【正文】 熱量 =｛＋／18（－36）｝ = kJ爐塵帶走熱量 =200= kJ因此，煤氣帶走熱量為、Qd8=＋＋ = kJ⑼熱損失上列8項(xiàng)熱支出總和為Qd= Qd1＋Qd2＋Qd3＋…＋Qd8 =＋＋＋＋125400＋1170400＋＋ = kJ高爐熱損失 Q失=Qs－Qd=－ = kJ熱損失所占比例=／=％將上列計(jì)算結(jié)果列成熱平衡表（表213）表213 熱平衡表熱收入項(xiàng)目kcalkJ％總計(jì)續(xù)表 213 熱平衡表熱支出項(xiàng)目kcalkJ％1氧化物分解耗熱125400總計(jì)高爐有效利用系數(shù) KT=100－（＋）=％高爐碳素?zé)崮芾孟禂?shù)KC=／（7980）=％以950℃為高溫區(qū)界限溫度，進(jìn)行高溫區(qū)熱平衡計(jì)算。⑴風(fēng)口前碳素燃燒放熱由物料平衡計(jì)算已知風(fēng)口前燃燒碳量Cb= kgQhs1=2340= kJ⑵鼓風(fēng)帶入的有效凈熱量已知Vb= m3，φ=風(fēng)中濕分VH2O== m3風(fēng)溫1100℃時(shí)，／m3， kJ／m3；界限溫度時(shí)， kJ／m3， kJ／m3。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｝ =｛－｝ = kJ⑶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=／=／kg⑴鐵及合金元素直接還原耗熱，直接還原rd=，ri（H2）=Qhd1=｛（＋）＋12480＋53600＋62750｝ =｛＋＋26800＋6275｝ = kJ⑵鐵水帶走熱量（高溫區(qū)界限溫度950℃時(shí)生鐵熱焓為150kcal／kg）Qhd2=（280－150）1000=543400 kJ⑶爐渣帶走熱量（爐渣在950℃時(shí)熱焓為220kcal／kg）Qhd3=（420－220） = kJ⑷煤粉升溫及分解耗熱（煤粉在950℃時(shí)熱焓為345kcal／kg）Qhd4=（345＋250）120 =298452kJ⑸高溫區(qū)熱損失 Qhd5=－－543400－－298452 =／=％，此值是在合適的范圍內(nèi)的。列高溫區(qū)熱平衡表（表214） 表214 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爐渣帶走熱量煤粉升溫分解熱298452高溫區(qū)熱損失總 計(jì)總 計(jì)由以上設(shè)計(jì)過程獲得的已知量是熱風(fēng)溫度T=1100℃；鼓風(fēng)濕度φ=；噴煤量120kg渣量U=392kg；R=；；rd=；；焦炭含碳量CK=%；η=；直接還原耗碳計(jì)算Cd=CdFe+Cda =+ =生鐵滲碳Cc=10= 噴吹燃料碳量Cj=MCM==120=風(fēng)口前燃燒碳量計(jì)算O2b=+=qh=2340=qw=()= kJ/m3鼓風(fēng)濕度分解出氫參加浮氏體還原，每立方米鼓風(fēng)氫之還原耗熱qf== kJ/m3因此每立方鼓風(fēng)給高溫區(qū)的綜合熱量是q=qh+qwqf=+= 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+12480+62750+120（+2）}={130000+210392+595120+3001000}=每噸生鐵鼓風(fēng)量：Vb= QdFe+Qh其他/ qh+qwqf=（+）/=風(fēng)口前燃燒碳量則為：Cb==理論焦比的計(jì)算： 取生成CH4的碳量α= ，則焦比為K=Cd+Cb+CcCj/{Ck(1α)} =(++)/（）=相對誤差（）/400=%，符合計(jì)算要求。第三章 高爐爐型設(shè)計(jì) 高爐內(nèi)型分為六個(gè)部分，由爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉和死鐵層組成。爐缸爐腰和爐喉為圓柱形，爐腹和爐身為錐臺(tái)形。各部位尺寸的圖31所示。圖31 高爐內(nèi)型各部分尺寸的表示方法d爐缸直徑；D爐腰直徑；d爐喉直徑；do大鐘直徑；hf鐵口中心線至風(fēng)口中心線距離；hi鐵口中心線至渣口中心線距離；Vi高爐內(nèi)容積；VW高爐工作容積；VO高爐有效容積；Hu高爐有效高度；h1爐缸高度；h2爐腹高度；h3爐腰高度；h4爐身高度；h5爐喉高度；h6爐頂法蘭盤至大鐘下降位置底面(無鐘頂旋轉(zhuǎn)溜槽垂直位置底端)即零料線(中)的高度；ho死鐵層高度；α爐腹角；β爐身角；L1鐵口中心線；L2渣口中心線；L3風(fēng)口中心線；L4(零料線)大鐘下降位置底面以下1000mm(日)或915mm(美)的水平面；單位：直徑、高度、距離均為mm體積均為m3鐵口位于爐缸下水平面，鐵口的數(shù)目依爐容或產(chǎn)量而定，一般1000m3以下的高爐設(shè)置一個(gè)鐵口，對于1000m3以上的高爐設(shè)置2～4個(gè)鐵口。原則上說，出鐵口數(shù)目取適中，有利于高爐冶煉的強(qiáng)化。在本設(shè)計(jì)過程中出鐵口設(shè)置4個(gè)。車間采用島式布置，出鐵場采用圓形出鐵場，出鐵方式采用連續(xù)出鐵。鐵口高度的計(jì)算 =N－晝夜出鐵次數(shù) 本設(shè)計(jì)中取N=10；r－鐵水密度, t/m3；A－爐缸截面積m2；η－高爐利用系數(shù) ； 渣口與鐵口中心線的距離稱為渣口的高度，在本設(shè)計(jì)中不設(shè)渣口，由于設(shè)計(jì)的需要，假設(shè)渣口存在。渣口高度的確定可根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算=式中：P 日產(chǎn)鐵量1500m3；b 生鐵產(chǎn)量波動(dòng)系數(shù)，；N每晝夜出鐵的次數(shù)取10；c 渣口以下爐缸容積利用系數(shù)，～,渣量大取低值；鐵口與風(fēng)口中心線間的距離為風(fēng)口高度，風(fēng)口與渣口的高度差應(yīng)能保障容納渣量和一定的燃燒空間hf＝hz/k = = 式中k—渣口高度與風(fēng)口高度之比，一般k＝～,渣量大取低值。風(fēng)口數(shù)目主要取決于爐容大小，與爐缸直徑成正比，還與預(yù)定的冶煉強(qiáng)度有關(guān)。風(fēng)口數(shù)目多有利于減少風(fēng)口間的“死料區(qū)”，改善煤氣分布。確定風(fēng)口數(shù)目有以下公式可供參考n=2(d+2)=2(+2)= 取風(fēng)口數(shù)為22個(gè)，鐵口中心線到爐底砌磚表面之距離稱死鐵層厚度（ho），它的作用是防止渣鐵，煤氣對爐底的沖涮，穩(wěn)定渣鐵溫度，中小型高爐 ho取值450～600mm，大高爐為1000mm以上，由于冶煉不斷強(qiáng)化，增加死鐵層厚度，以便有效保護(hù)爐底至關(guān)重要。Vu=1500m3高爐，～。選定ηv＝／m3d Vu＝1500m3Ρ＝ηvVu＝1500＝3450 t 本高爐日產(chǎn)鐵3450t爐缸直徑 d = = = ，～；，一般為24～40；Vu高爐有效容積m3；爐缸高度h1= hf+a =+= m風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸a=，～ho＝ == 、爐腹角、爐腹高度的計(jì)算爐腰直徑 選取D/d=(～)D== 選取α=176。 h2 ＝tg= 校核α：tg=2 h2/（Dd）=2/1= 取=176。、爐喉高度、爐身高度、爐腰高度爐喉直徑 d1/D=～d1== 爐喉高度 選取h5=選取β=176。爐身高度h4＝ 176。== 校核β：tgβ=2 h4/（D d1）=2（）= 取β=176。有效高度和爐腰高度Hu/D= ～Hu== 所以h3= Huh1h2h4h5＝= V1=d2＝=V2=（D2+Dd+d2）＝(++)=V3=＝2=V4=（D2+Dd1+d12）＝(++) =V5=＝=V′＝V1＋V2＋V3＋V4＋V5＝++++= m3 誤差={()/}100%=%﹤1%爐型設(shè)計(jì)合理，符合設(shè)計(jì)要求。中型高爐一般只有1個(gè)鐵口1個(gè)出鐵場，場的兩側(cè)或布置有鐵水運(yùn)輸線和爐渣運(yùn)輸線，用鐵水罐和渣罐運(yùn)輸，或一側(cè)布置為鐵水運(yùn)輸線，用鐵水罐運(yùn)輸鐵水，另一側(cè)為沖渣溝道，將爐渣沖為水渣。1000m3級(jí)高爐有的是一個(gè)鐵口1個(gè)出鐵場，有的是兩個(gè)鐵口1個(gè)出鐵場，還有四個(gè)鐵口兩個(gè)出鐵場的。2000m3以上高爐均設(shè)兩個(gè)或四個(gè)鐵口兩個(gè)出鐵場，出鐵場布置采用島式或半島式，出鐵場與渣鐵運(yùn)輸線相垂直。出渣一般是在爐前以沖水渣與干渣坑相結(jié)合的辦法處理。兩個(gè)以上鐵口的高爐其出鐵場布置時(shí)要考慮鐵口間的夾角不能過小，盡可能均衡分布，還要考慮渣鐵溝不能太長，以減輕爐前的勞動(dòng)量。項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)值有效容積Vu /m31500高徑比Hu/D爐腰直徑與爐缸直徑比D/d爐喉直徑與爐腰直徑比d1/D爐缸直徑d/mm8700爐腰直徑D/mm9700爐喉直徑d1/mm6600有效高度Hu/mm26970死鐵層厚度ho/mm1700爐缸高度h1/mm3800爐腹高度h2/mm3300爐腰高度h3/mm2000爐身高度h4/mm15400爐喉高度h5/mm2500風(fēng)口高度hf/mm3300風(fēng)口安裝尺寸a/mm500爐腹傾斜角α176。爐身傾斜角β176。風(fēng)口個(gè)數(shù)f/個(gè)22 鐵口個(gè)數(shù)Z/個(gè)4第四章 高爐爐襯設(shè)計(jì) 高爐爐襯設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇各部分砌體的材質(zhì)，確定砌體的厚度，說明砌體的砌筑的方法，以及磚量的計(jì)算。爐襯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材質(zhì)的選擇應(yīng)考慮爐容的大小、冶煉的條件，還應(yīng)考慮各部位工作條件，侵蝕機(jī)理，各部位冷卻設(shè)備和冷卻制度等。、爐缸部位的選擇爐底、爐缸承受高溫、高壓、氣體水分的氧化、熱應(yīng)力的破壞、渣鐵沖刷作用侵蝕和滲透，工作條件惡劣。被侵蝕破壞程度決定了高爐大修的關(guān)鍵，過去較長一段時(shí)間，大、中型高爐爐底廣泛采用炭磚砌筑。在本設(shè)計(jì)中，因包頭礦含有高F，對爐缸侵蝕嚴(yán)重，所以爐底均采用碳磚砌筑。爐缸部位采用目前較為先進(jìn)的“陶瓷杯”技術(shù)。陶瓷杯爐襯結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)征：剛玉莫來石磚緊靠環(huán)形自焙碳磚砌成封閉圓形磚體，而杯底的鋁碳轉(zhuǎn)、黃剛玉磚與陶瓷杯的剛玉莫來石組成封閉砌體、同時(shí)為了保護(hù)陶瓷杯爐襯在高爐投產(chǎn)開爐、裝料時(shí)不被爐料撞擊砸壞，防止剛玉莫來石磚、黃剛玉磚在烘爐和投產(chǎn)時(shí)直接接觸熱源，升溫過高過急而損壞砌體。內(nèi)側(cè)磚為230mm厚度的高爐粘土磚作為保護(hù)層。從爐腹到爐身下部的爐襯要承受煤氣流和爐料的磨損，堿金屬和鋅蒸汽滲透的破壞作用，爐腰以下還要受到高氧化亞鐵初渣的侵蝕，以及由于溫度波動(dòng)所產(chǎn)生的熱震破壞作用。尤其在開爐后，爐腹部分砌磚很快被侵蝕掉，不久后主要靠渣皮工作。因此在選擇耐火材料時(shí)應(yīng)考慮耐沖刷和容易掛渣皮的耐火磚。本設(shè)計(jì)選擇采用鋁碳磚，因?yàn)檫@種磚的耐火度高、體積密度大而且致密。爐腹、爐腰是渣鐵生成區(qū)和軟融帶區(qū)，考慮到高爐熔化溫度高，軟熔帶位置低，在爐腰爐腹一帶，爐身中下部溫度高，但不能形成渣皮的保護(hù)，這一帶爐襯很容易損壞。該部位內(nèi)襯破損的主要原因是：堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕，初成渣的侵蝕，熱震引起的剝落以及高溫煤氣流的沖刷等。選擇耐火材料時(shí)既要考慮抗渣性、防震性，又要防高溫煤氣流的沖刷。而且這一部位正好是炭對CO2 、CO 、H2O等的反應(yīng)溫度區(qū)范圍，所以不宜使用碳磚。本設(shè)計(jì)本部位選擇采用碳化硅磚，這種磚抗堿請示能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、氣孔力低、導(dǎo)熱性能好。外層保護(hù)磚使用了鋁碳磚。爐身上部溫度較低，內(nèi)襯破損的主要原因是：爐料在下降過程對內(nèi)襯的沖擊和磨損、煤氣流在上升過程中的沖刷以及堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕等。因此應(yīng)選擇抗磨損、抗沖擊以及抗堿金屬蒸汽侵蝕的耐火材料，而且由于該部位是沉積碳適合的400~700℃的溫度范圍，所以本設(shè)計(jì)選擇采用高鋁磚。本高爐設(shè)計(jì)的Vu＝1500m3，爐缸直徑d＝8700mm，所選的磚形為G－1與－3配合，G2與G4配合磚號(hào)abb1cG123015075G323015013575G234515075G434515012575磚量計(jì)算公式