【正文】 制成為技術(shù)進(jìn)步的必然[13]。它有效解決了傳統(tǒng)繼電控制的缺陷，提高高爐上料系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)全性、可靠性和自動(dòng)化,為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了技術(shù)和設(shè)備條件。槽下稱量系統(tǒng)和上料系統(tǒng)均采用PLC 自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)中采用了分散稱量、集中校核、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞? 使稱量準(zhǔn)確、合理。燒結(jié)礦、規(guī)格礦及熔劑礦通過(guò)礦倉(cāng)閘門、電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)落入分散稱量斗稱量, 通過(guò)帶式輸送機(jī)輸送到中間稱量斗復(fù)核, 校驗(yàn)后再下到料車, 如有差異, 則通過(guò)PLC 微機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償。焦炭通過(guò)焦倉(cāng)閘門給料, 在槽下經(jīng)焦炭振動(dòng)篩篩分后, 合格焦炭進(jìn)入焦炭稱量斗稱量, 碎焦則由大傾角波紋擋邊帶式輸送機(jī)送至碎焦倉(cāng)。第七節(jié) 高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管路及管路上的各種閥門等。高爐送風(fēng)制度是高爐操作的根本制度，是高爐穩(wěn)定順行、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要條件。高爐合理送風(fēng)制度應(yīng)達(dá)到以下要求：爐料正常穩(wěn)定下降，爐況順行；初始煤氣流達(dá)到合理的分布；爐缸活躍且均勻，渣鐵物理熱充沛，鐵水質(zhì)量合格；有利于爐型和設(shè)備的維護(hù)。(1) ,而且鼓風(fēng)機(jī)的出口壓力要能夠足以克服送風(fēng)系統(tǒng)的阻力損失,高爐料柱阻力損失以及保證有足夠高的爐頂煤氣壓力,鼓風(fēng)機(jī)最大的鼓風(fēng)量應(yīng)能滿足夏季高爐冶煉強(qiáng)度的要求；冬季應(yīng)能在經(jīng)濟(jì)區(qū)域工作。(2) 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及風(fēng)壓要有較寬的調(diào)節(jié)范圍。即風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓均應(yīng)適用于爐況的順行與難行、冶煉強(qiáng)度的降低與提高、噴吹燃料與富氧鼓風(fēng)操作以及其它多種因素變化的影響。對(duì)于高壓爐頂高爐，應(yīng)考慮在常壓冶煉的可行性和合理性。(3) 送風(fēng)均勻而穩(wěn)定。即風(fēng)壓變化時(shí)，風(fēng)量不得自動(dòng)產(chǎn)生大幅度變化。(4) 能保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)、安全及高效率運(yùn)行。Vo===式中：q為每噸干焦耗風(fēng)量，取2600m3/t?？紤]到漏損（12%）、波動(dòng)值（10%）和大氣影響，鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量為：V=Vo(1+12%)(1+10%)/= m3/min由此選擇高爐鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)如表71所示：表71 鼓風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)型號(hào)風(fēng)量風(fēng)壓轉(zhuǎn)速功率傳動(dòng)方式靜葉可調(diào)軸流式6000m3/minMPa32000 kW同步電動(dòng)（1）熱風(fēng)爐類型選擇蓄熱式熱風(fēng)爐按燃燒室所處位置不同分為內(nèi)燃式、外燃式及頂燃式熱風(fēng)爐。本設(shè)計(jì)中采用目前較為先進(jìn)的新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐。用四座熱風(fēng)爐為一座高爐送風(fēng)。（2）外燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)1）.外燃式熱風(fēng)爐比內(nèi)燃式結(jié)構(gòu)合理，由于燃燒室單獨(dú)存在于蓄熱室外，消除了隔墻，不存在隔墻受熱不均而破壞的情況，有利于強(qiáng)化燃燒，提高熱風(fēng)溫度。2）.燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔看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。3）.燃燒室斷面為圓形，當(dāng)量直徑大，有利于煤氣燃燒，由于拱頂?shù)奶厥膺B接形式，有利于煙氣在蓄熱室內(nèi)分布均勻，尤其是馬琴式和新日鐵式更為突出。4）.送風(fēng)溫度較高，可長(zhǎng)時(shí)間保持130℃風(fēng)溫。（3）新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐主要特點(diǎn)新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐是在拷貝式和馬琴式外燃式熱風(fēng)爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，蓄熱室上部有一個(gè)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，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；對(duì)稱的拱頂結(jié)構(gòu)有利于煙氣在蓄熱室的均勻分布，提高傳熱效率。（4）熱風(fēng)爐蓄熱室蓄熱室是熱風(fēng)爐的主體，它由格子磚砌筑而成，格子磚的性能對(duì)熱風(fēng)爐的蓄熱能力、換熱能力及熱效率有直接影響。對(duì)格子磚的要求：1）.單位體積格子磚具有足夠的受熱面積進(jìn)行熱交換；2）.有一定的磚重量來(lái)蓄熱，保證送風(fēng)周期內(nèi)不引起過(guò)大的風(fēng)降溫；3）.能引起氣流擾動(dòng)，保持高流速，提高對(duì)流傳熱效率；4）.格子磚堆砌后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，磚之間不產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)。 表72 原始數(shù)據(jù)項(xiàng)目參數(shù)入爐風(fēng)量熱風(fēng)爐廢氣溫度250℃冷風(fēng)入爐溫度80℃鼓風(fēng)溫度1200℃拱頂設(shè)計(jì)溫度1400℃煤氣入爐溫度200℃凈煤氣溫度35℃助燃空氣溫度200℃格子磚七孔狀塊磚，磚厚40mm送風(fēng)制度：本設(shè)計(jì)使用四座熱風(fēng)爐，熱風(fēng)爐工作制度主要是二燒二送，送風(fēng)時(shí)間為1h，每次換爐時(shí)間為6min，每個(gè)周期是3h，采用自身廢氣預(yù)熱煤氣和助燃空氣到200℃。表73 高爐煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%100表74 焦?fàn)t煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%26100按照焦?fàn)t煤氣：高爐煤氣=4:96則混合煤氣成分見(jiàn)下表表75 混合煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%100 高爐煤氣采用干式除塵，高爐煤氣中水的體積分?jǐn)?shù)為：=ξ（H2O）=100%=%則濕煤氣成分的換算系數(shù)為：m==則混合濕煤氣成分見(jiàn)下表表76 混合濕煤氣成分成分CO2CON2H2CH4H2O∑體積%100 QDW=++=++= kJ/m3（1） ～，在本設(shè)計(jì)中取空氣過(guò)剩系數(shù)為1 .1。（2） 燃燒1m3混合煤氣的理論空氣消耗量L0為：L0==（3）實(shí)際空氣需求量Ln為：Ln= L0==則燃燒1m3的混合煤氣計(jì)算見(jiàn)下表表77 燃燒計(jì)算表混合煤氣燃燒反應(yīng)式需要氧氣量煤氣燃燒生成物的組成成分含量%O2CO2H2ON2CO2不燃燒——————CO2CO+O2=2CO2————H22H2+O2=2H2O————N2不燃燒——————CH4CH4+2O2=CO2+2H2O——H2O不燃燒——————當(dāng)b空=，空氣帶入的當(dāng)b空=，過(guò)剩空氣帶入的生成物總量生成物成分%（4）燃燒1m3混合煤氣的實(shí)際生成物量V產(chǎn)為：V產(chǎn)=V（CO2）+V（H2O）+V（N2）+V（O2）=+++=（5）助燃空氣的物理熱Q空為：Q空=C空Ln=262=（6） 煤氣物理熱Q煤為：C煤=CO2%+CCOCO%+H2%+H2O%+N2%+CH4=%+262%+%+%+%+%=所以Q煤= C煤1= kJ/m3（7） 生成物的熱量Q產(chǎn)為： Q產(chǎn) === kJ/m3t理=由于C產(chǎn)取決于t理，用迭代法和內(nèi)插法求得t理，過(guò)程如下：C產(chǎn)=CO2%+H2O%+N2%+O2%先假設(shè)理論燃燒溫度為1300℃和1400℃查表得COH2O、N2和O2在該溫度下的焓值。表78 1300℃和1400℃下各生成物的焓值（kJ/m3）溫度/℃130014001400140014001400分別乘以各生成物成分得Q產(chǎn)：1300℃時(shí)Q產(chǎn)= kJ/m3；1400℃Q產(chǎn)=， kJ/m3，可見(jiàn)其理論燃燒溫度介于1300～1400℃之間，按內(nèi)插法求得理論燃燒溫度為：t=1300+100=1352℃考慮外部熱損及不完全燃燒，拱頂溫度tv低于t5%左右tv=t（15%）=℃ m3/min，2個(gè)熱風(fēng)爐送風(fēng)，因此，每個(gè)熱風(fēng)爐送風(fēng)V= m3/min，熱風(fēng)爐的效率為80%，則V煤=== m3/min因此，V空= V煤Ln = =（1）熱收入項(xiàng)的計(jì)算燃料的化學(xué)熱量Q1Q1= V煤τQDW=60= kJ煤氣的物理熱Q2Q2=V煤τC煤=60=助燃空氣的物理熱Q3Q3=V空τC空=60262= kJ冷風(fēng)帶入的物理熱Q4，取冷風(fēng)溫度為80℃Q4=VτC空=6080= kJ故總的熱收入為Q收=+++= kJ （2）熱支出項(xiàng)的計(jì)算熱風(fēng)帶走的熱量Q風(fēng)考慮到漏風(fēng)等因素，設(shè)出熱風(fēng)爐的風(fēng)量為每座2600m3Q風(fēng)=V出τ出C出=260021120060 =534643200kJ廢氣帶走的熱量Q廢Q廢=V煤t廢60=25060=不完全燃燒的熱損失Q失參考馬鋼實(shí)踐，取不完全燃燒的熱損失為熱收入的1%，所以Q失=Q收1%=1%=煤氣中水分帶入的熱量Q水Q水=C水V煤w水=200%=冷卻水帶走的熱量Q冷根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，冷卻水帶走的熱量為熱量總收入的1%，則Q冷=Q收1%=1%=爐體表面散熱Q散1%左右，%則Q散1=%=冷風(fēng)系統(tǒng)及熱風(fēng)管道的散熱Q散2根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)冷風(fēng)系統(tǒng)及熱風(fēng)管道的散熱大概占熱量總收入的1%左右，本設(shè)計(jì)取1%則Q散2= Q收1%=1%=則Q支=Q風(fēng)+Q廢+Q失+Q水+Q冷+ Q散1+ Q散2=534643200++++++=熱平衡差值△Q=Q收Q支==熱風(fēng)爐系統(tǒng)的熱效率η==100%=%蓄熱室是熱風(fēng)爐蓄熱并進(jìn)行熱交換的主體部分，它由格子磚砌筑而成，格子磚的特性對(duì)熱風(fēng)爐的蓄熱能力、換熱能力及熱效率有直接影響。：（1）單位體積格子磚具有較大的受熱面積進(jìn)行熱交換；（2）有一定的磚的重量來(lái)蓄熱，保證送風(fēng)周期內(nèi)，不引起過(guò)大的風(fēng)溫降；（3）能引起氣流擾動(dòng)，保持高流速，提高對(duì)流的傳熱效率；（4）格子磚堆砌后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，磚之間不產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)。：（1）有效通道面積（m2/m2），其計(jì)算公式為： =式中，A——一塊格子磚的磚孔通道面積； A2——一塊格子磚的磚面積；（2）1m3格子磚中耐火磚的體積或填充系數(shù)V（m3/m3），其計(jì)算公式為： V=1V是格子磚蓄熱能力的指標(biāo)。（3）格子磚的水力學(xué)直徑dh，其計(jì)算公式為：dh=（4）1m3格子磚的受熱面積S，其計(jì)算公式為：S==格子磚受熱面積大，則風(fēng)溫和熱效率高 （5）當(dāng)量厚度δ（m），其計(jì)算公式為： δ==（6）1m3格子磚的質(zhì)量，kg/m3，其計(jì)算公式為： G=（）ρ式中，ρ——格子磚密度，G是格子磚蓄熱能力的指標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用43mm的七孔格子磚，其性能參數(shù)見(jiàn)下表：表79 43mm的七孔格子磚性能參數(shù)/ m2m2V/ m3m3dh/mS/m2m3δ/mG/kgm3厚度/mm90熱面積計(jì)算公式：F=其中：1．Q為高溫?zé)煔庠谛顭崾覂?nèi)傳給冷空氣的全部熱量Q=(t2ti）V0為單位爐容送風(fēng)量，V0===m3Va===綜上得Q=（120080）=536960299kJ/周期2．Δt為平均溫差Δt= ==℃式中：tv、t1分別為煙氣入口、出口溫度； ti、t2分別為空氣入口、出口溫度；3．實(shí)際總傳熱系數(shù)K的計(jì)算：K=格磚上下端溫度為==1300℃==165℃本設(shè)計(jì)中熱風(fēng)爐高溫區(qū)采用硅磚，其他部位采用粘土磚，其性質(zhì)如表710所示：表710 熱風(fēng)爐砌筑用耐火材料性質(zhì)磚名λ0bCp0b’ρ(kg/m3)高鋁磚1031042200黏土磚1031042000故=（1031300）=（mh℃） =（+103165）=（mh℃） =（+1041300）=（mh℃） =（+104165）=（mh℃） （1）熱阻R的計(jì)算R=式中δ——為格磚當(dāng)量厚度的一半，；ρ——格子磚的密度；C——格子磚的熱容；β——燃燒和送風(fēng)總時(shí)間是是燃燒時(shí)間的倍數(shù)，；τz——燃燒時(shí)間和送風(fēng)時(shí)間的和，本設(shè)計(jì)取3h。則： == == （2）燃燒周期傳熱系數(shù)a1和送風(fēng)周期傳熱系數(shù)a2的計(jì)算,則鼓風(fēng)在孔道中流速W0為： W0= = =煙氣和鼓風(fēng)在熱風(fēng)爐上端和下端的溫度如下表所示：表711 煙氣和鼓風(fēng)在熱風(fēng)爐上端和下端的溫度部位上端下端煙氣溫度/℃1400250鼓風(fēng)溫度/℃120080則：a1=式中，C——格子磚表面粗糙程度和孔道表面特征系數(shù)，； Wg——煙氣在孔道中的流速，2m/s； d——格子磚當(dāng)量直徑，； T——煙氣在上端的溫度，k。故a1a=12(1400+273)=h℃ a1b=(250+273) = kJ/ mh℃ a2=式中，W0——鼓風(fēng)在孔道中的速度，； T——鼓風(fēng)在上端的溫度，k。故 a2a=(1200+273) = kJ/ mh℃ a2b=(80+273) = kJ/ mh℃（3）輻射傳熱系數(shù)a輻的計(jì)算送風(fēng)周期中空氣含三原子氣體很少，輻射傳熱現(xiàn)象可忽略不計(jì)。燃燒周期中煙氣含CO2和H2O多，具有較大的輻射能力和熱射線吸收率，故在蓄熱室上部的輻射傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算：ar==(+)(14－2)