【正文】 自動(dòng)檢測(cè)是高爐長(zhǎng)壽不可缺少的技術(shù)措施。爐身上部受爐料的沖擊磨損，粉塵的沖刷和金屬蒸氣侵蝕，采用高鋁磚。爐腹受強(qiáng)烈的熱力作用，還有料柱壓力和崩料和作料時(shí)的沖擊力，采用炭質(zhì)內(nèi)襯。本實(shí)用新型將導(dǎo)熱法和耐火材料法溶為一體，采用熱壓炭磚 陶瓷杯組合爐 缸爐底內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，爐底滿鋪大塊炭磚，其上部中心區(qū)域砌筑莫石磚，周邊區(qū)域砌筑熱壓炭磚；爐缸壁內(nèi)側(cè)由棕剛玉預(yù)制塊，外側(cè)由熱壓炭磚及大塊炭磚構(gòu)成，該爐缸爐底組合內(nèi)襯能夠滿足高爐長(zhǎng)壽的要求，其壽命達(dá)到或超過(guò) 15 年，經(jīng)濟(jì)效益顯著 。 耐火材料 高爐各個(gè)部位由于所處環(huán)境不同，選擇的耐火材料也不同。這種磚壁一體化的冷卻壁是在第四代冷卻壁的基礎(chǔ)上優(yōu)化演變而來(lái)的，其內(nèi)襯厚度僅為 150~250mm。 我國(guó)已有數(shù)座大型高爐采用了磚壁一體化的薄壁內(nèi)襯技術(shù)?，F(xiàn)代傳熱學(xué)理論的研究和運(yùn)用，已將人們從傳統(tǒng)的思維困惑中解脫出來(lái)，形成現(xiàn)代高爐長(zhǎng)壽設(shè)計(jì)的基本理念，薄壁內(nèi)襯技術(shù)就是在此條件下應(yīng)運(yùn)而生。這種串聯(lián)冷卻系統(tǒng)具有占地小、投資抵、動(dòng)力消耗低的特點(diǎn)，在武鋼 1號(hào)高爐 2200（上標(biāo)）上已經(jīng)得到應(yīng)用。該系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，動(dòng) 力消耗低，補(bǔ)水量小，維護(hù)簡(jiǎn)便。 20世紀(jì) 80 年代末期，我國(guó)高爐開(kāi)始采用軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)和完善，軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)已日趨完善，并成為我國(guó)大型高爐冷卻系統(tǒng)的主流發(fā)展模式。進(jìn)一步優(yōu)化 銅冷卻壁結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)是我國(guó)銅冷卻壁技術(shù)發(fā)展的重要課題。銅冷卻壁應(yīng)使用在高爐熱負(fù)荷最大的區(qū)域，即爐腹、爐腰和爐身下部，該區(qū)域是高爐異常破損嚴(yán)重且造成高爐短壽的關(guān)鍵部位，在此區(qū)域使用銅冷卻壁對(duì)于延長(zhǎng)高爐壽命具有重要作用。軋制銅板鉆孔銅冷卻壁由于結(jié)構(gòu)致密、組織缺陷少、冷卻效率高，其應(yīng)用 范圍最為廣泛。銅冷卻壁在首鋼、武鋼、本鋼、鞍鋼、攀鋼、湘鋼等企業(yè)的大型高爐上已經(jīng)得到了應(yīng)用。 即使 渣皮瞬間脫落，也能在其熱面迅速地形成新的渣皮保護(hù) 冷卻壁，這種特性是其他常規(guī)冷卻器所不能比擬的。 2020 年 3 月首鋼 2 號(hào)高爐技術(shù)壁，標(biāo)志著銅冷卻有 20 余座大型高爐采用了國(guó)產(chǎn)銅冷卻壁。廣東汕頭華興冶金備件有限公司和首鋼合作，于 2020 年 1 月設(shè)計(jì)研制出 2塊銅，應(yīng)用了該公司提供的 120塊銅冷卻壁 ，這是我國(guó)高爐正式使用銅冷卻壁，并安裝冷卻壁技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。高爐銅冷卻壁具有高導(dǎo)熱、抗熱震、耐高熱流沖擊和長(zhǎng)壽命等優(yōu)越性能，越來(lái)越多的應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外大型高爐的關(guān)鍵部位，為高爐高效長(zhǎng)壽起到了重要作用。另一種值得關(guān)注的現(xiàn)象是高爐爐底和爐缸壁厚度都呈減薄趨勢(shì)，個(gè)別大型高爐的爐底厚度已經(jīng)減薄到 2400mm，首鋼首秦公司 1 號(hào)高爐 1200（上標(biāo)）爐缸采用熱壓炭磚，其爐缸厚度僅為 800mm。 將兩種設(shè)計(jì) 組合在一起不失為一種合理的選擇，首鋼 1 號(hào)高爐 2536（上標(biāo)）采用熱壓炭磚 —— 陶瓷杯組合爐缸內(nèi)襯技術(shù)，至今已安全運(yùn)行 10 年，預(yù)計(jì) 高爐爐缸爐底壽命可以達(dá)到 15年。陶瓷杯法則是在大 塊炭磚的熱面采用低導(dǎo)熱的陶瓷質(zhì)材料，形成一個(gè)杯狀的陶瓷內(nèi)襯，即所謂“陶瓷杯”，其目的是將 1150℃ 等溫線控制在陶瓷層中。即通過(guò)控制 1150℃ 等溫線在爐缸爐底的分布，使炭磚盡量避開(kāi) 800~1100℃ 脆變溫度區(qū)間。日本大塊炭磚 —— 綜合爐底技術(shù)在寶鋼、武鋼等企業(yè)的大型高爐上也取得了長(zhǎng)壽實(shí)績(jī)。通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，我國(guó)大型高爐爐缸爐底內(nèi)襯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和耐火材料應(yīng)用已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?，F(xiàn)代大型高爐的爐腹角一般在 800以，本鋼 1號(hào)高爐 2600（上標(biāo)）爐腹角已降低到 。這樣可以減輕出鐵時(shí)在鐵口區(qū)附近形成的鐵水渦流，延長(zhǎng)鐵口區(qū)爐缸內(nèi)襯的壽命。 （ 3）加深鐵口深度 鐵口是高爐 渣鐵排放的通道，鐵口區(qū)的維護(hù)十分重要。適當(dāng)加高爐缸高度，不僅有利于煤粉在風(fēng)口前的燃燒，而且還可以增加爐缸容積，以滿足高效化生產(chǎn)條件下的渣鐵存儲(chǔ)，減少在強(qiáng)化冶煉條件下出現(xiàn)爐缸“憋風(fēng)”的可能性。理論研究和實(shí)踐表明，死鐵層深度一般為爐缸直徑的 15%~20%。加深死鐵層深度，是抑制爐缸“象腳狀”異常侵蝕的有效措施。 15 高爐爐襯 優(yōu)化高爐爐型 我國(guó)煉鐵工作者歷來(lái)重視高爐爐型設(shè)計(jì)，通過(guò)研究總結(jié)高爐破損機(jī)理和高爐反應(yīng)機(jī)理，優(yōu)化高爐爐型設(shè)計(jì)的基本理念已經(jīng)形成。 ，則 a n2 a n2 02 ??? ?? ?dDh m 取 h2= m (5) 爐喉直徑、爐喉高度 選取 d1/D=, 則 d1== = m 取 d1= m 選取 h5= m (6) 爐身角、爐身高度、爐腰高度 選取 β =84176。 d)，燃燒強(qiáng)度 JA= t/(m3 （ 1） 確定年工作日： 年工作日： 365 95％ =347 日產(chǎn)量 P=4800000／ 347=13833 t 每座高爐日產(chǎn)生鐵 P=13833／ 3=4611 t （ 2） 確定高爐容積： 選取高爐利用系數(shù) η V= t/(m3 高爐座數(shù) 選擇高爐座數(shù)時(shí)，必須考慮全廠平衡和煤氣平衡，一般選 2－ 4座，本設(shè)計(jì)選 3 座。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(guò)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。高爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先進(jìn)、合理是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽的先決條件，也是高爐輔佐系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇的依據(jù)。 13 3 高爐本體 高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻設(shè)備以及高爐爐型設(shè)計(jì)等。 表 211 熱平衡表 熱收入 kJ % 熱支出 kJ % 碳素氧化熱 氧化物分解 熱風(fēng)帶的熱 脫硫 氫氧化放熱 水分解 甲烷生成熱 游離水蒸發(fā) 物料物理熱 鐵水帶熱 1214000 總計(jì) 爐渣帶熱 噴吹物分解 261294 煤氣帶走熱 爐塵帶熱 熱損失 總計(jì) 熱利用系數(shù) KT: KT=總收入量 － （煤氣帶走熱 ＋ 熱損失 ＋ 爐塵帶熱） =100％－ （ ％＋ ＋ ％ ） =％ 12 對(duì)于一般中小型高爐， KT 值為 80％－ 85％ ；近代高爐，由于大型化和原料條件的改善，可以達(dá)到近 90％ ?！?)。℃ ) N2 CO2 CO H2 CH4 H2O 1） 干煤氣帶走的熱量 Q 煤氣干 Q 煤氣干 = ＋ ＋ ＋ ＋ = kJ 2）煤氣中水汽帶走的熱量 Q 水 Q 水 = GH2O (200－ 100)= (200－100)= kJ 所以 Q 煤氣 =＋ = kJ （ 8）水分分解吸熱 Q 水分 Q 水分 =（ V 風(fēng) Φ ＋ G 煤 H2O＋ 30 3％ ） =( ％ 18/24＋ 180 ％＋ 30 3％ ) = kJ 式中 —— 水分分解吸熱， kJ/ kg。 （ 7）爐頂煤氣帶走的熱量 Q 煤氣 從常溫到 200℃ 之間，各氣體平均比熱容數(shù)據(jù)見(jiàn)表 210。 （ 5） 爐渣帶走的熱 Q 渣 Q 渣 = 1800= kJ 式中 1800—— 爐渣熱容量， kJ/ kg。 1kg 硫的平均耗熱 = ／ ＋ 1／ = kJ Q 脫硫 = = kJ （ 3）爐料游離水蒸發(fā)吸熱 Q 汽 =G 焦 H2O 2862= 4％ 2862= kJ 式中 2862—— 1kg 水由 0℃ 變?yōu)?100℃ 水汽吸熱， kJ。 4）磷酸鹽分解吸熱 Q 磷鹽分 =％ 1000 = kJ 式中 —— 由 Ca3(PO4)2分解產(chǎn)生 1kg 磷吸收的熱量， kJ。 2） 錳氧化物分解吸熱 Q 錳氧分 =％ 1000 = kJ 式中 —— 由 MnO 分解產(chǎn)生 1kg 錳吸收的熱量， kJ。因此： GFeO 硅酸鐵 = ％ 20％＋ 340 ％＋ 180 ％ = kg GFeO 磁鐵 礦 = ％ 80％ = kg GFe2O3磁鐵礦 = 160／ 72= kg GFe2O3自由 = － = kg 故 GFe3O4=＋ = kg 依據(jù)每公斤鐵氧化物分解熱即可算出總的分解熱?！?)。 （ 4）甲烷生成熱 QCH4=VCH4碳 = 16／ = kJ 式中 —— 甲烷生成熱， kJ/kg。 故 QC= QCO2＋ QCO=＋ = kJ （ 2）鼓風(fēng)帶入的熱量 Q 風(fēng) Q 風(fēng) =（ V 風(fēng) － V 風(fēng) Φ ） Q 空氣 ＋ V 風(fēng) Φ Q 水汽 =﹙ 1－ ％﹚ ＋ ％ = kJ 式中 Q 空氣 —— 在 1250℃ 下空氣的熱容量，其值為 kJ/kg； Q 水汽 —— 在 1250℃ 下空氣的熱容量，其值為 kJ/kg。 計(jì)算熱量收人 Q 收 （ 1）碳氧化放熱 QC 1）碳氧化為 CO2放出的熱量 QCO2 碳氧化產(chǎn)生的 CO2的體積為： VCO2 氧化 =VCO2煤氣 － VCO2=－ = m3 QCO2= VCO2 氧化 = 12／ = kJ 式中 —— C氧化為 CO2放熱， kJ/kg。通過(guò)熱平衡計(jì)算可以了解冶煉過(guò)程的能量利用情況，找出改善熱量利用焦比的途徑，指導(dǎo)高爐生產(chǎn)。 表 28 煤氣成分表 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 ∑ 體積 ％ 編制物料平衡表 （ 1）鼓風(fēng)質(zhì)量的計(jì)算， 1m3鼓風(fēng) 的 質(zhì)量為 ????? ???? 1828)1()1(風(fēng)? kg/m3 鼓風(fēng)的質(zhì)量為 G 風(fēng) = = kg （ 2）煤氣質(zhì) 量的計(jì)算， 1m3煤氣的質(zhì)量為 ?????? %16%2%28%28%44 4222 CHHNCOCO煤氣? kg/m3 煤氣的質(zhì)量為 G 煤氣 = = kg （ 3）煤氣中的水分 GH2O 1) 焦炭帶入的水分量 = 4％ = kg 8 2) 氫氣參加還原生成的水分量 =VH2間 ?= 2／ 18／ 2= kg 故 GH2O=＋ = kg 由以 上計(jì)算結(jié)果編制物料平衡表，見(jiàn)表 29。 5 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石需要量 （ 1）燃料帶入的鐵量： 進(jìn)入爐塵的焦炭量 =G 塵 C 塵 /C 焦 =20 ／ = kg %為爐塵中炭的燒損量。在按照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定爐渣堿度 R，然后根據(jù)堿度平衡求出 a,b,c。 m3) 燃燒強(qiáng)度 (d m3) 綜合冶煉強(qiáng)度 t/(d如礦石中其他物質(zhì)（如堿金屬化合物）未做化驗(yàn)分析，所以常規(guī)分析組分之和（包括燒損等）不等于 100%，則可補(bǔ)加一個(gè)其他項(xiàng)，使總和等于 100%。高速公路方面，二廣高速婁底段、婁新高速、新溆高速建設(shè)如火如荼；長(zhǎng)婁、婁益、婁衡高速進(jìn)入了省里的建設(shè)，我市東、南、西、北四個(gè)高速出口即將全面打通，一個(gè)面向湘西、大西南的綜合交通樞紐城市日益顯現(xiàn)在公眾面前。位于省 湖南 中部。 2 廠址及建廠條件論證 本設(shè)計(jì)是針對(duì)婁底地區(qū)設(shè)計(jì)的。 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)上優(yōu)先，工藝上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。 高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) 特點(diǎn)：（ 1）高爐是一個(gè)多相復(fù)雜的巨型 高溫化學(xué)反應(yīng)器 ； （ 2） 爐內(nèi)兩股逆向流動(dòng)是一切反應(yīng)的基礎(chǔ)； （ 3）高爐壽命長(zhǎng)； （ 4）連續(xù)作業(yè)率高； （ 5）熱效率高； （ 6）生鐵質(zhì)量穩(wěn)定。 （ 4）渣鐵處理系統(tǒng) 包括出鐵場(chǎng)、開(kāi)鐵口機(jī)、爐前吊車(chē)、鐵水罐車(chē)及水沖渣設(shè)備等，其任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放的渣、鐵，保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。 （ 2）送風(fēng)系統(tǒng) 包括鼓風(fēng)機(jī) 、 熱風(fēng)爐及一系列管道和閥門(mén)等，其任務(wù)是連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需要的熱風(fēng)。要完成高爐煉鐵生產(chǎn)，除高爐本體外，還必須有其他附屬的配合 ，其工藝流程如圖 11所示。 高 爐生產(chǎn)是借助高爐本體和其輔助設(shè)備來(lái)完成的。 目 錄 第一章 緒 論 ???????? ??????????????? 1 高爐煉鐵 任務(wù) 及工藝流程 ??????????????? 1 高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn) ???????????????? 2 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想 ????????????????? 2 廠址及建廠條件論證 ????????????????? 3 第二章 煉鐵工藝計(jì)算 ???????????????????? 4 配料計(jì)算 ?????????????????? ???? 4 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石需要量 ?????????????? 6 渣量及爐渣成分計(jì)算 ????????????????? 6