【正文】 本設(shè)計采用串罐式無鐘爐頂（圖 51）其主要優(yōu)點： 1．布料合理，機(jī)動靈活 2．建設(shè)投資低 3．。 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 38 第五節(jié) 爐頂設(shè)備 目前國內(nèi)外用于高爐的爐頂裝料設(shè)備有：料罐式、雙鐘式、多鐘式、鐘閥式和無鐘式。 有較容易棄渣的低洼地帶。 8. 廠址不應(yīng)位于礦床或已開采的礦坑、溶洞和土崩的地層上，不應(yīng)布置在各種有機(jī)廢物、化學(xué)廢物、舍棄物的附近。地下水位盡可能低于地下建筑和構(gòu)筑物基礎(chǔ)的深度，并無侵蝕性。 5. 廠址的地勢最好是平坦的，廠址的地表應(yīng)由中心向四周傾斜，以便使地面水能依自然坡度向外暢流，不需要大量的土方工程。 ，一般應(yīng)有 1000 米以上的距離，并應(yīng)與其他企業(yè)不相干擾。 2. 廠址的面積和外形應(yīng)能滿足生產(chǎn)工藝過程的需要，把所有的建筑物﹑構(gòu)筑物合理地布置在廠區(qū)之內(nèi)，并應(yīng)有一定的擴(kuò)充余地，以供工廠發(fā)展之用。應(yīng)靠近原料、燃料的基地和產(chǎn)品銷售的地點。 2. 合理利用地形設(shè)計工藝流程 ,簡化工藝 ,減少運輸量 ,節(jié)省投資 3. 盡可能接近原料產(chǎn)地及消費地點 ,以減少原料及產(chǎn)品的運輸費用 4. 地質(zhì)條件要好 ,地層下不能有有開采價值的礦物 ,也不能是已開采區(qū) 5. 水電資源要豐富 ,高爐車間要求供水、供電不得間斷，供電要雙電源； 6. 廠址要位于居民區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向； 7. 盡量少占良地。廠址選擇的合理與否 ,不僅影響建設(shè)速度和投資 ,也影響到投產(chǎn)后的產(chǎn)品成本和經(jīng)濟(jì)效益 ,必須十分慎重。 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 35 圖 35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。 高爐基礎(chǔ)是由基墩和基座組成的。過去由于沒有耐熱混凝土基墩和風(fēng)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。 (2) 具有一定的耐熱能力。高爐基礎(chǔ)下沉?xí)鸶郀t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(yán)重時不能正常生產(chǎn)。高爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座和地面上的基墩組成。 2．爐殼設(shè)計 爐殼主要功能是將所承受的荷栽傳遞給基礎(chǔ)，還能固定冷卻設(shè)備，保證高安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 34 爐砌體的牢固性，防止煤氣外逸，實現(xiàn)噴水冷卻。 平臺結(jié)構(gòu)：高爐爐體凡是在設(shè)置有人孔、探測孔、冷卻設(shè)施及機(jī)械設(shè)備的部位，均應(yīng)設(shè)置工作平臺，以便于檢修和操作。爐頂框架結(jié)構(gòu)形式在 A 字型和門型兩種，本設(shè)計選用門型結(jié)構(gòu)。 爐頂 框架是設(shè)置在爐頂平臺上面的鋼結(jié)構(gòu)支撐架。 爐頂框架：爐身支柱或大框架支柱上的部頂端一般都用橫跨鋼梁將支柱連接成整體，并在橫跨鋼梁上面滿鋪花紋鋼板或普通鋼板作為爐頂平臺。 本設(shè)計采用大框架結(jié)構(gòu)。 爐體支柱：爐體支柱是支撐爐體及爐頂設(shè)備重要的鋼結(jié)構(gòu)件。 表 34高爐爐體供水壓力表 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 33 部位 單位 高爐容積， 3m 100 255 620 1000 供水管（風(fēng)口平臺處濾水器以上） ～ ～ ～ ～ 爐體上部 ～ ～ ～ ～ 爐體下部 ～ ～ ～ ～ 本設(shè)計爐體給水壓力：供水主管 ，爐體下部 ，爐體上部 。對爐體供水壓力的要求是：供水主管在風(fēng)口平臺處的水壓應(yīng)大于 ～ ；在風(fēng)口區(qū)域冷卻水壓力應(yīng)比熱風(fēng)壓力高 ，其余部位冷卻水壓應(yīng)比該處的爐內(nèi)煤氣靜壓大 。因此，應(yīng)避免冷卻器內(nèi)部冷卻水沸騰，主要途徑是控制進(jìn)水溫度和溫度差，取值見表 33 表 33進(jìn)出水溫差（℃） 爐體部位 爐身上部 爐身下部 爐腰 爐腹 風(fēng)口帶 爐缸 風(fēng)口大套 風(fēng)口二套 水溫差 14 12 11 8 4 4 6 6 所以 M=310?tc Q△ =361051 ?? ? =2654t/h 在爐役的后期，因冷卻壁的破損而引起爐皮發(fā)紅，需噴水冷卻，則冷水量需增加 15%，則爐役后期需水量為 2654（ 1+） = 供水水壓 有足夠高的供水壓力是保證高爐冷卻器正常工作的基本條件。℃ ） ； M———— 冷卻水的消耗量 t/h； t—— —— 冷卻水出水溫度，℃； t0———— 冷卻水進(jìn)水溫度，℃； 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 32 △ t取 5℃。 采用噴水冷卻。 爐喉鋼磚采用二段式水冷：爐頭部位噴涂 FN130 噴涂料作為內(nèi)襯，使用壽命一代爐役。爐身采用上部帶凸臺型鑲磚冷卻壁，高度 2020mm ，凸臺突出長度200mm ，肋高 200mm 。鑲磚冷卻壁厚度為 250～ 350mm （本設(shè)計取 350mm ），高度小于 3000mm 。 、爐腰和爐身 這些部位采用鑲磚冷卻壁冷卻 ，冷卻壁緊靠爐襯。 光面冷卻壁尺寸大小要考慮到制造與安裝的方便，冷卻壁寬度一般為安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 31 700～ 1500mm ，厚度 80～ 120mm（本設(shè)計取 120mm ），高度視 爐殼折點而定，一般小于 3000mm（本設(shè)計取 1300mm ）。 爐缸和爐底選用光面冷卻壁，砌與冷卻壁之間留 100～ 150mm （本設(shè)計取150mm ）的縫隙，其中填以炭質(zhì)填料。冷卻壁的好處是爐殼開孔小而少，不損壞爐殼鋼板強(qiáng)度，有良好的密封性，特別是在采用高壓操作的高爐上，更顯出它的特殊優(yōu)越性。前者用于爐腹 以上，后者用于爐缸爐底周圍。內(nèi)部冷卻主要有光面冷卻壁（ 33），鑲磚冷卻壁（ 34），支梁式水箱。 冷卻設(shè)備選擇 目前主要冷卻方式有水冷、風(fēng)冷和汽化冷卻方式三種，從爐體看有外部和內(nèi)部兩種形式。爐殼開孔后加墊板固定，開空處應(yīng)避開爐殼折點 150mm 以上。目前，多數(shù)高爐爐底都采用水冷的方法，即水冷爐底。 （ 2）維持合理爐型 （ 3）當(dāng)耐火內(nèi)襯被侵蝕后，必須保護(hù)高 爐爐殼免受損壞。 爐喉設(shè)計 此處主要受到固體爐料的摩擦和夾帶爐塵的高速煤氣流的沖刷，以及裝入爐料時溫度急劇變化帶來的影響，所以采用耐磨和耐熱的鑄鋼制成的爐喉鋼磚ZG35 砌筑，壁厚 741mm。 爐身設(shè)計 爐身中下部受到侵蝕情況與爐腰較為相似，采用 YB40763 型高鋁磚，厚度為 345mm； 爐身上部和中部溫度較低（ 400～ 800℃ ），無爐渣形成和渣蝕危害 ，安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 29 這部位主要承受爐 料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊（最高達(dá) 50℃/min ）或者受到堿、鋅等的侵入和碳的沉積而遭受破壞。 爐腰設(shè)計 爐腰緊靠爐腹，侵蝕作用也相似。開爐后爐腹部位的砌磚很快被侵蝕掉，靠渣皮工作，一般砌一層厚 345mm 高鋁磚，傾斜部分按每三層磚錯臺一次砌筑。第一層環(huán)砌炭磚最好能蓋上三塊半爐底滿鋪的炭磚，因此其長度一般大于（ 400+40） ＝ 1540 mm 。風(fēng)口、渣口和鐵口采用異型炭磚砌筑。 為此爐缸用碳磚砌筑，風(fēng)口、渣口及鐵口處采用異形炭磚砌筑，碳磚砌筑為薄縫（ ），上下層碳磚磚縫均砌在中間。每天有大量的鐵水流過鐵口 ，開堵鐵口有劇烈的溫度波動和機(jī)械振動。 lg32TT 式中：系數(shù) K=+ T取 1100℃ T2為爐底侵蝕面上的鐵水溫度，取 1200℃ T3為爐底中心溫度，取 1000℃ 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 28 所以： S2=（ 1100＋ ） 10001200lg = 由上可得： 爐底厚度 =S1＋ S2－ h0=＋ － = 在爐底密封板上填一層厚度為 60mm 的高導(dǎo)熱性碳素材料，在其上面平砌 8層厚度為 400mm 的碳磚，再在上面?zhèn)绕鲆粚雍駷?400mm 的高鋁磚。 h 所以： S1=（ 14901150） 2）剩余厚度： S2=K h 碳磚砌筑在水 冷管的炭搗層上。 爐底設(shè)計 爐底采用 碳 磚， 為了防止碳磚在烘爐和開爐時被氧化 ,在碳磚表面應(yīng)砌一層粘土磚保護(hù)層 .為吸收砌體膨脹 ,砌體與周圍冷卻壁之間應(yīng)留 100～ 150mm 縫隙 ,縫隙內(nèi)填滿碳素?fù)v打料 ,爐殼的圓錐體部分的縫隙應(yīng)取較大值 ,以便碳搗操作 ,保證質(zhì)量 ,同時防止磚襯膨脹產(chǎn)生對爐殼的推力 ,避免爐殼開裂而泄漏煤氣 . 本設(shè)計采用陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)，它是在爐底 碳 磚和爐缸 碳 磚的內(nèi)緣砌筑一高鋁質(zhì)杯狀剛玉磚砌體層。 爐缸、爐底承受高溫、高壓、渣鐵沖刷侵蝕和滲透作用，工作條件非常惡劣。內(nèi)襯設(shè)計的原則有： （ 1）利用冶煉本身的特點、耐火磚性質(zhì)、冷卻設(shè)施以及他們的整體性，并借助合理冷卻制度延長爐齡； （ 2）根據(jù)爐體各部分工作條件及侵蝕機(jī)理選用耐火材料及冷卻方式。 內(nèi)襯主要是直接抵抗冶煉過程中的機(jī)械熱力，化學(xué)侵蝕，保護(hù)爐殼和其它安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 27 金屬結(jié)構(gòu)，減少熱損。 確定高爐鐵口數(shù)目的主要因素是高爐日產(chǎn)鐵量，根據(jù)現(xiàn)在高爐設(shè)置鐵口數(shù)目的情況來看，大致為每天出鐵 3000 噸以下的設(shè)置鐵口一個； 3000~5000 噸的設(shè)置鐵口兩個； 5000~8000 噸設(shè)置三個鐵口；本設(shè)計高爐日出鐵量 5070 噸，所以取三個鐵口。鐵口套一般用鑄鋼制成，并與爐殼鉚接或焊接。 2．鐵口設(shè)計 鐵 口裝置主要是指鐵口套。 近年來國內(nèi)外一些大型高爐由于減薄了內(nèi)襯，增加了風(fēng)口數(shù)，多采用 2個水套，使風(fēng)口結(jié)構(gòu)簡化和減輕重量。在風(fēng)口前端安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 26 焊接熱電偶，以監(jiān)測風(fēng)口溫度。風(fēng)口壓力提高到 — 14m/s 以上。 提高冷卻水質(zhì)量和增加水速。由 于其不同于其它風(fēng)口的水道結(jié)構(gòu)，使低溫水首先進(jìn)入高溫區(qū)，而且由于水道前端截面積最小，所以水速最高，加強(qiáng)了前端的換熱能力。采用含銅 %的貫流式風(fēng)口 ，使導(dǎo)熱能力大為提高，降低了高溫渣鐵對風(fēng)口的熔蝕作用。部位一般為風(fēng)口伸入爐內(nèi)部分的前端上緣和下緣，中部破損占極少數(shù)。 直吹管的端頭與風(fēng)口密合裝配在一起。 風(fēng)口小套的通風(fēng)道一般為錐狀 ，其直徑應(yīng)根據(jù)操作風(fēng)速來確 定。風(fēng)口三個水套之間均以摩擦接觸壓緊固定。風(fēng)口二套和小套常用紫銅鑄成空腔式結(jié)構(gòu)，空腔內(nèi)通水冷卻。風(fēng)口大套一般用鑄鐵或鑄銅制成 ，內(nèi)有蛇形無縫鋼管通水冷卻，用法蘭盤與爐殼聯(lián)結(jié)。 30′ hf mm 3060 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計說明書 25 、鐵口設(shè)計 1．風(fēng)口設(shè)計 （ 1）風(fēng)口數(shù) n 及風(fēng)口直徑的計算 n=2（ n+2） =2（ +2） =25 個，取 n=24 取風(fēng)速 160m/s,則風(fēng)口直徑 df=1602486 400 08 ??? ??? ?= （ 2）風(fēng)口結(jié)構(gòu)和形式 爐缸上部，成一定角度探出爐壁。 hz mm 17600 β 176。 h5= m3 VU’ =V1＋ V2＋ V3+V4＋ V5= m3 誤差： % ?? =% 符合要求 表 32爐型設(shè)計尺寸 名稱 單位 設(shè)計值 名稱 單位 設(shè)計值 VU m3 2308 h1 mm 3500 d mm 10600 h2 mm 3200 D mm 11600 h3 mm 2600 d1 mm 7500 h4 mm 18000 HU mm 29600 h5 mm 2300 h0 mm 1200 α 176。 h3= m3 V4=12? h4(D2＋ D 30′ = 因此 h3=HU( h1+ h2+ h4+ h5) =（ +++） = (7)校核爐容 V1=4? d2 h1= V2=12? h2(D2＋ D 06′ 選 HU /D= 則 HU = = （ 5） 爐喉直徑 d1,爐喉高度 h5 取 d1/D=，則 d1= = h5= = = （ 6）爐身角β、爐身高度 h 爐腰高度 h3 選取β =83176。則 爐腹高度 h2=21 （ Dd） tanα =21 （ ） tan81176。 年均工作日： 355 天； 年產(chǎn)量： P =180 104t 每晝夜出鐵次數(shù) nγ =10 （ 1）確定容積 VU 日產(chǎn)量 ? = P/355=5070t 燃料比 K=350+160 =478kg/t 有效容積利用系數(shù) η V=I/K=有效容積： VU=? /η V= 取 VU= （ 2）爐缸尺寸 爐缸的直徑 d= = = 表 31不同爐容的 Vu/A 爐型 大型 中型 小型 Vu/A 22～ 28 15～ 22 10～ 13 校核： VU /A=?π= 本設(shè)計為大型高爐，結(jié)果在允許值范圍內(nèi)，故校核無誤。 2SiOFeOG ?=GFeO 20%= 20%= 磁FeOG = 80%= 磁32OFeG = 160