【正文】 所謂專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。我國高爐專家系統(tǒng)已步入閉環(huán)控制的開發(fā)應(yīng)用階段，正向著“高效、節(jié)能、低耗、長(zhǎng)壽”的目標(biāo)努力。目前我國許多大型鋼鐵企業(yè)已擁有較完備的專家系統(tǒng)。這種余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，由于煙氣換熱器、助燃空氣換熱器和煤氣換熱器分開布置，分別靠近相應(yīng)的管道，因此，熱風(fēng)爐煙道廢氣管、煤氣管不用往返重復(fù)，可縮短大直徑管道的長(zhǎng)度，節(jié)省材料，占地面積小，布置緊湊，熱效率高，氣密性好，可以通過調(diào)節(jié)熱媒體的流量來調(diào)節(jié)預(yù)熱助燃空氣和預(yù)熱煤氣之間的熱量。熱媒式換熱器主要設(shè)備包括煙氣換熱器、助燃煙氣換熱器、煤氣換熱器、循環(huán)泵、熱媒體儲(chǔ)罐、膨脹罐、供給泵等。 熱風(fēng)爐煙道廢氣余熱回收余熱回收裝置的作用是利用熱風(fēng)爐煙道廢氣來預(yù)熱助燃空氣和煤氣，有效回收熱風(fēng)爐煙道廢氣的顯熱[16]。一般情況下，高爐車間的余壓發(fā)電能滿足高爐車間自身用電量（高爐鼓風(fēng)機(jī)電耗除外）。干渣坑的容量取決于高爐容積大小和采掘機(jī)設(shè)備的型式。為使渣能迅速粒化和渣中的氣體順利排出。干渣采用噴水冷卻，由設(shè)在干渣坑兩側(cè)擋墻上的噴水頭向干渣坑內(nèi)噴水。其缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，耗電量大，渣泵及運(yùn)輸管道容易磨損等。 拉薩法水淬渣拉薩法水淬渣的特點(diǎn)是水淬后的渣漿通過管道送到離高爐較遠(yuǎn)的地方，再進(jìn)行脫水等處理。高爐渣處理方法有爐渣水淬法、放干渣及沖渣棉[14]。本設(shè)計(jì)采用雙鏈?zhǔn)借T鐵機(jī)，可按下式計(jì)算：Q 式中Q—鑄鐵機(jī)產(chǎn)量；P—單個(gè)鐵塊重量；A—兩塊鐵模中心距；V—鏈帶速度；K1—鑄一罐鐵水的澆鑄時(shí)間與鑄一罐鐵水的總時(shí)間之比，；K2—鑄鐵機(jī)作業(yè)率，；K3—鐵水鑄成鐵塊的收得率，%。 魚雷罐車盛接鐵水并將鐵水運(yùn)出鐵廠采用魚雷罐車。 鐵水處理高爐生產(chǎn)的鐵水，大部分用于煉鋼。本設(shè)計(jì)吊車跨距形式為同時(shí)跨渣線、鐵線。吊車能力的確定，是根據(jù)爐前最重設(shè)備，如泥炮來考慮。本設(shè)計(jì)也采用液壓泥炮。按驅(qū)動(dòng)方式可將泥炮分為汽動(dòng)泥炮、電動(dòng)泥炮和液壓泥炮3種。 堵鐵口泥炮堵鐵口泥炮是用來堵鐵口的設(shè)備。本設(shè)計(jì)也采用氣動(dòng)沖鉆式開鐵口機(jī)。開鐵口機(jī)按其動(dòng)作原理分為鉆孔式和沖鉆式兩種。 開鐵口機(jī)開鐵口機(jī)就是高爐出鐵時(shí)打開出鐵口的設(shè)備[6]。擺動(dòng)時(shí)間12秒。擺動(dòng)流嘴由驅(qū)動(dòng)裝置、擺動(dòng)流嘴本體及支座組成。 擺動(dòng)流嘴擺動(dòng)流嘴安裝在出鐵場(chǎng)下面，其作用是把鐵水溝流來的注入出鐵場(chǎng)平臺(tái)下的任意一個(gè)鐵水罐中。支鐵溝和渣溝支鐵溝的結(jié)構(gòu)與主鐵溝相同，坡度一般為6%，在流嘴處可達(dá)10%。撇渣器 撇渣器示意圖1—主鐵溝；2—下渣溝砂壩；3—?dú)堣F溝砂壩；4—擋渣板；5—溝頭；6—支鐵溝；7—?dú)堣F孔；8—小井；9—砂口眼撇渣器又稱渣鐵分離器、砂口或小坑。主鐵溝的寬度是逐漸擴(kuò)張的，這樣可以減小渣鐵流速，有利于渣鐵分離。 渣鐵溝和撇渣器主鐵溝從高爐出鐵口到撇渣器之間的一段鐵溝叫主鐵溝，其結(jié)構(gòu)是在80 mm厚的鑄鐵槽內(nèi)，砌一層115mm的黏土磚，上面搗以碳素耐火泥。其下面可做倉庫和存放泥溝，炮泥，~。目前20003000 m3高爐設(shè)23個(gè)出鐵口，本設(shè)計(jì)的高爐是2022m3，設(shè)計(jì)2個(gè)出鐵口，輪流使用，基本上連續(xù)出鐵，不設(shè)渣口，一個(gè)矩形出鐵場(chǎng)。根據(jù)爐前的工作特點(diǎn)，出鐵場(chǎng)在主鐵溝區(qū)域應(yīng)保持平坦，其余部分做成由中心向兩側(cè)和由鐵口向兩端部隨渣鐵溝走向一致的坡度。出鐵場(chǎng)長(zhǎng)度與鐵溝流嘴數(shù)目及布置有關(guān)，以便機(jī)車能夠通過。出鐵場(chǎng)是布置鐵溝、安裝爐前設(shè)備、進(jìn)行出鐵放渣操作的爐前工作平臺(tái)。為了操作方便，風(fēng)口平臺(tái)一般比風(fēng)口中心線低1150~1250㎜，應(yīng)該平坦并且還要留有排水坡度，其操作面積隨爐容大小而異，一般由爐殼外徑算起，凈空寬度為3~7m[12]。選定這些設(shè)備時(shí)應(yīng)該做到：既注意不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為高爐進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)造條件，又要關(guān)心工人健康，改進(jìn)操作，用機(jī)械化自動(dòng)化代替繁重的體力勞動(dòng)。8 渣鐵處理系統(tǒng)高爐冶煉中有大量高溫液態(tài)的生鐵和爐渣由高爐下部的鐵口和渣口放出。因此，煤氣除塵系統(tǒng)精細(xì)除塵裝置之后設(shè)有脫水器。90～120(8～10)103～ 靜電除塵器氣體通過兩極間的高壓電場(chǎng)，由于產(chǎn)生電暈現(xiàn)象氣體發(fā)生電離，帶陰離子的氣體聚集在粉塵上，在電場(chǎng)力作用下向陽極運(yùn)動(dòng)，在陽極上氣體失去電荷向上運(yùn)動(dòng)并排出，灰塵沉積在陽極上，用震動(dòng)或水沖的辦法使其脫離陽極，聚集和清除。6186。 文式管內(nèi)型1—收縮段；2—喉口；3—擴(kuò)張段；4—給水管 文氏管結(jié)構(gòu)參數(shù)收縮角擴(kuò)張角喉口流速m/s壓力損失Pa水耗t/103m320186。：文式管的除塵效率與喉口處煤氣流速和耗水量有關(guān)，文式管的壓力損失與喉口流速和水氣比成正比。30050～70～ 精細(xì)除塵裝置高爐煤氣經(jīng)粗除塵和半精除塵之后，尚含有少量顆粒更細(xì)的粉塵，需要進(jìn)一步精細(xì)除塵之后才可以使用。6186。 文氏管主要參數(shù)收縮角擴(kuò)張角 喉口長(zhǎng)度mm喉口流速m/s噴水單耗t/103m3溢流水量t/103m320186。工作時(shí)溢流水箱的水不斷沿溢流口流入收縮段，保持收縮段至喉口連續(xù)地存在一層水膜，當(dāng)高速煤氣流通過喉口時(shí)與水激烈沖擊，使水霧化，水和煤氣充分接觸，煤氣降溫，粉塵顆粒濕潤(rùn)聚合并隨水排出。 半精細(xì)除塵裝置半精細(xì)除塵裝置設(shè)在粗除塵裝置之后，用來除去粗除塵不能沉降的細(xì)顆粒粉塵，以減小精細(xì)除塵裝置的負(fù)荷。 粗除塵裝置 重力除塵器除塵原理煤氣經(jīng)中心導(dǎo)入管后，氣流突然轉(zhuǎn)向，流速的突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力的作用下沉降到除塵器底部。由上升管通向除塵器的一段為煤氣下降管，為保證下降管內(nèi)不沉積灰塵，下降管煤氣標(biāo)態(tài)流速應(yīng)大于上升管煤氣流速。煤氣上升管的總截面積為爐喉截面積的30%，上升管內(nèi)煤氣標(biāo)態(tài)流速為6～8 m/s。本設(shè)計(jì)2022m3 高爐設(shè)有四根導(dǎo)出管，均勻分布在爐頭處，總截面積大于爐喉截面的40%，煤氣在導(dǎo)出管的標(biāo)態(tài)流速為3～4m/s，導(dǎo)出管傾角為53176。 煤氣管道高爐煤氣由爐頂爐頭引出，經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)入除塵器。此系統(tǒng)由重力除塵器、文式管和電除塵組成的煤氣凈化系統(tǒng)。因此，高爐煤氣具有一定使用價(jià)值。整個(gè)噴吹系統(tǒng)的設(shè)備必須遙控，操作人員遠(yuǎn)離設(shè)備區(qū)，操作系統(tǒng)必須聯(lián)鎖以防止錯(cuò)誤操作。 噴吹系統(tǒng)的安全措施在噴吹煙煤的情況下，中間罐和噴吹罐要用N2沖壓、流化。依據(jù)計(jì)算結(jié)果和考慮其它因素，： 各罐尺寸項(xiàng)目噴吹罐貯煤罐收集罐有效容積，m312255直徑，mm200020002000高度，mm382279621592 煤粉噴吹的安全措施 制粉系統(tǒng)的安全措施利用熱風(fēng)爐廢氣配合燃燒爐的煙氣做干燥劑和煤粉的載氣，控制制粉系統(tǒng)O2﹤15%，在重要部位，如收塵氣入口、球磨機(jī)入口等處安裝緊急充N2裝置；向高爐輸粉的倉式泵用N2沖壓與流化；減少系統(tǒng)漏風(fēng)；消除局部積粉和煤粉外泄；部分電器儀表改為防爆型并接地，所有容器、管道法蘭、閥門均采取防靜電火花措施，等等。 t2 —倒罐周期，取30min。三罐單列式的噴吹罐組在貯煤罐之上裝有收集罐，它的有效容積應(yīng)該保證在上鐘閥關(guān)閉時(shí)，即由貯煤罐向噴吹罐加煤粉時(shí)，貯存送來的煤粉，即Vs=Vpt1/t2 =13/30 =5 m3式中Vs—收集罐的有效容積，m3。貯煤罐最低料面是鐘閥，最高料面距該罐球面交接處留800~1000mm，最低與最高料面間的容積即為該罐的有效容積。貯煤罐有效容積的確定。 三罐單列式稱量系統(tǒng)單位時(shí)間吹入高爐的煤粉量Q可以用下式求出：Q = VuηvG/24 =2022式中Vu—高爐有效容積，2022m3； ηv—高爐利用系數(shù)， t/(d噴吹罐有效容積按向高爐持續(xù)噴吹半小時(shí)左右的噴吹量來考慮。 噴吹罐組有效容積的確定噴吹罐組包括噴吹罐、貯煤罐和收集罐，它的有效容積與高爐的噴煤量、噴吹系統(tǒng)的工藝流程和工作制度有關(guān)。各風(fēng)口單獨(dú)供粉，故煤量比較均勻，管道不易堵塞，即使有個(gè)別混合器管路堵塞也不至于影響整個(gè)高爐正常噴吹。噴吹罐永遠(yuǎn)保持高壓狀態(tài)。 高爐噴煤系統(tǒng) 三罐單列式高爐噴煤系統(tǒng)由制粉系統(tǒng)來的煤粉送到設(shè)在高爐附近的裝置頂部，經(jīng)一、二級(jí)旋風(fēng)分離器和布袋除塵器進(jìn)入收集罐，在上鐘閥開啟時(shí)落入貯煤罐。高爐噴吹煤粉工藝流程包括兩個(gè)系統(tǒng)，即煤粉的制備與煤粉的噴吹。6 高爐噴吹煤粉系統(tǒng)從高爐風(fēng)口裝置吹入粉狀的煤粉，代替了部分價(jià)格昂貴而且資源日益缺乏的焦炭，降低了成本，改善了高爐操作指標(biāo)[4]。氣流在蓄熱室格子磚內(nèi)分布均勻，提高了格子磚的有效利用率和熱效率。燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔课淮u襯可以單獨(dú)膨脹和收縮，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較內(nèi)燃式熱風(fēng)爐好，可以承受高溫作用。本設(shè)計(jì)采用新日鐵式的熱風(fēng)爐，新日鐵式外燃熱風(fēng)爐是在拷貝式和馬琴式外燃熱風(fēng)爐的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其特點(diǎn)是：蓄熱室上部有一個(gè)椎體段，使蓄熱室拱頂直徑縮小到和燃燒室直徑相同，拱頂下部耐火磚承受的荷重減小，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；對(duì)稱的拱頂有利于煙氣在蓄熱室中的均勻分布，提高傳熱效率。 外燃式熱風(fēng)爐外燃式熱風(fēng)爐由內(nèi)燃式熱風(fēng)爐演變而來，其工作原理與內(nèi)燃式熱風(fēng)爐完全相同，只是燃燒室和蓄熱室分別在兩個(gè)圓柱形殼體內(nèi)，兩個(gè)室的頂部以一定的方式連接起來。熱風(fēng)爐的加熱能力用每立方米高爐有效容積所具有的加熱面積表示，一般80～100m3更高。由于燃燒和送風(fēng)交替進(jìn)行，為保證向高爐連續(xù)供風(fēng)，通常每座高爐配置3座或4座熱風(fēng)爐?，F(xiàn)代高爐普遍采用蓄熱式熱風(fēng)爐。 高爐容積與鼓風(fēng)機(jī)配置容積/ m3鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)量/ m3/min風(fēng)壓/ MPa轉(zhuǎn)速/ r 軸流式鼓風(fēng)機(jī)1—機(jī)殼；2—轉(zhuǎn)子；3—工作葉片；4—導(dǎo)流葉片；5—吸氣孔；6—排氣孔 高爐鼓風(fēng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)高爐車間，合理選擇風(fēng)機(jī)是一項(xiàng)重要的工作，選擇風(fēng)機(jī)的主要依據(jù)是高爐的有效容積和生產(chǎn)能力，同時(shí)還要考慮到使用地區(qū)的自然氣候條件，以及高爐的冶煉條件。級(jí)數(shù)越多，空氣的壓縮比越大，出口風(fēng)壓也越高。 軸流式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理，是由裝有工作葉片的轉(zhuǎn)子和裝有導(dǎo)流葉片的定子以及吸氣口、排氣口組成，其工作原理是依靠在轉(zhuǎn)子上裝有扭轉(zhuǎn)一定角度的工作葉片隨轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，工作葉片對(duì)氣體做功，使獲得能量的氣體沿軸向流動(dòng)，達(dá)到一定的風(fēng)量和風(fēng)壓。 高爐鼓風(fēng)機(jī)的工作原理和特性常用的高爐鼓風(fēng)機(jī)有離心式和軸流式兩種。此外，高爐操作常要加風(fēng)或減風(fēng)，當(dāng)采用不同的爐頂壓力操作，爐內(nèi)料柱透氣性變化時(shí)，都需要風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量和風(fēng)壓能在較大范圍內(nèi)變動(dòng)。當(dāng)高爐要求固定風(fēng)量操作時(shí)，風(fēng)量應(yīng)不受風(fēng)壓波動(dòng)的影響，即當(dāng)風(fēng)壓波動(dòng)時(shí)，風(fēng)量不應(yīng)受風(fēng)壓波動(dòng)的影響。鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓可用下式表示：p=pt+ΔpLS+ΔpFS=106+105+105= MPa式中 p——鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓，Pa； pt——高爐爐頂壓力，～；ΔpLS——高爐料柱阻力損失，～105Pa；ΔpFS——高爐送風(fēng)系統(tǒng)阻力損失，～105Pa。要有足夠的鼓風(fēng)壓力。m3)V—每噸干焦消耗標(biāo)態(tài)風(fēng)量，m3/ t。高爐鼓風(fēng)機(jī)要保證向高爐提供足夠的空氣，以保證焦炭的燃燒。準(zhǔn)確選擇鼓風(fēng)機(jī)，合理布置管路系統(tǒng)，閥門工作可靠，熱風(fēng)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。高爐冶煉首先要使?fàn)t內(nèi)的燃料燃燒才能進(jìn)行生產(chǎn)，而燃料燃燒所需的氧，要靠鼓風(fēng)機(jī)供給足夠的風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)還必須克服高爐內(nèi)料柱的阻力，才能使燃燒生成的煤氣上升和合理分布，才能使?fàn)t料順利下降，由此可知鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓對(duì)高爐生產(chǎn)的重要性。激光測(cè)面計(jì)檢測(cè)精度高、在煤氣粉塵濃度相同檢測(cè)距離相等的條件下，其分辨率是微波料面計(jì)的25～40倍。目前使用最廣泛的是機(jī)械傳動(dòng)的探料尺、微波式料面計(jì)和激光料面計(jì)，本設(shè)計(jì)選用激光料面計(jì)。 探料裝置探料裝置的作用是準(zhǔn)確探測(cè)料面下降情況，以便及時(shí)上料。當(dāng)爐內(nèi)產(chǎn)生偏析或局部崩料時(shí)，采用該布料方式。當(dāng)爐內(nèi)某部位發(fā)生“管道”或“過吹”時(shí)，需用定點(diǎn)布料。布料時(shí)溜槽做等速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一圈跳變一個(gè)傾角這種布料法能把爐料布到爐喉截面任意部位，并且可以根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整料層厚度，也能獲得較平坦的料面。由于旋轉(zhuǎn)溜槽的傾角可任意調(diào)節(jié)，所以可在爐喉的任一半徑做單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)布料，將焦炭和礦石布在不同半徑上以調(diào)整煤氣分布。環(huán)形布料，傾角固定的旋轉(zhuǎn)布料稱為環(huán)形布料。無論何種爐頂裝料設(shè)備均應(yīng)能夠滿足以下基本要求：⑴要適應(yīng)高爐生產(chǎn)能力；⑵能滿足爐喉合理布料的要求，并能按生產(chǎn)要求進(jìn)行爐頂調(diào)劑；⑶保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進(jìn)行；⑷設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單和堅(jiān)固，制造、運(yùn)輸、安裝方便，能抵抗急劇的溫度變化及高溫作用；⑸易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。極大的保證了爐料在爐內(nèi)分布的對(duì)稱性，減小了爐料偏析，這一點(diǎn)對(duì)于保證高爐的穩(wěn)定順行是極為重要的。在上部結(jié)構(gòu)中所需空間小，從而使得維修操作具有很大空間。本設(shè)計(jì)采用串罐式結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用無鐘式爐頂裝料設(shè)備。4 爐頂裝料設(shè)備高爐爐頂裝料設(shè)備是用來將爐料裝入高爐并使之合理分布，同時(shí)起爐頂密封作用的設(shè)備。皮帶機(jī)寬度隨高爐容積而異，保證皮帶機(jī)運(yùn)行安全非常重要。上料皮帶機(jī)的傾角最小11176。設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較小。滿足了高爐大型化以后大批量的上料要求。料倉離高爐遠(yuǎn)，使高爐周圍空間自由度大，有利于高爐爐前布置多個(gè)出鐵口。本設(shè)計(jì)采用皮帶機(jī)上料。為滿足這一要求，在正常情況下上料機(jī)的作業(yè)率一般不應(yīng)超過70%；工作穩(wěn)妥可靠；最大程度的機(jī)械化和自動(dòng)化。 上料設(shè)備將爐料直接送到高爐爐頂?shù)脑O(shè)備稱為上料機(jī)。燒結(jié)礦倉下也設(shè)有振動(dòng)篩，合格燒結(jié)礦運(yùn)至礦石稱量漏斗，粉狀燒結(jié)礦經(jīng)礦粉輸出皮帶機(jī)輸送至粉礦倉。我國新建的300 m3以上的高爐基本上都選用皮帶機(jī)作為槽下運(yùn)輸設(shè)備。，邊長(zhǎng)9m，錐臺(tái)高度4 m， m。，邊長(zhǎng)9m，錐臺(tái)高度4 m， m。貯焦槽總?cè)莘e：V總= =2022= m3，2m3。球團(tuán)礦 V球=20%= m3 ，1m3。 貯礦槽、貯焦槽容積與高爐容積的關(guān)系項(xiàng) 目高爐有效容積/m325