【正文】 體裂紋和倒塌，有利于強(qiáng)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(dú)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(zhǎng)時(shí)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(jià)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]。在選擇工藝流程和設(shè)備時(shí)，主要考慮了下列工藝要求：第一，能持續(xù)穩(wěn)定地噴入爐內(nèi)；第二，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；第三，計(jì)量準(zhǔn)確，并可按高爐操作的需要調(diào)節(jié)噴入量；第四，設(shè)備簡(jiǎn)單、安全。高爐噴吹煤粉工藝流程包括兩個(gè)系統(tǒng)，即煤粉的制備與煤粉的噴吹。 煤粉的制備煤粉是由磨煤機(jī)加工出來(lái)的，本設(shè)計(jì)采用的是高速磨制粉工藝。 高爐噴煤系統(tǒng) 三罐單列式高爐噴煤系統(tǒng)由制粉系統(tǒng)來(lái)的煤粉送到設(shè)在高爐附近的裝置頂部，經(jīng)一、二級(jí)旋風(fēng)分離器和布袋除塵器進(jìn)入收集罐，在上鐘閥開啟時(shí)落入貯煤罐。當(dāng)噴吹罐需要加煤時(shí)，關(guān)閉上鐘閥，待貯煤罐沖壓到接近噴吹罐的壓力時(shí)，開下鐘閥向噴吹罐裝煤。噴吹罐永遠(yuǎn)保持高壓狀態(tài)。噴吹罐下部設(shè)有旋塞閥和混合器，煤粉與壓縮空氣在此混合后經(jīng)噴吹管路連續(xù)吹入高爐。各風(fēng)口單獨(dú)供粉，故煤量比較均勻，管道不易堵塞，即使有個(gè)別混合器管路堵塞也不至于影響整個(gè)高爐正常噴吹。三罐單列式的優(yōu)點(diǎn)包括：可減少一套氣粉分離裝置和一個(gè)高壓容器；占地面積??；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(shí)左右的噴吹量來(lái)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。 三罐單列式稱量系統(tǒng)單位時(shí)間吹入高爐的煤粉量Q可以用下式求出：Q = VuηvG/24 =2022式中Vu—高爐有效容積，2022m3； 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=TQ/ρ =22/ = m3式中Vp—噴吹罐的有效容積，m3 ； T—倒罐周期，； Q—小時(shí)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。三罐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(shí)，即由貯煤罐向噴吹罐加煤粉時(shí)，貯存送來(lái)的煤粉，即Vs=Vpt1/t2 =13/30 =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(shí)間，取13min。 t2 —倒罐周期，取30min。 Vp —噴吹罐有效容積，m3。依據(jù)計(jì)算結(jié)果和考慮其它因素，： 各罐尺寸項(xiàng)目噴吹罐貯煤罐收集罐有效容積，m312255直徑，mm200020002000高度，mm382279621592 煤粉噴吹的安全措施 制粉系統(tǒng)的安全措施利用熱風(fēng)爐廢氣配合燃燒爐的煙氣做干燥劑和煤粉的載氣，控制制粉系統(tǒng)O2﹤15%，在重要部位，如收塵氣入口、球磨機(jī)入口等處安裝緊急充N2裝置；向高爐輸粉的倉(cāng)式泵用N2沖壓與流化；減少系統(tǒng)漏風(fēng)；消除局部積粉和煤粉外泄；部分電器儀表改為防爆型并接地，所有容器、管道法蘭、閥門均采取防靜電火花措施，等等。此外，在容器和管道上，設(shè)防爆膜泄壓裝置或滅火防爆裝置。 噴吹系統(tǒng)的安全措施在噴吹煙煤的情況下，中間罐和噴吹罐要用N2沖壓、流化。在停噴進(jìn)入罐內(nèi)檢修之前，要先用空氣吹趕罐內(nèi)殘存的N2，以免N2窒息、中毒。整個(gè)噴吹系統(tǒng)的設(shè)備必須遙控，操作人員遠(yuǎn)離設(shè)備區(qū)，操作系統(tǒng)必須聯(lián)鎖以防止錯(cuò)誤操作。7 高爐煤氣處理系統(tǒng)高爐冶煉過(guò)程中，從爐頂排除大量煤氣，每噸生鐵約產(chǎn)生2400kg煤氣，其中含有CO約20%、H2 約含4%、CH4 %，發(fā)熱值約為3500KJ/m3 。因此，高爐煤氣具有一定使用價(jià)值。由高爐爐頂排出的煤氣，其溫度為240℃，標(biāo)態(tài)含有粉塵約40~100g/m3 ，需降溫除塵后才能使用。此系統(tǒng)由重力除塵器、文式管和電除塵組成的煤氣凈化系統(tǒng)。因設(shè)有濕式透平，文式管后的煤氣溫度可在60℃左右，水單消耗，電除塵器設(shè)在減壓閥組之后，采用板式電除塵器。 煤氣管道高爐煤氣由爐頂爐頭引出，經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)入除塵器。煤氣導(dǎo)出管的設(shè)置應(yīng)有利于煤氣在爐喉截面上的均勻分布，減少爐塵攜帶量。本設(shè)計(jì)2022m3 高爐設(shè)有四根導(dǎo)出管，均勻分布在爐頭處，總截面積大于爐喉截面的40%，煤氣在導(dǎo)出管的標(biāo)態(tài)流速為3～4m/s，導(dǎo)出管傾角為53176。導(dǎo)出管上部成對(duì)的合并在一起，過(guò)渡到其上部的垂直部分，此垂直部分稱為煤氣上升管。煤氣上升管的總截面積為爐喉截面積的30%，上升管內(nèi)煤氣標(biāo)態(tài)流速為6～8 m/s。上升管的高度應(yīng)能保證下降管的傾角不小于40度。由上升管通向除塵器的一段為煤氣下降管，為保證下降管內(nèi)不沉積灰塵，下降管煤氣標(biāo)態(tài)流速應(yīng)大于上升管煤氣流速。為此，下降管截面積為上升管截面積的80%，同時(shí)應(yīng)保證下降管傾角大于40176。 粗除塵裝置 重力除塵器除塵原理煤氣經(jīng)中心導(dǎo)入管后，氣流突然轉(zhuǎn)向，流速的突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力的作用下沉降到除塵器底部。底部設(shè)有清灰裝置，定期清除積灰。 半精細(xì)除塵裝置半精細(xì)除塵裝置設(shè)在粗除塵裝置之后，用來(lái)除去粗除塵不能沉降的細(xì)顆粒粉塵，以減小精細(xì)除塵裝置的負(fù)荷。，它由煤氣入口管、溢流水箱、收縮管、喉口和擴(kuò)張管等組成。工作時(shí)溢流水箱的水不斷沿溢流口流入收縮段，保持收縮段至喉口連續(xù)地存在一層水膜，當(dāng)高速煤氣流通過(guò)喉口時(shí)與水激烈沖擊，使水霧化，水和煤氣充分接觸，煤氣降溫，粉塵顆粒濕潤(rùn)聚合并隨水排出。 溢流文式管示意圖1—煤氣入口；2—溢流箱；3—溢流口；4—喉口，喉口直徑不大于500mm，其斷面為圓形。 文氏管主要參數(shù)收縮角擴(kuò)張角 喉口長(zhǎng)度mm喉口流速m/s噴水單耗t/103m3溢流水量t/103m320186。～25186。6186?！?186。30050～70～ 精細(xì)除塵裝置高爐煤氣經(jīng)粗除塵和半精除塵之后，尚含有少量顆粒更細(xì)的粉塵，需要進(jìn)一步精細(xì)除塵之后才可以使用。 文式管精細(xì)除塵文式管與溢流文式管除塵原理相同，只是通過(guò)喉口部位的煤氣流速更大，氣體對(duì)水的沖擊更加激烈，水的霧化更加充分，是更細(xì)的粉塵顆粒得以濕潤(rùn)凝聚與煤氣分離。：文式管的除塵效率與喉口處煤氣流速和耗水量有關(guān)，文式管的壓力損失與喉口流速和水氣比成正比。：由于文式管壓力損失較大，適用于高壓高爐，文式管串聯(lián)使用可以使標(biāo)態(tài)煤氣含塵量降至5kg/m3 以下。 文式管內(nèi)型1—收縮段；2—喉口；3—擴(kuò)張段；4—給水管 文氏管結(jié)構(gòu)參數(shù)收縮角擴(kuò)張角喉口流速m/s壓力損失Pa水耗t/103m320186?！?5186。6186。～7186。90～120(8～10)103～ 靜電除塵器氣體通過(guò)兩極間的高壓電場(chǎng)，由于產(chǎn)生電暈現(xiàn)象氣體發(fā)生電離，帶陰離子的氣體聚集在粉塵上，在電場(chǎng)力作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)極上氣體失去電荷向上運(yùn)動(dòng)并排出，灰塵沉積在陽(yáng)極上，用震動(dòng)或水沖的辦法使其脫離陽(yáng)極，聚集和清除。： 板式電除塵原理 脫水器清洗除塵后的煤氣含有大量細(xì)顆粒水滴，而且水滴吸附有粉塵，這些水滴必須除去，否則將降低煤氣的發(fā)熱值和除塵效果。因此，煤氣除塵系統(tǒng)精細(xì)除塵裝置之后設(shè)有脫水器。擋板式脫水器一般設(shè)在調(diào)壓閥組之后，煤氣從切線方向進(jìn)入后，經(jīng)曲折擋板回路，水泥滴在離心力和重力作用下與擋板和器壁接觸被吸附在擋板和器壁上、積集并向下流動(dòng)而被除去。8 渣鐵處理系統(tǒng)高爐冶煉中有大量高溫液態(tài)的生鐵和爐渣由高爐下部的鐵口和渣口放出。渣鐵處理系統(tǒng)是高爐生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，及時(shí)合理地處理好生鐵和爐渣是保證高爐按時(shí)正常出鐵、出渣，確保高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和改善環(huán)境重要手段。選定這些設(shè)備時(shí)應(yīng)該做到：既注意不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為高爐進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)造條件，又要關(guān)心工人健康，改進(jìn)操作，用機(jī)械化自動(dòng)化代替繁重的體力勞動(dòng)。 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì) 風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)在高爐下部，沿高爐爐缸風(fēng)口前設(shè)置的工作平臺(tái)為風(fēng)口平臺(tái)。為了操作方便，風(fēng)口平臺(tái)一般比風(fēng)口中心線低1150~1250㎜，應(yīng)該平坦并且還要留有排水坡度，其操作面積隨爐容大小而異，一般由爐殼外徑算起，凈空寬度為3~7m[12]。操作人員要通過(guò)風(fēng)口觀察爐況，更換風(fēng)口，放渣，維護(hù)渣口、渣溝，檢查冷卻設(shè)備，操作一些閥門等。出鐵場(chǎng)是布置鐵溝、安裝爐前設(shè)備、進(jìn)行出鐵放渣操作的爐前工作平臺(tái)。出鐵場(chǎng)面積的大小，取決于渣鐵溝的布置和爐前操作的需要。出鐵場(chǎng)長(zhǎng)度與鐵溝流嘴數(shù)目及布置有關(guān)，以便機(jī)車能夠通過(guò)。出鐵場(chǎng)長(zhǎng)度一般為40~60m，其寬度有渣鐵運(yùn)輸鐵路線決定，一般為15~25m。根據(jù)爐前的工作特點(diǎn)，出鐵場(chǎng)在主鐵溝區(qū)域應(yīng)保持平坦，其余部分做成由中心向兩側(cè)和由鐵口向兩端部隨渣鐵溝走向一致的坡度。大型高爐鐵口數(shù)目多時(shí)，可設(shè)2~4個(gè)出鐵場(chǎng)[13]。目前20003000 m3高爐設(shè)23個(gè)出鐵口，本設(shè)計(jì)的高爐是2022m3，設(shè)計(jì)2個(gè)出鐵口，輪流使用，基本上連續(xù)出鐵，不設(shè)渣口，一個(gè)矩形出鐵場(chǎng)。風(fēng)口平臺(tái)和出鐵場(chǎng)的結(jié)構(gòu)是空架的，它是支持在鋼筋混凝土柱子上的預(yù)制鋼筋混凝土板或直接搗制成的鋼筋混凝土平臺(tái)。其下面可做倉(cāng)庫(kù)和存放泥溝，炮泥，~。渣鐵溝地面與樓板之間，為了絕熱和防止渣鐵溝下沉，一般要砌耐火磚和紅磚基礎(chǔ)層，最上面地坪立砌一層紅磚或廢耐火磚。 渣鐵溝和撇渣器主鐵溝從高爐出鐵口到撇渣器之間的一段鐵溝叫主鐵溝，其結(jié)構(gòu)是在80 mm厚的鑄鐵槽內(nèi)，砌一層115mm的黏土磚，上面搗以碳素耐火泥。主鐵溝長(zhǎng)度15m， m，過(guò)短會(huì)使渣鐵來(lái)不及分離。主鐵溝的寬度是逐漸擴(kuò)張的，這樣可以減小渣鐵流速，有利于渣鐵分離。主鐵溝的坡度9%～12%。撇渣器 撇渣器示意圖1—主鐵溝；2—下渣溝砂壩；3—?dú)堣F溝砂壩；4—擋渣板；5—溝頭；6—支鐵溝；7—?dú)堣F孔；8—小井；9—砂口眼撇渣器又稱渣鐵分離器、砂口或小坑。它是利用渣鐵的密度不同，用擋渣板把渣擋住，讓鐵水從下面穿過(guò)，達(dá)到渣鐵分離的目的。支鐵溝和渣溝支鐵溝的結(jié)構(gòu)與主鐵溝相同，坡度一般為6%，在流嘴處可達(dá)10%。渣鐵溝的結(jié)構(gòu)是在80mm厚的鑄鐵槽內(nèi)搗一層墊溝料，鋪上河沙即可，不必砌磚襯。 擺動(dòng)流嘴擺動(dòng)流嘴安裝在出鐵場(chǎng)下面，其作用是把鐵水溝流來(lái)的注入出鐵場(chǎng)平臺(tái)下的任意一個(gè)鐵水罐中。設(shè)置擺動(dòng)流嘴的優(yōu)點(diǎn)是：縮短了鐵水溝長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化了出鐵場(chǎng)布置；減輕了補(bǔ)修鐵溝的作業(yè)。擺動(dòng)流嘴由驅(qū)動(dòng)裝置、擺動(dòng)流嘴本體及支座組成。一般擺動(dòng)角度為30176。，擺動(dòng)時(shí)間12秒。 爐前主要設(shè)備爐前主要設(shè)備有開鐵口機(jī)、堵鐵口泥炮、堵渣機(jī)、換風(fēng)口機(jī)、爐前吊車等。 開鐵口機(jī)開鐵口機(jī)就是高爐出鐵時(shí)打開出鐵口的設(shè)備[6]。為保證爐前操作人員的安全，現(xiàn)在高爐打開鐵口的操作都是機(jī)械化、遠(yuǎn)距離進(jìn)行的。開鐵口機(jī)按其動(dòng)作原理分為鉆孔式和沖鉆式兩種。目前高爐普遍采用氣動(dòng)沖鉆式開鐵口機(jī)。本設(shè)計(jì)也采用氣動(dòng)沖鉆式開鐵口機(jī)。沖鉆式開鐵口機(jī)的特點(diǎn)是：鉆出的鐵口通道接近于直線，可減少泥炮的推泥阻力；開鐵口速度快，時(shí)間短；自動(dòng)化程度高。 堵鐵口泥炮堵鐵口泥炮是用來(lái)堵鐵口的設(shè)備。泥炮主要由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)炮機(jī)構(gòu)組成。按驅(qū)動(dòng)方式可將泥炮分為汽動(dòng)泥炮、電動(dòng)泥炮和液壓泥炮3種?，F(xiàn)代大型高爐多采用液壓泥炮。本設(shè)計(jì)也采用液壓泥炮。 爐前吊車為了減輕爐前勞動(dòng)強(qiáng)度，高爐設(shè)置爐前吊車，運(yùn)送爐前各種材料，更換泥炮，清理殘?jiān)鼩堣F等。吊車能力的確定，是根據(jù)爐前最重設(shè)備，如泥炮來(lái)考慮。高爐起重能力主鉤20t，副鉤5t。本設(shè)計(jì)吊車跨距形式為同時(shí)跨渣線、鐵線。吊車司機(jī)室布置在鐵線側(cè)，便于操作。 鐵水處理高爐生產(chǎn)的鐵水，大部分用于煉鋼。但是鑄造鐵和部分煉鋼鐵必須鑄成鐵塊。 魚雷罐車盛接鐵水并將鐵水運(yùn)出鐵廠采用魚雷罐車。 鑄鐵機(jī)鑄鐵機(jī)是把鐵水連續(xù)鑄成鐵塊的機(jī)械化設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用雙鏈?zhǔn)借T鐵機(jī)，可按下式計(jì)算：Q 式中Q—鑄鐵機(jī)產(chǎn)量；P—單個(gè)鐵塊重量；A—兩塊鐵模中心距；V—鏈帶速度；K1—鑄一罐鐵水的澆鑄時(shí)間與鑄一罐鐵水的總時(shí)間之比，；K2—鑄鐵機(jī)作業(yè)率，；K3—鐵水鑄成鐵塊的收得率，%。 爐渣處理設(shè)備高爐爐渣可以作為水泥原料、隔熱材料以及其他建筑材料等。高爐渣處理方法有爐渣水淬法、放干渣及沖渣棉[14]。本設(shè)計(jì)采用拉薩法水淬渣（RASA）處理，特殊情況采用干渣生產(chǎn)。 拉薩法水淬渣拉薩法水淬渣的特點(diǎn)是水淬后的渣漿通過(guò)管道送到離高爐較遠(yuǎn)的地方，再進(jìn)行脫水等處理。該法的優(yōu)點(diǎn)是：工藝布置靈活，爐渣?；浞?，成品渣含水分低，質(zhì)量高，沖渣時(shí)產(chǎn)生的大量有害氣體經(jīng)過(guò)處理后排空，避免了有害氣體污染車間環(huán)境。其缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，耗電量大，渣泵及運(yùn)輸管道容易磨損等。 干渣生產(chǎn)干渣坑作為爐渣處理的備用手段，用于處理開爐初期爐渣、爐況失常時(shí)渣中的帶鐵的爐渣以及在水沖渣系統(tǒng)事故檢修時(shí)的爐渣。干渣采用噴水冷卻，由設(shè)在干渣坑兩側(cè)擋墻上的噴水頭向干渣坑內(nèi)噴水。干渣生產(chǎn)時(shí)將高爐熔渣直接排入干渣坑，在渣面上噴水，使?fàn)t渣充分?；缓笥猛诰驒C(jī)將干渣挖掘運(yùn)走。為使渣能迅速?；驮械臍怏w順利排出。一般采取薄層放渣和多層放渣，一次放出的熔渣層厚度以10mm左右為宜。干渣坑的容量取決于高爐容積大小和采掘機(jī)設(shè)備的型式。9 能源回收利用 高爐爐頂余壓發(fā)電為了回收高爐煤氣的物理能，在高爐煤氣系統(tǒng)設(shè)置透平發(fā)電機(jī)組(簡(jiǎn)稱TRT)，與調(diào)節(jié)閥組并聯(lián)，利用