【正文】 解耗熱 Qhd5=（345+250）120=71400=(kJ)（6）高溫區(qū)熱損失Qhd6= =（kJ）將以上結(jié)果列高溫區(qū)熱平衡表，表212表212 高溫區(qū)熱平衡表熱 收 入熱 支 出項 目kJ%項 目kJ%碳素燃燒熱直接還原耗熱鼓風有效熱碳酸鹽分解耗熱鐵水帶走熱量爐渣帶走熱量煤粉升溫分解熱高溫區(qū)熱損失總 計總 計 理論焦比的計算由前面計算可知：鼓風溫度為1100℃，鼓風濕度=（富氧）噴煤量120 kg硅石用量Φ:渣量U=，進渣硫量： kg直接還原度rd =，%()（1） 直接還原耗碳為Cd=CdFe+Cda=+=（kg）（2） 生鐵滲碳Cc=（3） 噴吹燃料碳料Cj=120=（kg）（4） 風口前燃燒碳量計算鼓風含氧量O2b= qh=╳2340 =(kJ/m3)qw=()=(kJ/m3)鼓風1100℃，界限溫度950℃ kcal/m3，這里未考慮噴吹煤粉用壓縮空氣的影響。鼓風中濕風分解出的氫參加浮土體還原，每立方米鼓風氫還原耗熱為：qf==(kJ/m3)因此，每立方米鼓風給高溫區(qū)的綜合熱量是：q= qh+ qw—qf=+=(kJ/m3)鐵的直接還原耗熱：QdFe=6491=(kJ)高溫區(qū)其他因素耗熱： Q其他=[53600+12480+62750+ 120(+2)+130000+210+595120+3001000] =(kg)這里取Z0=300 kcal/kgC，高溫區(qū)域熱損失為全爐熱損失的80%。因此，Vb=(+)/ =(m3)風口前燃燒碳量為： Cb==(kg)(5) 理論焦比計算。 由公式 ,并取生成的CH4的碳量α、=，在本題冶煉的條件下，理論焦比為：K= (++)/()=(kg) 此例設(shè)計焦比為400kg，此設(shè)計焦比選擇是比較合理的，在允許的誤差范圍內(nèi)。第三章 2200m3高爐本體設(shè)計合理的高爐內(nèi)型是實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、低耗、長壽的基本條件之?，F(xiàn)代高爐的內(nèi)型設(shè)計與以往有很大不同，主要表現(xiàn)在大爐缸、多風口、適當矮胖、減小爐身及爐腹角、取消渣口等方面，其目的－是為了改善料柱透氣性、改善煤氣分布、提高噴煤比、適當抑制邊緣、吹透中心，以達到高爐高產(chǎn)、長壽、低耗、順行的目的。特別是隨著磚壁合一、薄壁內(nèi)襯結(jié)構(gòu)高爐的推廣和普及，人們對高爐爐型的認識更進了一步。磚壁合一、薄壁內(nèi)襯高爐由于內(nèi)襯很薄，設(shè)計爐型基本上就是操作爐型，一代爐役其操作爐型基本維持不變。對于常規(guī)高爐而言，最佳操作爐型是高爐投產(chǎn)后24年內(nèi)的實際爐型，此時的爐型由于內(nèi)襯大部分已侵蝕，爐腰擴大，爐身及爐腹角變小，高爐操作穩(wěn)定、利用系數(shù)高，煤氣利用好。 高爐內(nèi)型設(shè)計本設(shè)計為2200m3本體設(shè)計，包括爐型、爐襯、冷卻系統(tǒng)、爐體結(jié)構(gòu)和高爐基礎(chǔ)的設(shè)計等，采用適宜強化冶煉的矮胖操作爐型高爐適當矮胖加深死鐵層深度以減少鐵水環(huán)流侵蝕爐襯，提高爐缸爐底壽命；。高爐有效容積VU=2200m3設(shè)計利用系數(shù)η=()則高爐日產(chǎn)鐵量p= VU η=2200=5060t/d在設(shè)計中主要采取經(jīng)驗公式與理論計算相結(jié)合的方法，并參考了國內(nèi)同級高爐的內(nèi)型尺寸。如包鋼4高爐2200m武鋼4高爐2516 m本鋼5高爐2000 m鞍鋼72580m3等。所采取的經(jīng)驗公式為包頭鋼鐵設(shè)計研究院與青島鋼鐵公司對國內(nèi)外100多座近代大型和巨型高爐進行了分析和統(tǒng)計計算后推出的爐型計算公式[16]。這里用到的有：爐缸直徑：d= VU 爐腰直徑：D= VU 爐喉直徑：d1= VU 爐腰高度：h3= VU VU 死鐵層深度：h0= VU /d爐喉高度：h5= VU + VU – 爐缸設(shè)計（1） 爐缸直徑d由經(jīng)驗公式d= VU ：d==取d = mA=πd2/4=（2）鐵水高度、渣口高度、風口高度設(shè)計鐵水高度h鐵h鐵= VUη/()N:晝夜出鐵次數(shù)，取N=9次r鐵:鐵水密度，取r鐵= t / m3A：爐鋼截面積，單位m2渣口高度hz、hz=h鐵b/cb:生鐵產(chǎn)量波動系數(shù)，取b=c：渣口以下爐缸容積利用系數(shù)，取c=設(shè)置渣口是對按時出鐵的2000m3以下高爐而言的[16]。渣口高了等于虛設(shè)；渣口低了，小套經(jīng)常燒穿。高爐不順或出鐵晚點或爐缸堆積時渣口都易燒穿，為了加強冶煉，取消渣口。風口高度hf、hf = hz / kk: 渣口高度與風口高度之比，取k = 則hf = bVUη/（N r鐵Ack）= 4 bVUη/（N r鐵πd2ck）=42200（9）= m取hf= ，風口安裝尺寸a= m. 爐缸高度 h1= hf + a = += m取風口間距s = .則風口數(shù)目 f = πd / s= / = 取f = 28則實際風口間距：s= πd / n= / 21= m(3)鐵口設(shè)計高爐設(shè)2個出鐵口，即沿圓周方向成180176。角布置。每個出鐵口產(chǎn)量為：VU /η/ 2 = 2200 / ()(4)死鐵層深度h0由經(jīng)驗公式：h0≥ VU /d2 = 2200/ = m取h0 = m(5)爐缸高度由經(jīng)驗公式得 h1 = – = –= m取 h1 = m適當提高爐缸高度，能保證風口前有足夠的風口回旋區(qū)，有利于煤粉的充分燃燒，及改善高爐下部中心焦柱的透氣性，有利于改善氣體動力學條件。 爐腹、爐腰、爐身部位的設(shè)計 (1) 爐腹高度h2, 爐腹角的計算,由經(jīng)驗公式得h2=( VU+)( + + )1=(2200+)(++ )1= m取 h2= m α= arctan2h2 /(Dd)= arctan [2 / ( )]= 176。=79176。10‘59“(2)爐腰直徑D, 爐腰高度h3.，由經(jīng)驗公式計算：D = VU = = m取D = mh3 = – = = m取 h3 = m(3) 爐身高度h4 , 爐身角βh4 = ( VU – )( + + )1 = ( 2200 – )( + 2200 + )1 = m由于采用矮胖爐型，結(jié)合同級爐容的國內(nèi)高爐的一些參數(shù)，適當降低爐身高度，取h4 = mβ= arctan 2 h4/ (Dd1)= arctan [2()]=176。=83176。5‘59“ 爐喉設(shè)計( 1)爐喉直徑d1由經(jīng)驗公式：d1 = d1= = m 取d1=(2)爐喉高度h5,由經(jīng)驗公式h5 = + –h5 = 2200 +2200–= 取h5 = 校核爐容、校核高徑比Hu/D和h4/Hu(1)校核爐容V1 =π d2 h1 / 4= / 4=V2 =πh2 (d2+Dd+D2) / 12= (++) / 12= m3V3 =πD2h3/4= = m3V4 =πh4 (d12+d1D+D2) / 12= (++) / 12= m3V5 =πd12h5/4== m3則VU‘ = V1 + V2 + V3 + V4 + V5= + + + + = 誤差：Δu=( VU‘ VU) /VU 100%=( 2200) / 2200 100%= % 1 %符合要求。(2)有效高度Hu：Hu = h1+h2+h3+h4+h5= ++++= m(3)高徑比：Hu/D= / = ~,符合要求。(4)爐身高度與有效高度之比為h4/Huh4/Hu= / 100% = %在50%60%之間。表31 高爐內(nèi)型尺寸表名 稱數(shù) 據(jù)死鐵層深度h02000 mm爐缸高度h14750 mm爐腹高度h23400 mm爐腰高度h31900 mm爐身高度h415700 mm爐喉高度h52400 mm爐缸直徑d10300 mm爐腰直徑D11600 mm爐喉直徑d17900 mm爐腹角α79176。10‘37“爐身角β83176。5‘59“有效高度Hu28350 mm高徑比Hu/D 高爐耐火材料隨著對高爐生產(chǎn)了解的日益加深，人們認識到：對于爐腹及其以上的部位，再厚的內(nèi)襯對于高爐長壽也沒有多大意義，對于厚內(nèi)襯的高爐而言，這些部位的內(nèi)襯侵蝕分為兩個階段，在高爐生產(chǎn)的頭2年內(nèi)，由于內(nèi)襯熱面溫度很高，不易形成牢固的渣皮，加上厚內(nèi)襯磚的支撐作用差，內(nèi)襯侵蝕減落很快，稱為快速侵蝕階段；當內(nèi)襯侵蝕到100200mm時，由于冷卻作用的加強，結(jié)渣掛渣條件得到改善，內(nèi)襯厚度進入相對穩(wěn)定階段。另外，高爐內(nèi)襯并不是均勻侵蝕或脫落，因此在磚襯局部脫落時，容易形成不規(guī)則的高爐操作爐型。此外，磚襯脫落進入爐缸后，容易引起爐溫、爐渣堿度的異常波動，影響爐況的穩(wěn)定順行。決定高爐壽命的關(guān)鍵因素并不是所用耐火材料的厚薄。高爐壽命的制約環(huán)節(jié)是爐腹至爐身下部區(qū)域，該區(qū)域的耐火材料生產(chǎn)一段時間后就被侵蝕掉，此后只有靠冷卻壁上凝結(jié)一層渣皮來維持生產(chǎn)，盡管這層渣皮不夠穩(wěn)定，只要高爐冷卻壁不損壞，高爐就能夠正常生產(chǎn)，實際上高爐生產(chǎn)大部分時間內(nèi)是靠渣皮來維持的。因此，增加內(nèi)襯厚度并不能達到長壽的效果，而且，為了支撐磚而設(shè)的凸臺、冷卻板或水箱還影響高爐內(nèi)煤氣和料柱的正常分布。對于全冷卻壁高爐而言，凸臺由于所承受的熱負荷巨大，很容易損壞，而凸臺一旦損壞，不但打亂了整個軟水系統(tǒng)的平衡，而且對冷卻壁母體也將產(chǎn)生極大的連帶破壞，正是基于這種認識，人們開發(fā)出了磚壁合一薄內(nèi)襯技術(shù)，取消了冷卻壁凸臺。此項技術(shù)作為一項成熟的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用，并取得了很好的長壽效果。 高爐各部位耐火材料的選擇高爐耐火材料由爐底爐缸部、出鐵口、風口以及冷卻壁鑲磚等耐火材料所構(gòu)成。1） 爐底、爐缸部 在爐底板上敷設(shè)熱傳導(dǎo)性能良好的石墨質(zhì)不定形材料（BFD－S10）。在石墨質(zhì)不定形耐火材料上依次砌從下到上砌：兩層導(dǎo)熱性能良好的半石墨炭——碳化硅炭塊；兩層微孔炭塊；一層超微孔炭磚，然后在其上砌兩層剛玉莫來石磚，在剛玉莫來石磚上砌粘土磚（GN－42）作為保護層。 爐缸壁和爐底的銜接砌筑超微孔碳磚。爐缸壁采用微孔碳磚砌筑，內(nèi)側(cè)砌一環(huán)剛玉莫來石磚，然后再砌一環(huán)粘土磚作為保護層。2) 鐵口和風口 (1) 鐵口使用剛玉莫來石組合磚。(2) 風口部采用剛玉莫來石組合磚砌筑。3）冷卻壁鑲磚(1) 爐身中部冷卻壁鑲賽隆結(jié)合碳化硅磚(2) 爐身上部冷卻壁鑲磷酸鹽浸漬粘土磚4) 不定形耐火材料 (1) 爐底板下部 在爐底板下的水冷管的下面使用不定形耐火材料（FH－140）。為了獲得良好的冷卻效果，上部使用熱傳導(dǎo)率高的石墨質(zhì)不定形耐火材料（BFD－S10）。 爐底板和爐底板下的石墨質(zhì)不定形耐火材料之間的間隙壓入炭膠（SSR2）。 (2) 炭磚和冷卻壁間 為了提高冷卻效果，充填炭素搗打料（BFD－S9）。 (3) 爐底板上的不定形材料 為了提高爐底部冷卻效果，以及為了保證底板上的砌磚水平線，在底板上搗打石墨質(zhì)不定型材料（BFD－S10）。 (4) 從爐缸到爐身 在冷卻壁和爐殼之間，壓入無水壓入泥漿。 （5）爐腹爐腰爐身冷卻壁在銅冷卻壁及鑲磚冷卻壁的內(nèi)側(cè)噴涂一層不定型耐火材料。（6）冷卻壁和爐喉鋼磚之間填充緩沖泥漿。 磚襯設(shè)計及磚量計算由磚量計算公式，根據(jù)已計算出的高爐內(nèi)型尺寸，進行磚量計算［17］。第一段（爐腹）層數(shù)： 3400 /（75+1）=45層 磚縫1mm中線內(nèi)徑 （11600+10300）/ 2 = 10950mm采用G4磚與G2磚配合，則n s = 87np =π（10950+3452）/15087=157 G2=157G4=8444 第二段(爐腰）層數(shù)： 1900/（75+1）= 25 層 磚縫 1mm因內(nèi)徑D= 11600 mm則內(nèi)環(huán)G2與G4配合時，ns =87np = (11600+2345)π / 150 – 87 = 170 G1與G3配合時，ns=97np=(11600+2230)π/15097=156G1=185 G3=97G2=185G4=87G2=170G4=8713G2=196G4=87G2=181G4=87G1=156G3=9712爐身分為三段，從下往上層數(shù)依次為：15700 /（75+1）= 97層 磚縫 1mm15700 /（75+1）= 62層 磚縫 1mm[15700(97+62)76]/（75+）=47 層 磚縫 第三段（爐身下部）中線內(nèi)徑D=（47+62）（97+47+62）（11600 7800）+ 7800 = mm內(nèi)環(huán)G1與G3配合時，ns = 97np =