【正文】 理論燃燒溫度1800～2000℃，氣體體積劇烈膨脹，爐腹的存在適應(yīng)這一變化。風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸（a）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接選定，～，表32為不同容積高爐的風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸和爐喉間隙大小。風(fēng)口數(shù)目也可以根據(jù)風(fēng)口中心線在爐缸圓周上的距離進(jìn)行計(jì)算： ～，我國高爐設(shè)計(jì)曾經(jīng)是小高爐取下限，大高爐取上限。風(fēng)口高度可參照下式計(jì)算： 式中 k——渣口高度與風(fēng)口高度之比，～，渣量大取低值。本設(shè)計(jì)設(shè)2個(gè)出鐵口。表41 不同爐容的Vu/A值爐型大型中型小型Vu/A22～2815～2210～13（2）爐缸高度（h1）。根據(jù)高爐每天燃燒的焦炭量得到下列關(guān)系式：得出 （31）式中 I——冶煉強(qiáng)度，t/(m3直徑過大將導(dǎo)致爐腹角過大，邊緣氣流過分發(fā)展，中心氣流不活躍而引起爐缸堆積，同時(shí)加速對爐襯的侵蝕；爐缸直徑過小限制焦炭的燃燒，影響產(chǎn)量的提高。 爐缸高爐爐型下部的圓筒部分為爐缸，爐缸的上、中、下部位分別設(shè)有風(fēng)口、渣口與鐵口，現(xiàn)代大型高爐多不設(shè)渣口。高爐有效高度應(yīng)適應(yīng)原燃料條件，如原燃料強(qiáng)度、粒度及均勻性等。我國曾對爐容做過系列設(shè)計(jì)，并習(xí)慣地規(guī)定，Vu≤100m3為小型高爐，Vu＝255～620m3為中型高爐，Vu＞620m3為大型高爐，把高爐分為大、中、小型是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)爐型時(shí)，每種類型的高爐某些參數(shù)的選取有共同之處。爐型設(shè)計(jì)合理是獲得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，保證高爐操作順行的基礎(chǔ)。高爐冶煉的實(shí)質(zhì)是上升的煤氣流和下降的爐料之間進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的過程，因此必須提供燃料燃燒的空間，提供高溫煤氣流與爐料進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的空間。高爐爐型設(shè)計(jì)是高爐本體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)采用一列式布置，其特點(diǎn)如下：高爐與熱風(fēng)爐在同一列線，出鐵場也布置在高爐列線上成為一列，并且與車間鐵路線平行。（3）車間內(nèi)部鐵路、道路布置要暢通。 高爐煉鐵車間平面布置高爐煉鐵車間平面布置的合理性，關(guān)系到相鄰車間和公用設(shè)施是否合理，也關(guān)系到原料和產(chǎn)品的運(yùn)輸能否正常連續(xù)進(jìn)行，設(shè)施的共用性及運(yùn)輸線、管網(wǎng)線的長短，對產(chǎn)品成本及單位產(chǎn)品投資有一定影響。高爐座數(shù)要從兩方面考慮，一方面從投產(chǎn)、生產(chǎn)效率、管理等方面考慮，數(shù)目越少越好；另一方面從鐵水供應(yīng)、高爐煤氣供應(yīng)的角度考慮，則希望數(shù)目多些。熱平衡表包括各項(xiàng)收支的熱量以及它們所占的比例。煤氣中水蒸氣帶走的熱量可由水蒸氣量、水蒸氣平均熱容及爐頂溫度計(jì)算求得。對于煉鐵設(shè)計(jì)，鐵水和爐渣的比焓可參考表26選取。水蒸氣由100℃至爐頂溫度的升溫耗熱，計(jì)入煤氣帶走熱量一項(xiàng)內(nèi)，在此不予考慮。爐料中結(jié)晶水的析出和分解耗熱為：1kg水由常溫（20℃）升溫至100℃80 kJ，在轉(zhuǎn)變成100℃540 kJ，620 kJ。鼓風(fēng)中的濕分、噴吹燃料所含有的水分，都是從高爐風(fēng)口進(jìn)入爐缸的，他們在爐內(nèi)全部分解。它們分解的熱效應(yīng)是 (FeO) (Fe3O4) (Fe2O3)因此，冶煉每噸生鐵因鐵氧化物分解需要消耗的熱量為 2） 錳氧化物分解耗熱，這部分耗熱由爐料計(jì)算； kJ，這部分耗熱由生鐵來計(jì)算。對于天然礦應(yīng)有磁鐵礦、赤鐵礦，而無硅酸鐵。因?yàn)闊崞胶馐前次锪系某跄B(tài)考慮的，因此計(jì)算時(shí)首先要清楚各種氧化物在爐料中存在的形態(tài)。在大量使用熔劑性燒結(jié)礦冶煉時(shí)，因其中的CaO、MgO在燒結(jié)過程中已經(jīng)成渣，所以這項(xiàng)熱量只計(jì)算由熔劑、生礦帶入的CaO、MgO量的成渣放熱。氫和氧化合成水，3211 kJ，若用水蒸氣體積表示，2580 kJ/m3。，相當(dāng)于氧化成CO2碳量是氧化成CO的碳量則為碳素氧化熱為 碳素氧化熱在熱平衡的熱收入中占有較大的比例，一般可達(dá)70%~80%。焦炭碳素氧化熱與焦炭石墨化程度有關(guān)，通常將焦炭中的固定碳按50%石墨碳，其余一半為無定形碳考慮的，這種情況下碳素氧化熱為C + O2CO + 2340 kJ/kg （1254kJ/m3CO）C + O2CO2+ 7980 kJ/kg （4275 kJ/m3CO2）CO +O2CO2+ 5640 kJ/kg （3021 kJ/m3CO2）噴吹燃料煤粉中的碳素氧化熱與焦炭碳素的稍有不同，為簡化計(jì)算亦可取上面數(shù)值。物料平衡表的支出部分有：生鐵質(zhì)量（1000kg）；爐渣質(zhì)量；煤氣質(zhì)量；煤氣中水質(zhì)量；爐塵量（即爐料機(jī)械損失數(shù)量之和）。每噸生鐵的煤氣質(zhì)量則為 （kg） 煤氣利用率(%)===% 爐頂煤氣中的水蒸氣由氫還原產(chǎn)生和爐料帶入兩部分構(gòu)成，每噸生鐵的水蒸氣量是（kg） 式中，為焦炭游離水含量，這里把焦比擴(kuò)大了2%，是考慮了焦炭的機(jī)械損失（爐塵）。高爐煤氣在爐內(nèi)上升過程中有部分CO參加間接還原轉(zhuǎn)變成CO2，其余以CO進(jìn)入煤氣。對于石灰石，因其分解溫度高，有部分要在高溫區(qū)分解，分解出CO2的要同C反應(yīng)生成CO，計(jì)算CO2數(shù)量時(shí)，這部分不應(yīng)計(jì)入。①為入爐的總氫量（m3/t），其計(jì)算是： （m3） 式中 ——焦炭中H2的含量； ，——煤粉中H2及H2O的含量；——?dú)淅寐省?）H2高爐中氫的來源有：①燃料帶入的，其中包括焦炭揮發(fā)分和有機(jī)物中的氫（可按焦炭氫元素分析計(jì)算）、噴吹燃料的氫和所含水分中的氫；②高爐鼓風(fēng)濕分帶入的，它在風(fēng)口前分解出氫；③如果天然礦含有結(jié)晶水，結(jié)晶水在高爐中部（大于500℃區(qū)域）也要分解出氫。欲求鼓風(fēng)質(zhì)量，由上一步驟已求出鼓風(fēng)體積，只需求出鼓風(fēng)密度，為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的鼓風(fēng)密度（kg/m3），它要由鼓風(fēng)成分及其分子量去計(jì)算?！?－)就是所謂的富氧率”。廢鐵已屬金屬鐵，在高爐內(nèi)不需還原。CCH4為生成CH4碳量，% ~ %取值計(jì)算（本設(shè)計(jì)不考慮生成CH4耗碳CCH4）；在作煉鐵設(shè)計(jì)時(shí)，選定的焦比K是參加爐內(nèi)冶煉過程的實(shí)際數(shù)值，進(jìn)入爐塵的碳量不包括在內(nèi)。 鼓風(fēng)量的計(jì)算對于煉鐵設(shè)計(jì)，作物料平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先計(jì)算每噸生鐵的鼓風(fēng)量。進(jìn)行物料衡算應(yīng)具備以下資料：（1）各種物料的全分析成分，各種物料的實(shí)際用量；（2）生鐵成分、爐渣成分和數(shù)量；（3）鼓風(fēng)含氧量及鼓風(fēng)濕度等。 圖21該爐渣熔化溫度為1350℃黏度：溫度為1400℃，溫度為1500℃由爐渣成分及性能校核可以看出，這種爐渣是能夠符合高爐冶煉要求的。=，氫的利用率=35%%℃，爐頂溫度為200℃表21鐵礦石原料成分（%）原料TFeMnSPFeOFe2O3 CaOSiO2TiO2V2O5燒結(jié)礦球團(tuán)礦 塊礦 MgOMnOAl2O3P2O5FeSFeS2H2OCO2MeO合計(jì)表22煤粉成分表（%）燃料CHONSH2O煤粉 FeOSiO2MgOAl2O3CaOMeO合計(jì) 表23焦炭成分表（%）燃料固定碳CaOSiO2MgOAl2O3FeOFeSMeO焦炭 燃料SCO2COCH4H2N2H2O合計(jì)物焦炭 表24元素分配率表（%）成分SiTiVMnPSMgFe鐵中 渣中 煤氣　　　　　 　　 配料計(jì)算 鐵礦石用量的計(jì)算設(shè)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的礦石用量分別為x、y（kg），塊礦用量為w=100kg。這是設(shè)計(jì)高爐時(shí)或高爐采用新的冶煉條件之前確定各種物料用量、選擇各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)和工藝參數(shù)的重要依據(jù)，更是全面地、定量地分析和評價(jià)高爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、熱能利用及高爐效率的一種有效方法。按國家地震局地質(zhì)大隊(duì)（77）地鑒字第064號(hào)文件，地震設(shè)計(jì)基本烈度按8度設(shè)防。其自然然條件：（1.）本區(qū)屬于中亞熱帶半濕潤涼東高原季風(fēng)氣候。本著以上七點(diǎn)原則，本設(shè)計(jì)將廠址設(shè)在安寧市青龍鎮(zhèn)。由于以上這些問題尚未達(dá)到完美的狀態(tài)，所以目前高爐冶煉尚未實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。高爐冶煉計(jì)算機(jī)控制的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)總體全部自動(dòng)控制，但由于目前的綜合技術(shù)水平，還難于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。 (6)電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用：60年代起高爐開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)，目前已可以控制配料、裝料和熱風(fēng)爐操作。設(shè)計(jì)爐型就是生產(chǎn)爐型，高爐在一代壽命里爐型始終處于最佳狀態(tài)。該技術(shù)采用國產(chǎn)與進(jìn)口優(yōu)質(zhì)耐火材料配合使用，具有施工簡便、總體投資省的優(yōu)勢。德國為V有4080 m3高爐建了一臺(tái)70000 m3/h、純度為60%制氧機(jī)。首鋼1號(hào)高爐噴煤200kg/t鐵，~%。初期，曾以噴吹重油為主，石油危機(jī)以來，噴吹量逐漸下降。當(dāng)前先進(jìn)高爐超高壓操作，~，同樣具有良好的節(jié)焦增產(chǎn)的效果。采用外燃式熱風(fēng)機(jī)，提高煤氣熱值，預(yù)熱煤氣及助燃空氣等。當(dāng)前先進(jìn)的高爐年平均風(fēng)溫達(dá)到1300℃；而設(shè)計(jì)風(fēng)溫有的高達(dá)1350℃或1400℃。如果高爐的破損程度已使生產(chǎn)陷入效率低、質(zhì)量差、成本高、故障多、安全差的境地，就應(yīng)考慮停爐大修或改建。大型高爐一代壽命為10~15年。休風(fēng)率反映高爐設(shè)備的水平，先進(jìn)高爐休風(fēng)率1%。作業(yè)率是指高爐實(shí)際作業(yè)時(shí)間占日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。本設(shè)計(jì)的生鐵合格率為99%。高爐利用系數(shù)ηV、焦比K和冶煉強(qiáng)度I有如下關(guān)系： 綜由前三個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)可求的綜合冶煉強(qiáng)度I得= （5）生鐵合格率?！＃?）煤比（Y）。（2）焦比（K）。d)。衡量高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效果的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要有：（1）高爐利用系數(shù)（ηV）。降低燃料比和焦比是強(qiáng)化高爐冶煉的有力措施，是提高利用系數(shù)的有效途徑，是全面降低煉鐵能源消耗的手段。 設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)是一座年產(chǎn)煉鋼生鐵200萬噸的高爐煉鐵車間。（2）在生產(chǎn)中可以采用熱裝，因而可以節(jié)約燃料、提高產(chǎn)量。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是一個(gè)完整生產(chǎn)過程的組合體，在經(jīng)濟(jì)上是最合理的，可以保證較低的產(chǎn)品成本，在技術(shù)上可以合理利用資源、能源及本企業(yè)的各種副產(chǎn)品。車間和工作環(huán)境具有良好的布局和較好的勞動(dòng)條件。保證各領(lǐng)域和工作崗位都能安全生產(chǎn)，不受污染，力爭做到“場外看不到煙，場內(nèi)聽不到聲”，排放的廢水、廢氣應(yīng)達(dá)到國家環(huán)保法的要求。在設(shè)計(jì)過程中，各部分的設(shè)計(jì)方案要互相聯(lián)系，局部方案應(yīng)與總體方案相一致，各專業(yè)的設(shè)計(jì)應(yīng)服從工藝部分。設(shè)計(jì)應(yīng)反映出最近在該領(lǐng)域里的成就，并應(yīng)考慮到發(fā)展趨勢。設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案的確定，應(yīng)當(dāng)符合國家工業(yè)建設(shè)的方針和政策。（4）渣鐵處理系統(tǒng)：包括出鐵廠、開鐵口機(jī)、堵渣口機(jī)、爐前吊車、鐵水罐車及水沖渣設(shè)備等，主要任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放出的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行,獲得合乎規(guī)格的生鐵和爐渣產(chǎn)品。所謂有效容積就是自出鐵口中心線到大料鐘下降位置下緣這段有效高度Hu范圍內(nèi)的內(nèi)部工作空間的體積，也就是相當(dāng)于五段內(nèi)型體積之和?，F(xiàn)代高爐冶煉多用熟料，因?yàn)槠湟苯鹦阅鼙忍烊桓坏V優(yōu)越。天然貧礦一般不能直接入爐，須經(jīng)破碎、富選而后重新造塊，變成燒結(jié)礦或球團(tuán)礦，即所謂人造富礦，再入高爐。鐵礦石則是冶煉的主要對象。其生產(chǎn)工藝流程見圖11。在鋼材消費(fèi)增加的同時(shí)，消費(fèi)結(jié)構(gòu)將保持多層次、多樣化，并逐漸向高層次演化。21世紀(jì)鋼鐵工業(yè)走可持續(xù)發(fā)展之路，就是不再增加對地球環(huán)境的負(fù)荷，努力減少鋼鐵工業(yè)的資源消耗，對生產(chǎn)進(jìn)程中的排出物實(shí)行無害化、再資源化處理。高爐大型化后，一個(gè)鋼廠的高爐座數(shù)將減至2~3座，一座高爐大修將使鋼廠的產(chǎn)量減少1/2~1/3，這時(shí)高爐長壽就顯得尤其重要。高爐結(jié)構(gòu)調(diào)整不能簡單的概括為大型化，應(yīng)當(dāng)根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、資源條件來確定高爐爐容。目前，我國正在生產(chǎn)的高爐有三千三百多座。21世紀(jì)國際鋼鐵工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)將由發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。鋼鐵產(chǎn)量往往是蘅量一個(gè)國家工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，鋼鐵的質(zhì)量和品種對國民經(jīng)濟(jì)的其它工業(yè)部門產(chǎn)品的質(zhì)量，都有著極大的影響。由于水平和時(shí)間有限，在設(shè)計(jì)過程中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，敬請各位老師和同學(xué)提出寶貴意見。其意義在于要結(jié)合當(dāng)今國內(nèi)外的各種先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)一座各方面指標(biāo)都比同等類型先進(jìn)的高爐車間。 Top pressure: 。 Temp:1200℃。 Campaign: 15 years.Ironbearing burden: Composition: fluxed sinter, acid pellet, raw concentrate。 Curved roof temp: 1400℃.Main technical and economic indexes: Effectivevolume utilization factor: 。 Number:2。設(shè)計(jì)遵循技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的原則，采用了一系列煉鐵先進(jìn)技術(shù)，包括：熱壓炭磚－陶瓷杯結(jié)構(gòu)的爐底、爐缸；銅冷卻壁冷卻的薄爐襯；軟水密閉循環(huán)冷卻；高壓操作；并罐式無鐘爐頂裝料；爐頂煤氣剩余壓力發(fā)電；熱風(fēng)爐廢氣余