【正文】 鼓風(fēng)物理熱脫硫耗熱氫氧化放熱水分分解耗熱成渣熱 游離水蒸發(fā)耗熱 噴吹物分解耗熱鐵水物理熱爐渣物理熱煤氣帶走熱量熱損失總 計(jì)總 計(jì) 高溫區(qū)熱平衡以950℃為高溫區(qū)界限溫度，進(jìn)行高溫區(qū)熱平衡計(jì)算。1. 高溫區(qū)熱收入（1）碳素在風(fēng)口前燃燒放出的熱量Qhs1Qhs1 = Qs1=（2）鼓風(fēng)帶入的有效凈熱量 已知Vb= m3，ψ = 風(fēng)中濕分VH2O== m3 風(fēng)溫1200℃時(shí)，,，在界限溫度 時(shí)，，噴吹煤粉的壓縮空氣的影響不予考慮。在扣除濕分分解耗熱后，鼓風(fēng)帶給高溫區(qū)的熱量為：Qhs2={[(1－)(－) ＋(－)]－2580} =（3）高溫區(qū)的熱收入 Qhs=Qhs1＋Qhs2　　=＋= KJ燃燒每千克碳素的有效熱量： qc= Qhs /Cb=　　　　　　= KJ/Kg2. 高溫區(qū)熱支出（1）鐵及合金元素直接還原耗熱： Kg，直接還原度rd=，ri(H2)=，[Mn]=， [Si]=，[P]=高溫區(qū)直接還原耗熱：Qhd1={（＋）＋12480＋536000＋62750}= KJ（2）碳酸鹽分解耗熱： Qhd2=0（3）鐵水帶走熱量(高溫區(qū)界限溫度950176。150KJ/m3) Qhd3=（280150）1000=543920 KJ（4）爐渣帶走的熱量： Qhd4=(420220)= KJ（5）煤粉升溫及分解耗熱：（煤粉在950176。345KJ/m3） Qhd5=（345+250）110=（6）高溫區(qū)熱損失： Qhd6=Qhs－Qhd1－Qhd2－Qhd3－Qhd4－Qhd5 =－－543920－－ = KJ100%=% 高溫區(qū)熱平衡表熱 收 入熱 支 出項(xiàng) 目kJ%項(xiàng) 目kJ%碳素燃燒熱直接還原耗熱鼓風(fēng)有效熱鐵水帶走熱量543920爐渣帶走熱量煤粉升溫分解熱高溫區(qū)熱損失 總 計(jì)總 計(jì)由以上設(shè)計(jì)過程獲得已知量熱風(fēng)溫度1200℃，鼓風(fēng)濕度ψ=；噴煤量100Kg（煤粉含C=%，H2=%，H2O=%）；（硅石含CO2=%，CaO=%）；，；直接還原度rd=，；%，高爐利用系數(shù)ηv= t/（m3d）CdFe= Kg，Cda= Kg=CdFe+Cda=＋= Kg= Kg=MCM=110=鼓風(fēng)含氧量O2b=每1m3鼓風(fēng)的碳素燃燒熱 qh=╳2340= KJ/m3每1m3鼓風(fēng)的物理熱qw=(－－2580)= （鼓風(fēng)1200℃ KJ/m3，界限溫度950℃ 4KJ/m3，這里未考慮噴吹煤粉用壓縮空氣的影響。）鼓風(fēng)中濕風(fēng)分解出的氫參加浮氏體還原，每立方米鼓風(fēng)氫還原耗熱為：qf==因此，每立方米鼓風(fēng)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= 高溫區(qū)其他因素耗熱：Qh其他={53600[Si] ＋12480[Mn] ＋32570[P] ＋H2j＋ ＋（130000＋210U）＋595M＋1000ZoCK/ηV}式中H2j：每噸生鐵由噴吹燃料帶入的氫量，m3其計(jì)算式為 H2j=M（H2M＋2H2OM/18）（這里取Z0=300 kcal/kgC，高溫區(qū)域熱損失為全爐熱損失的80%。）Qh其他=[53600+12480+62750+ 110(+2)+（130000+210）+595110 +3001000] 　 = KJ因此，Vb=(QhdFe＋Q其他)/（qh＋qw－qf） =( ＋風(fēng)口前燃燒碳量為：Cb=O2bVb== KgK=，取生成CH4的碳是a′=，則焦比為K=（＋＋－）/{（1－）} = Kg本設(shè)計(jì)焦比為420Kg，, 此設(shè)計(jì)焦比選擇是比較合理，在允許的誤差范圍內(nèi)。第三章 高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的選定基本條件有Vu=3200m3 ηv＝(m3d) 則日產(chǎn)量P=6400t大型高爐爐型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式有：爐缸直徑 d＝ 爐缸設(shè)計(jì) 爐缸尺寸 由經(jīng)驗(yàn)公式 d＝ d＝ ＝ 取d＝ m 渣口高度 hz = b P / Nc γ鐵 d2=6400 / 10= 取 hz= (四個(gè)渣口) 其中，b為生鐵產(chǎn)量波動(dòng)系數(shù)，取b＝ c為渣口以下爐缸容積利用系數(shù)，取c＝ N為晝夜出鐵次數(shù)，取N＝10 γ鐵為鐵水密度，取r鐵＝ t/m3 風(fēng)口高度 h風(fēng)＝h渣/k k為h渣與h風(fēng)之比，取k＝則有h風(fēng)＝＝ m取h風(fēng)＝ m 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸 取風(fēng)口安裝尺寸 a＝ 則爐缸高度h1＝h風(fēng)＋a＝ 風(fēng)口數(shù)目的確定風(fēng)口的數(shù)目有以下公式確定：大型高爐 f＝2（d＋2） ＝2（＋2） ＝取f＝28 死鐵層厚度取h0＝ 爐腰直徑D，爐腹角β，爐腹高度h2 取D/d＝ 則D＝＝＝ 取D＝ 又取β＝80176。 則h2＝（D－d）tgβ ＝（－）tg80176。 ＝ 取h2＝校核β： tgβ＝ ＝2（－） ＝則α＝＝79176。58′48″ 爐喉直徑d1，爐喉高度h5，爐身角α，爐身高度h4，爐腰高度 h3選取d1/D＝則d1＝＝取d1＝選取β＝83176。05′則h4＝（D－d1）tgα＝（－）tg83176。05′＝取h4＝校核α： tgα＝2h4/（D－d1） ＝2（－） ＝則α＝＝83176。05′23″選取爐喉高度h5＝爐腰高度選取Hu/D＝則Hu＝＝取Hu＝則有h3＝Hu－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)4－h(huán)5 ＝－－－－ ＝ 校核爐容V1＝π/4d2h1＝＝ m3V2＝π/12h2（D2＋Dd＋d2）＝（＋＋＝V3＝π/4D2h3＝=V4＝π/12h4（D2+Dd1+d12）＝（＋+）＝V5＝π/4d12h5＝＝Vu＝ V1+ V2+ V3+ V4+ V5＝ ++++＝ m3誤差 ΔV＝ | Vu－Vu′|/Vu′100%＝ | |/Vu′100%＝%﹤1% 符合要求 爐頂高度h6，全高H取h6＝ m 則H＝Hu+h6＝+＝， 高爐內(nèi)型尺寸項(xiàng)目符號(hào)/單位數(shù)值有效容積Vu/m33200高徑比Hu/D爐腰直徑與爐缸直徑之比D/d爐喉直徑與爐腰直徑之比d1/D爐缸直徑d/mm12100爐腰直徑D/mm13300爐喉直徑d1/mm8600全高H/mm34200有效高度Hu/mm31700死鐵層厚度h0/mm2000爐缸高度h1/mm3800爐腹高度h2/mm3400爐腰高度h3/mm2400爐身高度h4/mm19400爐喉高度h5/mm2600爐頂高度h6/mm2500風(fēng)口高度hf/mm3400風(fēng)口安裝尺寸a500爐腹傾角β79176。58′48″爐身傾角α83176。05′23″風(fēng)口個(gè)數(shù)f/個(gè)28鐵口個(gè)數(shù)Z/個(gè)43200m3高爐內(nèi)型圖 比例1:100第四章 爐襯設(shè)計(jì)高爐爐襯設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇各部位爐襯砌體的材質(zhì)，確定砌體厚度，說明砌筑方法（包括砌縫大小，砌筑方向，膨脹縫及填料等），以及材質(zhì)計(jì)算。爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材質(zhì)選擇時(shí)應(yīng)考慮到爐容大小，冶煉條件，還應(yīng)考慮各部位工作條件，侵蝕機(jī)理，各部位冷卻設(shè)備型式及冷卻制度等等。 高爐各部位耐火材料的選擇 爐缸及爐底部爐缸爐底是高爐的重要部位，承受著熱震、高熱負(fù)荷、化學(xué)浸蝕、磨損、侵蝕和沖擊等一系列的惡劣的工作條件，其被侵蝕破壞程度是決定高爐大修的關(guān)鍵。所以該部位內(nèi)襯的耐火材料應(yīng)可以抵御渣鐵水的侵蝕流動(dòng)沖刷、堿金屬的侵蝕、熱應(yīng)力的破壞，以及COOH2O的氧化等。因此，本部位采用全炭磚綜合爐底，爐缸部位采用目前較為先進(jìn)的“陶瓷杯”技術(shù)。高爐陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)是在爐底炭磚和爐缸炭磚的內(nèi)緣，砌筑一層高鋁質(zhì)杯狀剛玉砌體層，其具有明顯的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)陶瓷杯爐缸部位采用剛玉莫來石磚，爐底上部用黃剛玉磚，爐底下部用燒結(jié)成鋁碳磚。爐底下端為冷卻水系統(tǒng)[22]。 爐腹部位、爐腰部位及爐身中下部爐腹、爐腰和爐身中下部，爐襯的工作條件相近，主要侵蝕原因是爐渣侵蝕、堿金屬和鋅蒸氣和沉積碳的侵蝕、爐腹傾斜時(shí)產(chǎn)生的熱震引起的剝落以及高溫煤氣流的沖刷、磨損等。這一區(qū)域選用耐火磚的原則是具有抗?fàn)t渣侵蝕性能好，抗堿性侵蝕較好，導(dǎo)熱系數(shù)較高，同時(shí)強(qiáng)度要高。本設(shè)計(jì)采用在成渣帶以下選用Si3N4結(jié)合SiC 磚。爐身中部無渣區(qū)選用鋁炭磚。這幾種磚的強(qiáng)度很高，抗?fàn)t渣侵蝕抗堿侵蝕和抗堿侵蝕性很好，導(dǎo)熱系數(shù)也高，適用于砌筑爐身中下部到爐腹區(qū)域。 爐身上部及爐喉部位爐身上部溫度較低，內(nèi)襯破損的主要原因是：爐料在下降過程中對(duì)爐襯的機(jī)械沖刷和磨損、煤氣流在上升過程中的沖刷及堿金屬、鋅蒸氣和沉積碳的化學(xué)侵蝕等。因此選擇抗磨損、抗沖刷耐火材料，而且由于該部位是碳沉積適合的400~700℃的溫度范圍，所以采用高鋁磚。爐喉部分承受煤氣流沖刷、爐料的摩擦外，還承受裝料是溫度急劇波動(dòng)的影響，有時(shí)收到爐料的直接沖擊。本設(shè)計(jì)采用條形鋼磚，并在鋼磚后充填噴涂反彈料，可防止鋼磚變形。 爐襯砌筑。 直形磚和楔形磚表 磚型磚號(hào)尺寸，mmabb1c直形磚楔形磚G－1230150－75G－7230115－75G－2345150－75G－8345115－75G－323015013575G－434515012575G－523015012075G－634515011075 爐缸及爐底部位的砌筑全密封全碳磚薄爐底, 設(shè)計(jì)成碳磚—?jiǎng)傆衲獊硎沾杀瓲t底爐缸結(jié)構(gòu)形式。爐底厚度2 800 mm, 其中包括滿鋪碳磚8層。從爐基往上數(shù), 自冷面至熱面, 依次第1層滿鋪國產(chǎn)石墨碳磚；第2層至第8層滿鋪國產(chǎn)半石黑碳磚。第9～21層環(huán)形鋁碳磚內(nèi)側(cè)熱面。在爐底爐缸內(nèi)側(cè)接觸鐵水的部位, 即第8 層滿鋪碳磚上砌筑兩層圓弧型爐底陶瓷杯底墊, 采用第2 代剛玉莫來石磚。爐缸內(nèi)側(cè)陶瓷杯總高度5804mm, 采用低導(dǎo)熱、高荷軟、耐侵蝕、抗沖刷的莫來石棕剛預(yù)制異型大磚4～5 層,。爐缸外側(cè)周邊12 層環(huán)形碳磚采用高導(dǎo)熱微孔碳磚；4 個(gè)鐵口采用莫來石剛玉異型組合大塊磚。 28 個(gè)風(fēng)口采用復(fù)合棕剛玉大塊組合磚。陶瓷杯爐襯砌體為一個(gè)封閉的圓形環(huán)狀, 座落在滿鋪碳磚上, 如同杯狀。針對(duì)高爐各部位冶煉狀態(tài), 爐襯耐材破損機(jī)理, 采用不同類型、性能、牌號(hào)的高導(dǎo)熱微孔碳磚、超微孔碳磚。 莫來石剛玉、復(fù)合棕剛玉磚。膠泥和填料[23]。 爐腹部位砌筑爐腹部位主要靠渣皮工作。一般砌磚厚度為345mm選用一圈G2和G4配合的耐火磚。爐腹部位的中線內(nèi)徑為(D+d)/2=（13300+12100）/2=12700mm則一圈的總磚數(shù)為n=πD/b=（12700+3452）/150=280塊又nG4=2πa/（b－b1） =2345/（150125） =87塊nG2=28087=193塊由于爐腹高h(yuǎn)2==3400mm 所選磚厚為75mm，砌筑磚縫為1mm所以此部位耐火磚層數(shù)為3400/（75+1）=45層 磚縫1mm 爐腰部位砌筑爐腰部位采用薄墻結(jié)構(gòu)爐腰，即砌墻厚度與爐身下部一樣，為345mm。選用G2和G4配合進(jìn)行砌筑爐腰部位的外徑為D=13300mm此圈總磚數(shù)為：n=πD/b =（13300+3452）/150 =293塊又有nG4=87塊 nG2=29387=206塊所以此部位耐火磚的層數(shù)為：2400/（75+1）=32層 磚縫1mm 爐身部位砌筑爐身部位同樣采用薄墻體，這樣設(shè)計(jì)的爐身結(jié)實(shí)，不僅砌磚薄，而且鑲磚冷卻壁排列緊密，冷卻均勻，腐蝕深度小，腐蝕后爐型線與設(shè)計(jì)爐型變化較小，有利于爐料下降和煤氣流的合理分布。厚度一般保持在345~575mm之間，本設(shè)計(jì)選取爐身砌磚厚度為345mm