nèi)反復(fù)變化的布料形式稱為扇形布料。當(dāng)爐內(nèi)產(chǎn)生偏析或局部崩料時，采用該布料方式。布料時旋轉(zhuǎn)溜槽在指定的弧段內(nèi)慢速來回擺動。 探料裝置 探料裝置的作用是準(zhǔn)確探測料面下降情況，以便及時上料。防止低料線操作時爐頂溫度過高，燒壞爐頂設(shè)備等，特別是高爐大型化、自動化、爐頂設(shè)備也不斷發(fā)展的今天，料面情況是上部布料作業(yè)的重要依據(jù)。 目前使用最廣泛的是機械傳動的探料尺、微波式料面計和激光料面計，本設(shè)計選用激光料面計。它是利用光學(xué)三角法測量原理設(shè)計的。激光測面計檢測精度高、在煤氣粉塵濃度相同檢測距離相等的條件下，其分辨率是微波料面計的25～40倍。5 送風(fēng)系統(tǒng) 高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機、冷風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管路以及管路上的各種閥門等。高爐冶煉首先要使?fàn)t內(nèi)的燃料燃燒才能進行生產(chǎn)，而燃料燃燒所需的氧，要靠鼓風(fēng)機供給足夠的風(fēng)，鼓風(fēng)機供給的風(fēng)還必須克服高爐內(nèi)料柱的阻力，才能使燃燒生成的煤氣上升和合理分布，才能使?fàn)t料順利下降，由此可知鼓風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓對高爐生產(chǎn)的重要性。熱風(fēng)帶入高爐的熱量約占總熱量的四分之一，目前鼓風(fēng)溫度一般為1000～1200℃，最高可達(dá)1400℃，提高風(fēng)溫是降低焦比的重要手段，也有利于增大噴煤量。 準(zhǔn)確選擇鼓風(fēng)機，合理布置管路系統(tǒng)，閥門工作可靠，熱風(fēng)爐工作效率高，是保證高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)的重要因素。 高爐用鼓風(fēng)機 高爐冶煉對鼓風(fēng)機的要求高爐冶煉時對鼓風(fēng)機的要求：要有足夠的鼓風(fēng)量。高爐鼓風(fēng)機要保證向高爐提供足夠的空氣，以保證焦炭的燃燒。入爐風(fēng)量通過物料平衡計算得到，用公式近似計算：q0= = =6999m3/min式中 q0—標(biāo)態(tài)入爐風(fēng)量（以下簡稱風(fēng)量），即在高爐風(fēng)口處進入高爐內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的鼓風(fēng)流量，m3/min； Vu—高爐有效容積，4038m3；I—高爐冶煉強度， t/(dm3)V—每噸干焦消耗標(biāo)態(tài)風(fēng)量，m3/ t。 每噸干焦消耗標(biāo)態(tài)風(fēng)量主要與焦炭灰分和鼓風(fēng)濕度有關(guān)，一般在2450～2800 m3/ t之間。要有足夠的鼓風(fēng)壓力。高爐鼓風(fēng)機出口風(fēng)壓應(yīng)能克服送風(fēng)系統(tǒng)的阻力損失、克服料柱的阻力損失、保證高爐爐頂壓力符合要求。鼓風(fēng)機出口風(fēng)壓可用下式表示：p=pt+ΔpLS+ΔpFS=106+105+105= MPa式中 p——鼓風(fēng)機出口風(fēng)壓，Pa； pt——高爐爐頂壓力，～；ΔpLS——高爐料柱阻力損失，～105Pa；ΔpFS——高爐送風(fēng)系統(tǒng)阻力損失，～105Pa。既能均勻、穩(wěn)定地送風(fēng)，又要有良好的調(diào)節(jié)性能和一定的調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)高爐要求固定風(fēng)量操作時，風(fēng)量應(yīng)不受風(fēng)壓波動的影響，即當(dāng)風(fēng)壓波動時，風(fēng)量不應(yīng)受風(fēng)壓波動的影響。也有定風(fēng)壓操作的，如解決路礦不順或熱風(fēng)爐換爐時，它要求變動風(fēng)量時保證風(fēng)壓的穩(wěn)定。此外，高爐操作常要加風(fēng)或減風(fēng)，當(dāng)采用不同的爐頂壓力操作，爐內(nèi)料柱透氣性變化時，都需要風(fēng)機出口風(fēng)量和風(fēng)壓能在較大范圍內(nèi)變動。在不同氣候條件下，例如在夏季和冬季，由于大氣溫度、壓力和濕度的變化，風(fēng)機的實際出口風(fēng)量和風(fēng)壓必然有相應(yīng)的變化。 高爐鼓風(fēng)機的工作原理和特性常用的高爐鼓風(fēng)機有離心式和軸流式兩種。我國新建的1000 m3以上的高爐，均采用軸流式鼓風(fēng)機，本設(shè)計選用軸流式的鼓風(fēng)機。 軸流式鼓風(fēng)機的工作原理，是由裝有工作葉片的轉(zhuǎn)子和裝有導(dǎo)流葉片的定子以及吸氣口、排氣口組成，其工作原理是依靠在轉(zhuǎn)子上裝有扭轉(zhuǎn)一定角度的工作葉片隨轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，工作葉片對氣體做功，使獲得能量的氣體沿軸向流動，達(dá)到一定的風(fēng)量和風(fēng)壓。轉(zhuǎn)子上的一列工作葉子與機殼上的一列導(dǎo)流葉片構(gòu)成軸流式鼓風(fēng)機的一個級。級數(shù)越多，空氣的壓縮比越大，出口風(fēng)壓也越高。 軸流式鼓風(fēng)機的特性氣體在風(fēng)機中沿軸向流動，轉(zhuǎn)折少，風(fēng)機效率高，可達(dá)90%左右；工作葉輪直徑較小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，運行穩(wěn)定，功率大，更能適應(yīng)大型高爐冶煉的要求；汽輪機驅(qū)動的軸流式鼓風(fēng)機，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)排風(fēng)參數(shù)；采用電動機驅(qū)動的軸流式鼓風(fēng)機，可調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片角度來調(diào)節(jié)排風(fēng)參數(shù)，兩者都有較寬的工作范圍； 軸流式鼓風(fēng)機1—機殼；2—轉(zhuǎn)子；3—工作葉片；4—導(dǎo)流葉片；5—吸氣孔；6—排氣孔特性曲線斜度很大，近似等流量工作，即管網(wǎng)阻力變化時風(fēng)量變化很小，能滿足高爐穩(wěn)定風(fēng)量操作的要求。 高爐鼓風(fēng)機的選擇 設(shè)計高爐車間，合理選擇風(fēng)機是一項重要的工作，選擇風(fēng)機的主要依據(jù)是 高爐容積與鼓風(fēng)機配置容積/ m3鼓風(fēng)機型號風(fēng)量/ m3/min風(fēng)壓/ MPa轉(zhuǎn)速/ rmin功率/kW傳動方式6201000150020002545AK1300軸流式Z325046軸流式K425041離心式靜葉可調(diào)軸流式靜葉可調(diào)軸流式20003250425060006000220044003250汽輪機30006000120001730032000汽動電動汽動汽動同步電動高爐的有效容積和生產(chǎn)能力，同時還要考慮到使用地區(qū)的自然氣候條件，以及高爐的冶煉條件。例如：高爐鼓風(fēng)機最大質(zhì)量鼓風(fēng)量應(yīng)能滿足夏季高爐最高冶煉強度的要求；冬季，風(fēng)機應(yīng)能在經(jīng)濟區(qū)域工作，不放風(fēng)，不飛動。 熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐實質(zhì)上是一個熱交換器?，F(xiàn)代高爐普遍采用蓄熱式熱風(fēng)爐。蓄熱式熱風(fēng)爐基本工作原理是：煤氣在燃燒室燃燒，高溫?zé)煔馔ㄟ^蓄熱室將格子磚加熱，然后再將冷風(fēng)通過熾熱的格子磚，冷風(fēng)被加熱并送入高爐。由于燃燒和送風(fēng)交替進行，為保證向高爐連續(xù)供風(fēng)，通常每座高爐配置3座或4座熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐的大小及各部位尺寸，取決于高爐所需要的風(fēng)量和風(fēng)溫。熱風(fēng)爐的加熱能力用每立方米高爐有效容積所具有的加熱面積表示，一般80～100m3更高。根據(jù)燃燒室和蓄熱室布置形式的不同，熱風(fēng)爐分為內(nèi)燃式、外燃式和頂燃式熱風(fēng)爐3種基本形式，本設(shè)計選用外燃式熱風(fēng)爐。 外燃式熱風(fēng)爐外燃式熱風(fēng)爐由內(nèi)燃式熱風(fēng)爐演變而來，其工作原理與內(nèi)燃式熱風(fēng)爐完全相同，只是燃燒室和蓄熱室分別在兩個圓柱形殼體內(nèi)，兩個室的頂部以一定的方式連接起來。就兩個室的頂部連接方式的不同可以分為4種基本形式。本設(shè)計采用新日鐵式的熱風(fēng)爐，新日鐵式外燃熱風(fēng)爐是在拷貝式和馬琴式外燃熱風(fēng)爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其特點是：蓄熱室上部有一個椎體段，使蓄熱室拱頂直徑縮小到和燃燒室直徑相同，拱頂下部耐火磚承受的荷重減小，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；對稱的拱頂有利于煙氣在蓄熱室中的均勻分布，提高傳熱效率。 外燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)示意圖a—拷貝式；b—地得式；c—馬琴式；d—新日鐵式 外燃式熱風(fēng)爐的特點 外燃式熱風(fēng)爐與外燃式和內(nèi)燃式相比，其主要優(yōu)勢有：總的來說外燃式比內(nèi)燃式結(jié)構(gòu)合理，由于燃燒室單獨存在于蓄熱室之外，消除了隔墻，不存在隔墻受熱不均而造成的砌體裂紋和倒塌，有利于強化燃燒，提高熱風(fēng)溫度。 燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔课淮u襯可以單獨膨脹和收縮，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較內(nèi)燃式熱風(fēng)爐好，可以承受高溫作用。 燃燒室斷面為圓形，當(dāng)量直徑大，有利于煤氣燃燒。氣流在蓄熱室格子磚內(nèi)分布均勻，提高了格子磚的有效利用率和熱效率。 送風(fēng)溫度較高，可以長時間保持1300℃風(fēng)溫。 6 高爐噴吹煤粉系統(tǒng)從高爐風(fēng)口裝置吹入粉狀的煤粉，代替了部分價格昂貴而且資源日益缺乏的焦炭，降低了成本，改善了高爐操作指標(biāo)［4］。設(shè)計時，在選擇工藝流程和設(shè)備時，我考慮了下列工藝要求：（1）能持續(xù)穩(wěn)定地噴入爐內(nèi)；（2）各風(fēng)口的噴入量接近，其誤差不應(yīng)該影響高爐爐缸周圍工作的均勻性；（3）計量準(zhǔn)確，并可按高爐操作的需要調(diào)節(jié)噴入量；（4）設(shè)備簡單、安全。高爐噴吹煤粉工藝流程包括兩個系統(tǒng)，即煤粉的制備與煤粉的噴吹。 煤粉的制備設(shè)備煤粉是由磨煤機加工出來的。我設(shè)計的是采用MPS中速磨煤機。煤粉收集設(shè)備采用PPCS氣箱式脈沖布袋收粉器。 高爐噴煤系統(tǒng) 單管路串罐噴吹系統(tǒng)噴吹罐下只設(shè)一條噴吹管路的噴吹形式稱為單管路噴吹。單管路噴吹必須與多頭分配器配合使用。各風(fēng)口噴煤量的均勻程度取決于多頭分配器的結(jié)構(gòu)形式和支管補氣調(diào)節(jié)的可靠性。單管路噴吹工藝具有如下優(yōu)點：工藝簡單、設(shè)備少、投資低、維修量小、操作方便以及容易實現(xiàn)自動計量；由于混合器較大，輸粉管道粗，不易賭塞；在個別噴槍停用時，不會導(dǎo)致噴吹罐內(nèi)產(chǎn)生死角，能保持下料順暢，并且容易調(diào)節(jié)噴吹速率；在噴煤總管上安裝自動切斷閥，以確保噴煤系統(tǒng)安全。在噴吹高揮發(fā)分的煤煙時，采用單管路噴吹，可以較好的解決由于死角處的煤粉自然和因回火而引起爆炸的可能性。因此，目前有將多管路噴吹改為單管路噴吹的趨勢。串罐噴吹工藝是將3個罐重疊布置的，從上到下3個罐依次為煤粉倉、中間罐和噴吹罐。打開上鐘閥，煤粉由煤粉倉落入中間罐內(nèi)，裝滿煤粉后關(guān)上鐘閥。當(dāng)噴吹罐內(nèi)煤粉下降到底料位時，中間罐開始充壓，向罐內(nèi)充入氮氣，使中間罐壓力與噴吹罐壓力相等，依次打開均壓閥、下鐘閥和中鐘閥，待中間罐煤粉放空時，依次關(guān)閉中鐘閥、下鐘閥和均壓閥，開啟放散閥直到中間罐壓力為零。 單管路串罐噴吹系統(tǒng)單管路串罐噴吹的優(yōu)點： 可減少一套氣粉分離裝置和一個高壓容器； 占地面積小；噴吹和送粉互不干擾，有利于連續(xù)作業(yè)和穩(wěn)定噴吹。 噴吹罐組有效容積的確定噴吹罐組包括噴吹罐、貯煤罐和收集罐，它的有效容積與高爐的噴煤量、噴吹系統(tǒng)的工藝流程和工作制度有關(guān)。噴吹罐有效容積的確定。噴吹罐有效容積按向高爐持續(xù)噴吹半小時左右的噴吹量來考慮。噴吹罐的最低料面以下還要保留2～3噸煤粉，而最高料面離頂部球面轉(zhuǎn)折處也要留有800～1000mm的距離，在最低和最高料面間所占的空間為噴吹罐的有效容積。單位時間吹入高爐的煤粉量（Q）可以用下式求出：Q=VuηvG247。24 =4038247。24 =式中Vu—高爐有效容積，4038m3； ηv—高爐利用系數(shù)， t/(dm3)； G—噴煤量，噴吹罐的有效容積Vp為：Vp=TQ247。ρ =22247。 = m3式中Vp—噴吹罐的有效容積，m3 ； T—倒灌周期，； Q—小時煤粉噴吹量，t/h； ρ—煤粉堆密度。貯煤罐有效容積的確定。貯煤罐的有效容積與噴吹罐相近。貯煤罐最低料面是鐘閥，最高料面距該罐球面交接處留800～1000mm，最低與最高料面間的容積即為該罐的有效容積。收集罐有效容積的確定。三灌單列式的噴吹罐組在貯煤罐之上裝有收集罐，它的有效容積應(yīng)該保證在上鐘閥關(guān)閉時，即由貯煤罐向噴吹罐加煤粉時，貯存送來的煤粉，即Vs=Vpt1247。t2 =13247。30 =5 m3式中Vs—收集罐的有效容積，m3。 t1 —上鐘閥處在關(guān)閉狀態(tài)的時間，取13min。 t2 —倒灌周期，取30min。 Vp —噴吹罐有效容積，m3.依據(jù)計算結(jié)果和考慮其它因素，： 罐體尺寸項目單位噴吹罐貯煤罐收集罐有效容積直徑高度m3mmmm12200038222520007962520001592 煤粉噴吹的安全措