【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)年產(chǎn)280萬(wàn)噸煉鋼生鐵，40萬(wàn)噸鑄造生鐵的高爐煉鐵車(chē)間。送風(fēng)系統(tǒng)采用四座新日鐵式外燃式熱風(fēng)爐，煤氣處理系統(tǒng)采用重力除塵器、文氏管和電除塵。渣鐵處理系統(tǒng)采用拉薩法水淬渣處理，特殊情況采。用干渣生產(chǎn)，上料系統(tǒng)采用皮帶上料機(jī)，保證高爐的不間斷供料。擇；設(shè)計(jì)中應(yīng)用了許多先進(jìn)的工藝，這些工藝在實(shí)行大噴煤技術(shù)提高傳熱效率，節(jié)能，提高生產(chǎn)率方面起了重要的作用。在設(shè)計(jì)中，廣泛吸收前人技術(shù)革新和國(guó)。內(nèi)外科學(xué)研究成果。根據(jù)實(shí)際需要及可能性，盡量采用先進(jìn)設(shè)備、結(jié)構(gòu)、材料及。做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，又減少環(huán)境污染。車(chē)間總體布置形式為半島式。

　　

【正文】 ? 磁礦礦游 OFeOFe GOFeGG 6 6 2 . 2 6 k g4 5 6 . 7 32 0 5 . 5 33243????? 磁磁 OFeF e OOFe GGG 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 g2 0 9 5 4 0 . 4 9 k4 0 7 8 . 2 4 0 7 8 . 2 5q????? 硅硅 F e OF e O G 1 8 1 0 5 3 3243????? OFeGOFe kJ3 1 7 5 9 9 5 . 3 55 1 5 6 . 5 96 1 5 . 9 15 1 5 6 . 5 9q 3243????? 游游 OFeGOFe 式中 、 、 ——分別為 FeSiO Fe3O Fe2O3 分解熱， kJ/kg kJ6566589. 173175995. 353181053. 332 0 9 5 4 0 . 4 9qqqq 4OFe4OFeF e O 33??????? 游硅鐵氧化 （ 2） 錳氧化物分解吸熱為 : 1 7 6 7 . 8 4 k J7 3 6 6 . 0 210000 . 0 2 4 %7 3 6 6 . 0 21000[ M n ] %q???????錳氧分 式中 ——由 MnO 分解產(chǎn)生 1kg 錳吸收的熱量， kJ/kg （ 3） 硅氧化物分解吸熱為 : 0 21 6 5 1 0231 0 00% 1 0231 0 00[ S i] %q???????硅氧分 式中 ——由 SiO2 分解產(chǎn)生 1 kg 硅吸收的熱量， kJ/kg （ 4） 磷酸鹽分解吸熱為 : 1 78 91 . 3 kJ3 57 82 . 61 00 00 . 05 1%3 57 82 . 61 00 0[ P ] %q???????磷鹽分 式中 ——Ca3（ PO4） 2 分解產(chǎn)生 1 kg 磷吸收熱量， kJ/kg kJ6 7 8 84 1 3 . 4 51 7 8 91 . 35 0 5 16 5 . 4 11 7 6 7. 8 46 5 6 65 8 9 . 1 7qqqqq????????? 磷鹽分硅鹽分錳鹽分鐵氧化氧化物分解故 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 脫硫吸熱 2 6 2 4 7 .4 2 k J8 3 5 9 .0 53 .1 48 3 5 9 .0 5q????? 渣脫硫 SG 式中 ——假定礦中硫以 FeS 形式存在，脫出 1kg硫吸熱量值， kJ/kg 水分分解吸熱 J1 9 5 5 2 9 . 0 7 k1 3 4 5 4 . 10 . 8 3 %1 5 02 2 . 4181 . 4 9 3 %1 1 8 6 . 71 3 4 5 4 . 1%2 2 . 418q 2??????????）（）（ 煤煤風(fēng)水分 OHGV 式中 ——水分解吸熱， kJ/kg 爐料游離水蒸發(fā)吸熱 3 9 7 0 9 . 0 7 k J26824 . 0 %3 4 2 . 1 82682%q 2?????? 焦焦汽 OHG 式中 2682——1 kg 水由 0℃ 變?yōu)?100℃ 水汽吸熱， kJ/kg 鐵水帶走的熱 q 鐵水 1 1 7 3 0 0 0 k J1 1 7 31 0 0 0q ???鐵水 式中 1173——鐵水熱容量， kJ/kg 爐渣帶走的熱 5 6 5 0 6 5 . 6 k J17603 2 1 . 0 61760q ????? 渣渣 G 式中 1760——爐渣熱容量， kJ/kg 噴吹物分解吸熱 1 5 7 2 0 0 k J1 0 4 81 5 01 0 4 8q ????? 煤噴 G 式中 1048——煤粉分解熱， kJ/kg 爐頂煤氣帶走的熱量 q 煤氣 從常溫到 200℃ 之間，各種氣 體的平均比熱容 Cρ[kJ/(kg℃ )]如下（表 ）： 表 各種氣體的平均比熱容 N2 CO2 CO H2 CH4 H2O 汽 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 （ 1） 干煤氣帶走的熱量為 J45 62 55 . 14 k2407. 68 )1. 61 030 . 951. 27 831 8. 291. 28 435 7. 281. 77 792 4. 95( 1 . 28 42401. 61 01. 27 81. 28 41. 77 71. 28 4q 4222?????????????????? ）（煤氣干 CHHCOCON VVVVV （ 2） 煤氣中水汽帶走的熱為 4 4 6 9 . 0 2 k J100182 2 . 43 3 . 7 21 . 6 0 5)100200(182 2 . 41 . 6 0 5q 2???????? OHG水 J4 6 0 7 2 4 . 1 6 k4 4 6 9 . 0 24 6 5 2 5 5 . 1 4qqq ????? 水煤氣干煤氣 爐塵帶走的熱量 3 0 1 6 . 8 k J2 0 00 . 7 5 4 2202 0 00 . 7 5 4 2q???????? 塵塵 G 式中 ——為爐塵的比熱容， kJ/(kg℃ ) kJ94 08 90 5. 9230 16 . 846 07 24 . 1615 72 0056 50 65 . 611 73 00 039 70 9. 0719 55 29 . 4226 24 7. 4267 88 41 3. 45qqqqqqqqqq??????????????????? 塵煤氣噴渣鐵水汽水分脫硫氧化物分解支故 冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失 J9 9 2 9 9 2 . 5 5 k 9 4 0 8 9 0 5 . 9 271 0 4 0 1 8 9 8 . 4qqq? ?? 支收損失 熱平衡表 見(jiàn)表 。 表 熱平衡表 熱收入 kJ % 熱支出 kJ % 碳素 氧化放熱 氧化物分解 熱風(fēng)帶的熱 脫硫 甲烷生成熱 游離水蒸發(fā) 氫氧化放熱 鐵水帶熱 1173000 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 物料物理熱 爐渣帶熱 總計(jì) 100 噴吹物分解 157200 煤氣帶熱 水分分解 爐塵帶熱 熱損失 總計(jì) 100 熱量利用系數(shù) KT 8 6 . 5 7%%8 . 9 84 . 4 5100%?????）（熱損失）（煤氣帶走的熱總熱量收入TK 對(duì)于一般中小型高爐 KT 值為 80%~85%[10]，近代高爐由于大型化和原料條件的改善可達(dá)到近 90% 碳素利用系數(shù) K %%1003 3 4 6 3 . 24 1 . 1 )( 4 0 6 . 7 18 0 1 1 6 0 1 . 9 4%10022???????放熱生成除進(jìn)入生鐵外的碳全部放熱）和碳素氧化熱（燃燒生成COCOCOKC KC 值對(duì)于中小型高爐為 50%~60%，大型而原料條件較好的高爐可達(dá)到 65%以上。首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 29 2 高爐本體設(shè)計(jì) 高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻裝置，以及高爐爐 型設(shè)計(jì)計(jì)算等。高爐的大小以高爐有效容積表示；高爐有效容積和座數(shù)表明高爐車(chē)間的規(guī)模，高爐有效容積和爐型是高爐本體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。近代高爐有效容積向大型化發(fā)展。目前，世界大型高爐有效容積已達(dá)到 5000m3 級(jí)，而爐型設(shè)計(jì)則向著大型橫向發(fā)展， H/D 值已近 左右。高爐本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及是否合理是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)和選型的依據(jù)。高爐爐襯用耐火材料，已由單一的陶瓷質(zhì)耐火材料，普遍地過(guò)渡到陶瓷質(zhì)和碳質(zhì)耐火材料綜合結(jié)構(gòu)，也有采用高純度 Al2O3 的剛玉磚和碳化硅磚；高爐冷卻設(shè)備期間 結(jié)構(gòu)亦在不斷改進(jìn)，軟水冷卻、純水冷卻在逐漸擴(kuò)大其使用范圍。由于高爐綜合設(shè)計(jì)水平的提高，強(qiáng)化高爐爐齡已經(jīng)可望達(dá)到十年或更長(zhǎng)。高爐本體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)是高爐車(chē)間實(shí)際首要解決的關(guān)鍵所在，必須慎重對(duì)待。 高爐爐型 高爐是豎爐。高爐內(nèi)部工作空間剖面的形狀成為高爐爐型或高爐內(nèi)型。高爐問(wèn)世二百多年來(lái)，隨著人們對(duì)產(chǎn)量的要求和原料燃料條件的改善，以及鼓風(fēng)能力的提高，高爐爐型也在不斷地演變和發(fā)展。 高爐冶煉的實(shí)質(zhì)是上升的煤氣流和下降爐料之間所進(jìn)行的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，因此必須提供燃料燃燒所必須的空間，提供高溫煤氣流與爐料進(jìn)行傳熱 傳質(zhì)的空間。爐型要適應(yīng)爐料燃燒條件，保證冶煉過(guò)程的順行。 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算 高爐爐型設(shè)計(jì)的依據(jù)是單座高爐的生鐵產(chǎn)量，由產(chǎn)量確定高爐有效容積。歷史上曾有過(guò)將產(chǎn)量與有效高度直接聯(lián)系起來(lái)，結(jié)果設(shè)計(jì)爐型都是依產(chǎn)量大小的相似形，這顯然是不合理的；也曾有過(guò)以產(chǎn)量定爐缸截面積，在焦比一定的條件下，爐缸單位面積的燃燒強(qiáng)度，便可以確定某一合適的數(shù)值，這樣做雖然有一定的道理，但并不全面。現(xiàn)在多數(shù)國(guó)家都是以產(chǎn)量和有效容積利用系數(shù)（ ηv）來(lái)確定高爐有效容積，再以有效容積為基礎(chǔ)，計(jì)算其他尺寸。 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 有關(guān)爐型的名詞概念： 設(shè)計(jì)爐型 ——按照設(shè)計(jì)尺寸砌筑的爐型； 操作爐型 ——高爐投產(chǎn)后，工作一段時(shí)間，爐襯侵蝕，形狀發(fā)生變化后的爐型； 合理爐型 ——冶煉效果較好，獲得優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和長(zhǎng)壽的爐型，它具有時(shí)間性、相對(duì)性。 高爐冶煉是復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，設(shè)計(jì)的爐型必須適應(yīng)冶煉過(guò)程的需要，設(shè)計(jì)爐型應(yīng)能保證高爐一代獲得穩(wěn)定的較高的產(chǎn)量，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，較低的能耗和一代長(zhǎng)壽。高爐在一代冶煉過(guò)程中，其爐襯不斷侵蝕，爐型不斷發(fā)生變化，爐型變化的程度和趨勢(shì)與冶煉原料條件、操作制度有關(guān)，與爐襯結(jié)構(gòu)和耐火材料的性能有關(guān)，還與冷卻裝置及冷卻制度有關(guān)。高爐冶煉實(shí)際上是 長(zhǎng)時(shí)間在操作爐型內(nèi)進(jìn)行。因此掌握冶煉過(guò)程中爐型的變化及其趨勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)合理爐型非常重要。高爐大修設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)前一代高爐爐型做詳細(xì)地調(diào)查和分析。新建廠礦高爐設(shè)計(jì)，必須分析原料燃料條件、設(shè)備條件和操作條件。 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)煉鋼生鐵 280 萬(wàn)噸，鑄造生鐵 40 萬(wàn)噸的高爐車(chē)間。計(jì)算時(shí)鑄造生鐵按照煉鋼生鐵計(jì)算。 確定年工作日：取年日期的 95% d34795%365 ?? 鑄造生鐵換算煉鋼生鐵的折算系數(shù)為： 40 萬(wàn)噸 =42 萬(wàn)噸 年產(chǎn)煉鋼生鐵總量： 280 萬(wàn)噸 +42 萬(wàn)噸 =322 萬(wàn)噸 日產(chǎn)量 ： 9 2 9 7 .5 4 t3 4 71 0 0 0 03 2 2p ???總 定容積： 選定高爐座數(shù)為 2 座，利用系數(shù)為η v =(d m3) 每座高爐日產(chǎn)量 4649t29 2 9 7 .5 42p ??? 總p 每座高爐容積為 3vu m??? ?、 爐缸尺寸 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 ⑴ 爐缸直徑 md 9. 8 取 ???? ⑵ 爐缸高度 渣口高度 mhmNbPhzdCz2 . 0 6 4 22?????????取鐵? b－生鐵產(chǎn)量波動(dòng)系數(shù)一般取 ； P－生鐵日產(chǎn)量， t； N－晝夜出鐵次數(shù)，一般 2h 出一次鐵，本計(jì)算取 9； c－渣口以下?tīng)t缸容積利用系數(shù)，一般為 ～ ，渣量大時(shí)取低值； 鐵? －鐵水密度，可取值 ／ 3m 。 d－爐缸直徑； 風(fēng)口高度： 因?yàn)槿∠?，選定 k=, mmkhh zf 3 . 取??? 風(fēng)口數(shù)目： 個(gè)取 242 3 .62)( 9 .822)(d2 ??????n 選取風(fēng)口的結(jié)構(gòu)尺寸為： a=。 爐缸高度： h1=hf+a=+= 取 1h = 鐵口的數(shù)目 n 鐵 =2。 死鐵層厚度 h0 選取 h0== =。 該值在同類(lèi)高爐中偏大，目的是延長(zhǎng)高爐壽命。 爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度 選取 D/d=， 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 則 D== = m 取 D=11m。 選取 α =81176。，則 3 . a n2 a n2h 2 取???? ?dD ??? 8 0 . 9 t a n 2 ?????? 得dD 爐喉直徑、爐喉高度 選取 d1/D=，則 d1=11 =。 選取 5h =。 爐身角、爐身高度 選取β =84176。，則 15 . 7m15 . 6948t a n2 7. 711t a n2h 14 取???? ?dD ??? 849 . 5 27 . 711 1 5 . 722h t an14 ?????? 得dD 爐腰高度 選取 uH /D=，則 uH = 11= ，取 uH