【導讀】國民經(jīng)濟建設(shè)中起著舉足輕重的作用。高爐是煉鐵的主要設(shè)備，本著優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和對環(huán)境污染小的方針，設(shè)計建造一座年產(chǎn)生鐵485萬噸的高爐煉鐵車間，系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、高爐噴吹系統(tǒng)和煉鐵車間的布置等。設(shè)計的同時還結(jié)合國。爐做到高度機械化、自動化和大型化，以期達到最佳的生產(chǎn)效益。高爐數(shù)目及總?cè)莘e的確定........

　　

【正文】 殼厚度的計算公式如下： kD?? mm計算部位爐殼厚度，??? mmD 徑，計算部位爐殼外弦?guī)е?? ；根據(jù)弦?guī)恢枚ㄏ禂?shù)， mmmk /?? ， 其值見表 16： 河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 14 高爐基礎(chǔ) 高爐基礎(chǔ)是高爐下部的承重結(jié)構(gòu)，它的作用是將高爐全部載荷均勻地傳遞到地基。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基墩組成。 對高爐基礎(chǔ)的要求 ： 1. 高爐基礎(chǔ)應把高爐全部載荷均勻地傳給地基，不發(fā)生沉陷和不均勻沉陷。高爐基礎(chǔ)下沉會引起高爐鋼結(jié)構(gòu)變形，管路破裂；不均勻下沉將引起高爐傾斜，破壞爐頂正常布料，嚴重時不能正常生產(chǎn)。高爐總體設(shè)計，對基礎(chǔ)的下沉量和傾斜率都有嚴格要求。 2. 具有一定的耐熱能力。一般混凝土只能在 150C? 以下 工作， 250C? 便有開裂， 400C? 時失去強度，鋼筋混凝土 700C? 時失去強度。過去由于沒有耐熱混凝土基墩和風冷爐底設(shè)施，爐底破損到一定程度后，常引起基礎(chǔ)破壞，甚至爆炸。采用風冷和水冷爐底及耐火基墩后，可以保證高爐基礎(chǔ)很好工作。 高爐基礎(chǔ)是由基墩和基座組成的。高爐基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)主要取決于地質(zhì)條件和高爐的容積。 圖 5 高爐基礎(chǔ) 地表面積按下式計算 : 允KSPA? 其中： P 總載荷， K 安全系數(shù)， 允S 地基土質(zhì)允許承載能力。 本設(shè)計中高爐爐基采用八角形，其對角線為 37m河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 15 4 高爐車間原料系統(tǒng) 現(xiàn)代高爐對原料系統(tǒng)的要求： ① 保證連續(xù)的 、均衡的供應高爐冶煉所需的原料，并為進一步強化冶煉留有余地。 ② 在貯運過程中應考慮為改善高爐冶煉所必須的處理環(huán)節(jié)，如混勻，破碎，篩分等。焦碳在運輸過程中盡量 減少破碎率。 ③ 應該盡量實現(xiàn)自動化和機械化，提高混勻，配料，稱量的準確度。 ④ 原料系統(tǒng)各轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)和漏料點都有灰塵產(chǎn)生，在設(shè)計時應考慮足夠的通風除塵設(shè)施。 貯礦槽和貯焦槽的設(shè)計 （ 1） 貯礦槽的作用： ① 起原燃料的儲備作用。 ② 有利于實現(xiàn)配料等作業(yè)的機械化和自動化。 （ 2） 礦槽的設(shè)計 ① 礦槽總長度決定于車間的長度，后者決定于高爐中心線的距離。單個礦槽長度隨溝下運輸形式而定，采用帶式運輸機時一般為 5m；當用稱量車時，長度應隨閉鎖器的形式而定。取 5 m ② 礦槽寬度取決于高爐容積和槽上槽下的運輸設(shè)備形式。大中 型高爐一般為 10~11m。當槽上用火車，槽下用稱量車運輸時，一般成雙排礦槽。當槽上槽下都采用皮帶運輸時，一般都做成單排。取 11 m ③ 礦槽的高度取決于礦槽上部運輸形式。當采用火車運輸時，因受鐵路坡度限制（〈 〉，一般軌面標高為 9~10m，如礦槽上部用膠帶運輸時，礦槽上表面可適當高些。取 10 m （ 3） 本設(shè)計設(shè) 26 礦槽，槽上槽下都采用皮帶機運輸。 ① 取貯礦槽總?cè)莘e為高爐總?cè)莘e的 ，則貯礦槽容積為： V 槽 ==*2233=3350 m179。 ② 每個貯礦槽容積為： V 礦 =3350/26= m179。 取 129 m179。 ③ 礦槽儲存能力 (小時 )： 24*129*26/(2233*2)= 河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 16 所以儲礦槽可以提供 18 小時的料 副礦槽 （ 1） 雜礦槽： 400 m179。 2 （ 2） 塊礦槽： 400 m179。 2 （ 1） 取 V焦 /Vu=，則焦槽總?cè)莘e為： V焦 = 2233= m179。 （ 2） 每個焦槽容積為： 179。 取 335m179。 （ 3） 焦倉儲料能力： 24*335*4/(2233*2)= 所以貯料槽能提供 7 小時的料 （ 1） 本設(shè)計中貯礦槽的底壁和周壁都采用 鋼筋混凝土澆灌而成，為防止磨損及高溫（熱燒結(jié)礦）的破壞作用，應靠礦焦壁襯砌一層粘土磚。 （ 2） 本設(shè)計中貯礦槽設(shè)置為單排。方式為皮帶機供料，寬度為 11 m。貯礦槽高度為 10m，貯礦槽寬度在槽下用膠帶機時為 5m，礦槽壁的傾角為 54176。 。 給料器，槽下篩分與稱量設(shè)計 本設(shè)計中采用電磁震動給料器。主要有槽體、激震器、減震器三部分組成。激震器與槽體用彈簧連接在一起，塊礦、雜礦均設(shè)槽下震動給料器。槽下設(shè)防料閥門，為電動裝置，同時也設(shè)手動裝置。 槽下篩分是爐料在入爐前的最后一次篩分，其目 的是進一步篩除爐料中的粉末，以改善爐內(nèi)爐料柱的透氣性。將給料機地板底板換成篩網(wǎng)，給料的同時起篩分的作用。 本設(shè)計中采用電子式稱量漏斗。 （ 1） 焦碳稱量漏斗 其主要安裝在貯焦槽的下面用來稱量經(jīng)過篩分的焦碳，然后將焦碳卸入膠帶上料機運往高爐爐頂。 （ 2） 礦石稱量漏斗 河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 17 其主要安裝在貯焦槽的下面，通過漏斗及閘門把經(jīng)過篩分的礦石卸入膠帶機。礦石采用分散篩粉分散稱量，爐料再經(jīng)膠帶機運至中央稱量室，經(jīng)集中漏斗送到上料皮帶機運往高爐。 （ 3） 稱量漏斗的工藝要求： ① 為防止料斗內(nèi)積料，漏斗及留料槽底板與側(cè)壁的交線與水平 的實際夾角應大于 45176。 。 ② 稱量漏斗的上口尺寸應與有關(guān)設(shè)備相適應。 ③ 設(shè)置在膠帶機上的稱量漏斗的排料口及溜槽應與膠帶機的寬度相適應，防止卸料時把料濺在膠帶機的外側(cè)。 膠帶機的設(shè)計 近年來，由于高爐的大型化，料車式上料機已經(jīng)不能滿足高爐生產(chǎn)的需求。大型高爐無論是增大每次上料量，還是增加上料次數(shù)，只是間接上料，都是不經(jīng)濟的，因此新建的大型高爐和部分中小型高爐都采用了皮帶上料系統(tǒng)，因為它聊續(xù)上料，可以容易的通過增大皮帶轉(zhuǎn)速和寬度，滿足高爐要求，皮帶機上料有如下優(yōu)點： 1. 大型高爐有兩個以上的出鐵口和除出鐵 場，高爐附近場地不足，要求將貯礦槽等設(shè)備遠離高爐，皮帶上料系統(tǒng)正好適應這一要求。 2. 上料能力大，比斜橋式上料機效率高而且靈活，爐料破損低，改間斷上料為連續(xù)上料。 3. 節(jié)省投資，節(jié)省鋼材，減輕了重量，簡化控制系統(tǒng)。 爐頂裝料設(shè)備 高爐爐頂裝料設(shè)備室用來將爐料裝入高爐并且使用合理分布，同時起爐頂密封作用的設(shè)備。 無鐘爐頂裝料設(shè)備 無鐘爐頂裝料設(shè)備從結(jié)構(gòu)上，根據(jù)受料漏斗和稱量料罐的布置情況可以劃分為兩種，并罐式和串罐式結(jié)構(gòu)。并罐式無鐘爐頂主要由受料漏斗、稱量漏斗料罐、中心 喉管、氣密箱、旋轉(zhuǎn)溜槽等五部分組成。 串聯(lián)式無鐘爐頂也稱為中心排料式無鐘爐頂，與并罐式無鐘爐頂相比，串罐式無鐘爐頂有一些大的改進： 密封閥由原先單獨的旋轉(zhuǎn)動作改為傾動和旋動兩個動作，最大限度的降低了整個串罐式爐頂設(shè)備的高度，并使得密封動作更加合理。 采用密封閥閥座加熱技術(shù)，延長了密封閥的壽命。 在稱量料罐內(nèi)設(shè)置中心導料器，使得料罐在排列時形成質(zhì)量料流，河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 18 改進了料罐排料時料流偏析現(xiàn)象 1988 年 PW 公司進一步又提出了受料漏斗旋轉(zhuǎn)的方案，以避免皮帶上料系統(tǒng)向受料漏斗加料時由于落料 點固定鎖造成的爐料偏析 本設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)布料，旋轉(zhuǎn)布料時布料器的主、副電動機同時啟動，溜槽作勻速旋轉(zhuǎn)運動的同時，溜槽傾角還作漸變徑向運動，使爐料形成變徑螺旋形分布。旋轉(zhuǎn)布料時溜槽傾角的改變，采用由外向內(nèi)跳變。這種布料方式能將爐料布到爐喉截面上的任一部位，并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)料層的厚度，以獲得較為平坦的料面。 探料裝置 探料裝置的作用是準確探測料面下降的情況，以便上料。目前使用廣泛的是機械傳動的探料尺，微波式料面計和激光式料面計。 一般小型高爐經(jīng)常使用長 3—4m，直徑 25mm 的圓鋼，自大料斗法蘭處專設(shè)的探尺孔插入爐內(nèi)，每個探尺用鋼繩與手動卷場機相連，卷場機附近安裝料線的指針和標尺，為避免探尺陷入料中，在圓鋼的頂端部位安裝一根橫棒。探尺卷場機放在料車卷場機室內(nèi)，料線高低自動顯示與記錄。每座高爐設(shè)有兩個探料尺，互成 180 度，設(shè)置在大鐘邊緣和爐喉內(nèi)壁之間，并且能夠提升到大鐘關(guān)閉位置不能全面了解爐喉的下料情況；另外由于探料尺端部直接與爐料接觸，容易由于滑尺和陷尺而產(chǎn)生誤差。 微波料面計：分調(diào)幅和調(diào)頻兩種。調(diào)幅式微波料面計是根據(jù)發(fā)射信號與接收信號的相位差來決定料面的位置 ，調(diào)頻式微波料面計是根據(jù)發(fā)射信號與接收信號的頻率來測定料面的位置。激光料面計是 20 世紀 80 年代開發(fā)的高爐料面形狀檢測裝置。 河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 19 5 高爐送風系統(tǒng) 高爐送風系統(tǒng)包括鼓風機 ,冷風管路 ,熱風爐 ,熱風管路以及管路上的各種閥門等 .準確選擇送風系統(tǒng)鼓風機 ,合理布置管路系統(tǒng) ,閥門工作可靠 ,熱風爐工作效率高 ,是保證高爐優(yōu)質(zhì) ,低耗 ,高產(chǎn)的重要因素之一 . 高爐鼓風機 高爐鼓風機用來提供燃料所必需的氧氣、熱空氣和焦炭在風口燃燒所生成的煤氣，又是在鼓風機提供的風壓下才能克服料柱阻力從爐頂排出 。 風機的要求 : (1) 有足夠的送風能力 .即不僅能提供高爐冶煉所需要的風量 ,而且鼓風機的出口壓力要能夠足以克服送風系統(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 ,鼓風機最大的鼓風量應能滿足夏季高爐冶煉強度的要求；冬季應能在經(jīng)濟區(qū)域工作。 (2) 風機的風量及風壓要有較寬的調(diào)節(jié)范圍。即風機的風量和風壓均應適用于爐況的順行與難行、冶煉強度的降低與提高、噴吹燃料與富氧鼓風操作以及其它多種因素變化的影響。對于高壓爐頂高爐，應考慮在常壓冶煉的可行性和合理性。 (3) 送風均勻而穩(wěn)定。即風壓變化時，風量不得自動產(chǎn)生大幅度變化。 (4) 能保證長時間連續(xù)、安全及高效率運行。 （ 1） 入爐風量： V0=Vu I v/1440 =22332 700/1440 =179。/min 式中： V0— 標態(tài)入爐風量， m179。/min。 Vu— 高爐有效容積， m179。 I— 高爐冶煉強度 ,t/（ m179。.d） 。 v— 每噸干焦消耗風量， m179。/t，取 2700。 采用風量修正系數(shù)后，可以將設(shè)計要求的鼓風機出口風量 V，折算為適用河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 20 地區(qū)的風機出口風量 V2=V0/ 6—1，唐山地區(qū)海拔高度應該屬于第四類故 K= V2=179。/min （ 2）鼓風機的風量： 00 )1(39。 VkV ?? =(1+10﹪ ) = m3/min 0V ― 高爐入爐風量， m3/min 39。0V ― 高爐要求的鼓風機出口風量， m3/min k ― 送風系統(tǒng)漏風系數(shù)，對大型高爐為 10﹪ 1. 高爐爐頂壓力： Pt ＝ 10 5 Pa= MPa 2. 高爐料柱阻力損失： LSP? ＝ 10 5 Pa＝ 3. 高爐送風系統(tǒng)阻力損失： FSP? ＝ 210 4＝ 則 :鼓風機出口風壓 :P =Pt + LSP? + FSP? =++= MPa 1. 對鼓風機出口風量的修正 風量修正系數(shù)： K ＝ ， 實際供風量： 39。V ＝ KVo39。 ＝ 2. 對風機出口風壓的確定 風壓修正系數(shù)： 39。K = 出口風壓： 39。P = 39。KP = = 3. 風機選擇 表 51 風機選擇系數(shù) 風機型號 風 量 風 壓 轉(zhuǎn) 速 功 率 傳動方式 O— 570031 min3m 5550 minr 6750KW 汽動 此風機為離心式風機，二座高爐裝 四 座，一臺備用 河北理工大學 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 21 高爐熱風爐設(shè)計 熱風爐基本結(jié)構(gòu)形式有內(nèi)燃式、外燃式和頂燃式熱風爐三種。 本設(shè)計中采用改進型內(nèi)燃式熱風爐。內(nèi)燃式熱風爐由爐襯、燃燒室、蓄熱室、爐殼、爐箅子、支柱、管道及閥門等組成。燃燒室和蓄熱室砌在同一爐殼內(nèi)，之間砌有爐墻。煤氣和空氣由管道經(jīng)閥門送入燃燒室并在燃 燒室內(nèi)燃燒，煙氣向上運動經(jīng)拱頂改變方向，向下進入蓄熱室。蓄熱室由格子磚組成，格子磚支撐在爐箅子和支柱上。煙氣將格子磚加熱并自身冷卻，經(jīng)由爐箅子下面的煙道閥排入煙道經(jīng)煙囪排入大氣。格子磚被加熱并蓄存一定熱量后，熱風爐停止燃燒，轉(zhuǎn)入送風，冷風由下部冷風管道和冷風閥進入蓄熱室，空氣通過格子磚被加熱，經(jīng)拱頂進入燃燒室，并經(jīng)由熱風閥排入熱風管道送至高爐。 熱風爐的計算說明 ： 2233m179。高爐的熱風爐設(shè)計，高爐容積 2233 m179。，配備四座熱風爐。 1. 確定基本參數(shù)： （ 1） 取單位爐容蓄熱面積 90m178。/ m179。； （ 2） 確定熱風爐鋼殼 下部內(nèi)徑為φ 10000 mm，爐殼及拱頂鋼板厚度為20mm，爐頂鋼板厚度為 36 mm； 2．確定爐墻結(jié)構(gòu)及熱風爐內(nèi)徑： 下部： （ 1） 大墻厚 345 mm，高鋁磚； （ 2） 隔熱磚 113 mm，硅藻土磚，緊靠爐殼； （ 3） 填料層 60mm，水渣 — 石棉填料層； （ 4） 不定型耐火噴涂料 40 mm。 共計 345+113+60+40=558 mm。