【正文】 高爐爐身壽命，本設(shè)計(jì)采用爐身冷卻模塊技術(shù)，將冷卻水管直接焊接在爐殼上，并澆鑄耐熱混凝土，是由爐殼——厚壁鋼管——耐熱混凝土構(gòu)成的大型冷卻模塊組成。 冷卻方式爐缸、爐腹及爐腰的的冷卻本設(shè)計(jì)采用爐體砌磚與冷卻壁（銅冷卻壁）一體化，即將氮化物結(jié)合的碳化硅磚（相當(dāng)于爐體砌磚）于冷卻壁合注在一起，這樣較好的解決了磚襯的支承問(wèn)題，縮短了施工工期。 冷卻介質(zhì)及水的軟化高爐冷卻用冷卻介質(zhì)是水，因?yàn)樗臒崛萘看?、熱?dǎo)率大、便于輸送，成本低廉。維持合理的操作爐型。在正常生產(chǎn)時(shí)，高爐爐殼只能在低于80℃的溫度下長(zhǎng)期工作，爐內(nèi)傳出的高溫?zé)崃坑衫鋮s設(shè)備帶走85%以上，只有15%的熱量通過(guò)爐殼散失。爐喉 爐喉襯板以鑄鋼件制成，在爐喉的鋼殼上裝有吊掛座，座下裝有橫的擋板。爐腹、爐腰砌磚磚縫應(yīng)不大于1mm，上下層磚縫和環(huán)縫均應(yīng)錯(cuò)開。爐腹、爐腰從爐腹到爐腰的爐襯要承受煤氣流和爐料的磨損，堿金屬和鋅蒸氣滲透的破壞作用，初渣的化學(xué)侵蝕以及由于溫度波動(dòng)所產(chǎn)生的熱震破壞作用。由于1150℃等溫線緊靠爐襯的內(nèi)表面，并且由于耐火材料的膨脹，縮小了磚縫，因而鐵水的滲透是有限的，降低了爐缸燒穿的危險(xiǎn)性。由于陶瓷杯的保溫作用，在高爐休風(fēng)期間，爐子冷卻速度慢，熱損失少，這有利于復(fù)風(fēng)時(shí)恢復(fù)正常操作。由于陶瓷杯的隔熱保溫作用，減少了通過(guò)爐底爐缸的熱損失，鐵水可保持較高的溫度，給煉鋼生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的節(jié)能條件。此設(shè)計(jì)爐襯所需材質(zhì)有國(guó)產(chǎn)炭磚，湘鋼莫來(lái)石磚，陶瓷杯莫來(lái)石磚，美聯(lián)炭NMA磚，陶瓷杯棕剛玉預(yù)制塊。風(fēng)口前邊是燃燒帶，為高爐內(nèi)溫度最高區(qū)域。 高爐各部分爐襯設(shè)計(jì)與砌筑綜合分析高爐爐襯的破損機(jī)理發(fā)現(xiàn)，高溫是爐襯破損的根本條件，其次是渣鐵液、堿金屬的侵蝕，機(jī)械沖刷、滲漏、賬縮開裂、磨損等的動(dòng)力作用也不可忽視，但就主次來(lái)說(shuō)，應(yīng)著重從傳熱學(xué)來(lái)分析，其次也要從化學(xué)侵蝕、動(dòng)力學(xué)來(lái)研究，才能得到合理的爐襯結(jié)構(gòu)。 高爐爐襯的設(shè)計(jì)與砌筑高爐爐襯設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇各部位爐襯的材質(zhì)，確定爐襯的厚度，說(shuō)明砌筑方法以及材料計(jì)算。氣孔率要低。重?zé)湛s要小。Fe2 O3 含量要低。荷重軟化點(diǎn)要高。它表示了耐火材料承受高溫的能力。 高爐對(duì)耐火材料的要求根據(jù)高爐爐襯的工作條件和破損機(jī)理，砌筑材料的質(zhì)量對(duì)爐襯壽命有重要的影響，故對(duì)高爐用耐火材料有如下要求：耐火度要高。 高爐爐型及尺寸 高爐爐襯設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)爐型，以耐火材料砌筑的實(shí)體稱為高爐爐襯。==%1%爐型設(shè)計(jì)合理，符合要求 。2=Vu=V1+V2+V3+V4+V5=++++=誤差：?V=VuVu162。34178。=2h4Dd1=2= 取b=82176。則 h4=Dd12tanβ=176。9178。= 取h2=4校核 tana=2h2Dd=2= 取a=81176。30ˊ則 h2=Dd2tanα=176。選取風(fēng)口的結(jié)構(gòu)尺寸為：a=爐缸高度 h1=hf+a=+= 取h1=鐵口的數(shù)目 n鐵=3死鐵層厚度h0選取h0=。i燃== 取d=校核 Vu162。確定年工作日： 36595%=347d鑄造生鐵換算煉鋼生鐵的折算系數(shù)為：70萬(wàn)噸=年產(chǎn)煉鋼生鐵總量： 480萬(wàn)噸+=日產(chǎn)量 p總=10000/347=16152t定容積：選定高爐座數(shù)為2座，利用系數(shù)為ηv =2t/(d設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)煉鋼生鐵480萬(wàn)噸，鑄造生鐵70萬(wàn)噸的高爐車間。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。高爐冶煉實(shí)際上是長(zhǎng)時(shí)間在操作爐型內(nèi)進(jìn)行。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?，F(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。 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。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。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。高爐本體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)是高爐車間實(shí)際首要解決的關(guān)鍵所在，必須慎重對(duì)待。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。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/。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)。 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碳酸鹽分解氫氧化放熱游離水蒸發(fā)物料物理熱鐵水帶熱1173000成渣熱爐渣帶熱568216總計(jì)噴吹物分解151960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)KTKT＝總熱量收入－（煤氣帶走的熱＋熱損失）＝100%－（＋）%＝%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)KCKC＝100%＝[()]100%＝%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?！?]如下（）： 各種氣體的平均比熱容N2CO2COH2CH4H2O汽（1）干煤氣帶走的熱量為q煤氣干＝（＋＋＋＋）240 ＝（＋＋＋＋）200 ＝（2）煤氣中水汽帶走的熱為q水＝GH2O（200－100）＝100＝ q煤氣＝q煤氣干＋q水＝＋＝爐塵帶走的熱量q塵＝G塵200＝20200＝式中 ——為爐塵的比熱容，kJ/(kgq物＝G礦80 ＝80 ＝熱量總收入：q收＝qC＋q風(fēng)＋qH2O＋qCH4＋q渣＋q物 ＝＋＋＋＋＋ ＝ 熱量支出q支氧化物分解吸熱q氧化物分解（1）鐵氧化物分解吸熱q鐵氧化：可以考慮其中有20%FeO以硅酸鐵形式存在，其余以F3O4形式存在，因此：GFeO硅＝G礦FeO%礦20%＝%20%＝GFeO磁＝G礦FeO%礦－GFeO硅＝%－＝GFe2O3磁＝GFeO磁160／72＝160／72＝GFe2O3游＝G礦Fe2O3礦%－GFe2O3磁＝%－＝GFe3O4＝GFeO磁＋GFe2O3磁＝＋＝qFeO硅＝GFeO硅＝＝qFe3O4＝GFe3O4＝＝qFe2O3游＝GFe2O3游＝＝式中 、——分別為FeSiOFe3OFe2O3分解熱，kJ/kgq鐵氧化＝qFeO硅＋qFe3O4＋qFe3O4游 ＝＋＋ ＝（2）錳氧化物分解吸熱為q錳氧分＝[Mn]% 1000＝%1000 ＝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q硅氧分＝[Si]% 1000 ＝%1000 ＝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q磷鹽分＝[P]% 1000 ＝%1000 ＝式中 ——Ca3（PO4）2分解產(chǎn)生1 kg磷吸收熱量，kJ/kg故 q氧化物分解＝q鐵氧化＋q錳氧分＋q硅氧分＋q磷鹽分 ＝＋＋＋ ＝脫硫吸熱q脫硫＝GS渣＝＝式中 ——假定礦中硫以FeS形式存在，脫出1kg硫吸熱量值，kJ/kg碳酸鹽分解吸熱q碳酸鹽分解熔劑中CaCO3和MgCO3分解出CO2的量為：VCO2鈣＝G熔CaO%熔 ＝% ＝VCO2鎂＝VCO2分VCO2鈣 ＝ ＝q碳酸鹽分解＝VCO2鈣44/4048＋VCO2鎂44/2489 ＝44/4048＋44/2489 ＝式中4048,2489—分別為由CaCO3，MgCO3分解1kg的CO2吸熱，kJ。石灰石分解產(chǎn)生的CaO和MgO與SiO2反應(yīng)放熱，每千克（CaO＋MgO）q渣＝G熔（CaO%熔＋Mg%熔） ＝（%＋%） ＝爐料物理熱q物80℃ kJ/kg＝＋＝故 VCO＝VCO燃＋VCO直＋VCO揮－VCO間 ＝＋＋－ ＝氮?dú)獾捏w積VN2（1）鼓風(fēng)帶入的N2量為：VN2風(fēng)＝V風(fēng)（1－Φ）N2%風(fēng) ＝（1－%）79% ＝（2）焦炭帶入的N2量為VN2焦＝G焦（N2%焦揮發(fā)＋N2%有機(jī)） ＝（%＋%） ＝（3）煤粉帶入的N2量為VN2煤＝G煤N2%＝145%＝故 VN2＝VN2風(fēng)＋VN2焦＋VN2煤＝＋＋＝ 煤氣成分CO2CON2H2CH4Σ體積，m3% 編制物料平衡表鼓風(fēng)質(zhì)量的計(jì)算1m3鼓風(fēng)的質(zhì)量為：r風(fēng)＝[（1－Φ）32＋（1－Φ）28＋18Φ]/ ＝[ 32＋28＋18%]/ ＝鼓風(fēng)的質(zhì)量為：G風(fēng)＝V風(fēng)r風(fēng)＝＝煤氣質(zhì)量計(jì)算1m3煤氣的質(zhì)量為：r氣＝[44CO2%＋28CO%＋28N2%＋2H2%＋16CH4%]/ ＝[44%＋28%＋28%＋2%＋16%]/ ＝煤氣的質(zhì)量為：G氣＝V氣r氣＝＝煤氣中的水分GH2O（1）焦炭帶入的水分為：GH2O焦＝G焦H2O%焦＝%＝（2）石灰石帶入的水分為：GH2O熔＝G熔H2O%熔＝%＝（3）氫氣參加還原生成的水分為：GH2O還＝VH2間2/18/2＝2/18/2＝故 GH2O＝GH2O焦＋GH2O還＋GH2O熔 ＝＋＋ ＝。＋VCO2分＋VCO2揮 ＝＋＋＋ ＝一氧化碳的體積VCO（1）風(fēng)口前碳素燃燒生成CO量為：VCO燃＝＝＝（2）直接還原生成CO量為：VCO直＝＝＝（3）焦炭揮發(fā)份中CO量為：VCO揮＝G焦CO%＝%＝（4）間接還原消耗的CO量為：VCO間＝VCO還162。－rH2] ＝[1－－] ＝（3）石灰石分解產(chǎn)生的CO2量為：VCO2分＝G熔CO2%熔＝%＝（4）焦炭揮發(fā)份中的CO2量為：VCO2揮＝G焦CO2%＝%＝故 VCO2＝VCO還162。＝＝（2）由CO還原FeO為Fe生成的CO2量為：VCO2還178。＝－＝故 VCO還162。＝GH2還160/2＝160/2＝由CO還原的質(zhì)量為：GFe2O3178。Φ18/+G煤H2O%煤）] ηH2}α/1000[Fe]% ＝{56/2[(%+%)+145%+2/18(1200%18/+145%）] }（1000%）＝rd162。rd162。（1）燃料帶入的總碳量為：GC總＝GC焦C%焦＋G煤C%煤＝%＋145%＝（2）溶入生鐵中的碳量為：GC生鐵＝1000[C]%＝1000%＝（3）生成甲烷的碳量為：燃料帶入的總碳量約有1%~%與氧化合生成甲烷，取1%。[S]=%校