【正文】 劑需要量G熔設(shè)定爐渣堿度制鋼生鐵：R＝－；鑄造生鐵：R＝－原料、燃料帶有的CaO量鐵礦石帶入的CaO量為：焦炭帶入的CaO量為：煤粉帶入的CaO量為：原料、燃料帶入的SiO2量鐵礦石帶入的SiO2量為：焦炭帶入的量為：煤粉帶入的量為：硅素還原消耗的量為： 爐渣成分的計(jì)算原料、。爐渣中的量：爐渣中的量由表18：GMgO渣＝爐渣中MnO的量GMnO渣。爐渣中FeO的量GFeO渣進(jìn)入渣中的鐵量為：Fe渣＝，并以FeO形式存在，故而爐渣中S的量，GS渣原、燃料帶入的總硫量為：GS＝（）進(jìn)入生鐵的硫量為：進(jìn)入煤氣中的硫量為：。將CaO、SiOAl2OMgO四元組成換算成100%。鐵礦石帶入的磷量為： 生鐵含錳[Mn]，按原料帶入的錳有50%進(jìn)入生鐵計(jì)算。生鐵含硅[Si]=%。校核后的生鐵成分（%）。燃料帶入的總碳量：溶入生鐵中的碳量為：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%。 r`d＝－＝式中 ——?dú)湓诟郀t內(nèi)的利用率，~，； α——被利用氫量中，參加還原FeO的半粉量，~，； V風(fēng)——設(shè)定的每噸生鐵耗風(fēng)量，本計(jì)算取1200m3風(fēng)口前燃燒的碳量為：計(jì)算鼓風(fēng)量V風(fēng)①鼓風(fēng)中氧的濃度為：②GC燃燃燒需要氧的體積為：③煤粉帶入氧的體積為：④需鼓風(fēng)供給氧的體積為： 爐頂煤氣成分及數(shù)量的計(jì)算甲烷的體積①由燃料碳素生成的甲烷量為:②焦炭揮發(fā)份中的甲烷量為：氫的體積VH2①由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量為：②焦炭揮發(fā)份及有機(jī)物中的氫量為：③煤粉分解產(chǎn)生的氫量為：④爐缸煤氣中氫的總生產(chǎn)量為：⑤生成甲烷消耗的氫量為：⑥參加間接還原消耗的氫量為：二氧化碳的體積VCO2①由CO還原Fe2O3為FeO生成的CO2：VCO2還由礦石帶入的Fe2O3的質(zhì)量為：參加還原Fe2O3為FeO的氫氣量為：由氫還原Fe2O3的質(zhì)量為：由CO還原的質(zhì)量為：②由CO還原FeO為Fe生成的CO2量為：③焦炭揮發(fā)份中的CO2量為：一氧化碳的體積VCO①風(fēng)口前碳素燃燒生成CO量為：②直接還原生成CO量為：③焦炭揮發(fā)份中CO量為：④間接還原消耗的CO量為：氮?dú)獾捏w積N2①鼓風(fēng)帶入的N2量為：②焦炭帶入的N2量為③煤粉帶入的N2量為。 物料平衡表入相kg%出相kg%綜合礦生鐵1000焦炭（濕）爐渣鼓風(fēng)（濕）煤氣（干）煤粉煤氣中水爐塵Σ100Σ100% 熱平衡計(jì)算 熱量收入q收碳素氧化放熱qC（1）碳素氧化為CO2放出的熱量ｑCO2：他素氧化產(chǎn)生CO2的體積為：式中 ——C氧化為CO2放熱，kJ/kg（2）碳素氧化為CO放出的熱量ｑCO：碳素氧化生成CO的體積為：式中 ——C氧化為CO放熱，kJ/kg鼓風(fēng)帶入的熱量q風(fēng)式中 q空氣 ——在1150℃下空氣的熱容量， q水氣 ——在1150℃下水氣的熱容量，氫氧化為水放熱式中 ——H2氧化為水放熱，kJ/kg甲烷生成熱式中 ——甲烷生成熱，kJ/kg爐料物理熱q物80℃ kJ/kg熱量總收入： 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Fe3O4形式存在，因此：GFeO磁＝G礦FeO%礦－GFeO硅式中 、——分別為FeSiOFe3OFe2O3分解熱，kJ/kg（2）錳氧化物分解吸熱為: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: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:式中 ——Ca3（PO4）2分解產(chǎn)生1 kg磷吸收熱量，kJ/kg脫硫吸熱式中 ——假定礦中硫以FeS形式存在，脫出1kg硫吸熱量值，kJ/kg水分分解吸熱式中 ——水分解吸熱，kJ/kg爐料游離水蒸發(fā)吸熱式中 2682——1 kg水由0℃變?yōu)?00℃水汽吸熱，kJ/kg鐵水帶走的熱q鐵水式中 1173——鐵水熱容量，kJ/kg爐渣帶走的熱式中 1760——爐渣熱容量，kJ/kg噴吹物分解吸熱式中 1048——煤粉分解熱，kJ/kg爐頂煤氣帶走的熱量q煤氣從常溫到200℃之間，各種氣體的平均比熱容Cρ[kJ/(kg℃)冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失 熱平衡表。2 高爐本體設(shè)計(jì)高爐本體包括高爐基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻裝置，以及高爐爐型設(shè)計(jì)計(jì)算等。近代高爐有效容積向大型化發(fā)展。高爐本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及是否合理是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)和選型的依據(jù)。由于高爐綜合設(shè)計(jì)水平的提高，強(qiáng)化高爐爐齡已經(jīng)可望達(dá)到十年或更長。 高爐爐型高爐是豎爐。高爐問世二百多年來，隨著人們對(duì)產(chǎn)量的要求和原料燃料條件的改善，以及鼓風(fēng)能力的提高，高爐爐型也在不斷地演變和發(fā)展。爐型要適應(yīng)爐料燃燒條件，保證冶煉過程的順行。歷史上曾有過將產(chǎn)量與有效高度直接聯(lián)系起來，結(jié)果設(shè)計(jì)爐型都是依產(chǎn)量大小的相似形，這顯然是不合理的；也曾有過以產(chǎn)量定爐缸截面積，在焦比一定的條件下，爐缸單位面積的燃燒強(qiáng)度，便可以確定某一合適的數(shù)值，這樣做雖然有一定的道理，但并不全面。有關(guān)爐型的名詞概念：設(shè)計(jì)爐型——按照設(shè)計(jì)尺寸砌筑的爐型；操作爐型——高爐投產(chǎn)后，工作一段時(shí)間，爐襯侵蝕，形狀發(fā)生變化后的爐型；合理爐型——冶煉效果較好，獲得優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和長壽的爐型，它具有時(shí)間性、相對(duì)性。高爐在一代冶煉過程中，其爐襯不斷侵蝕，爐型不斷發(fā)生變化，爐型變化的程度和趨勢(shì)與冶煉原料條件、操作制度有關(guān)，與爐襯結(jié)構(gòu)和耐火材料的性能有關(guān)，還與冷卻裝置及冷卻制度有關(guān)。因此掌握冶煉過程中爐型的變化及其趨勢(shì)，對(duì)設(shè)計(jì)合理爐型非常重要。新建廠礦高爐設(shè)計(jì)，必須分析原料燃料條件、設(shè)備條件和操作條件。計(jì)算時(shí)鑄造生鐵按照煉鋼生鐵計(jì)算。m3)每座高爐日產(chǎn)量 每座高爐容積為 爐缸尺寸⑴爐缸直徑⑵爐缸高度渣口高度b－；P－生鐵日產(chǎn)量，t；N－晝夜出鐵次數(shù)，一般2h出一次鐵，本計(jì)算取9；c－渣口以下爐缸容積利用系數(shù)，～，渣量大時(shí)取低值；－鐵水密度，／。爐缸高度：h1=hf+a=+= 取=鐵口的數(shù)目 n鐵=2。該值在同類高爐中偏大，目的是延長高爐壽命。選取 α=81176。 選取 =。則爐腰高度選取 /D=，則=11= ，取=。1繪制高爐爐型圖。高爐爐襯的作用在于構(gòu)成高爐的工作空間，減少熱損失，并保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。使用的耐火材料：采用滿鋪碳磚砌筑，用泥漿為黏土火泥—水泥泥料填充料。目前的砌法是碳磚的短縫用薄縫連接，兩側(cè)的長縫用厚縫連接。兩成碳磚磚縫成90176。（2）計(jì)算塊數(shù)：由于d=9800m、h0=1960mm，、所以：≈50塊。破壞機(jī)理：爐缸下部是盛渣鐵夜的地方，周期地進(jìn)行聚集和排出，所以渣鐵的流動(dòng)、爐內(nèi)渣鐵液面的升降，大量的煤氣流等高溫氣體對(duì)爐襯的沖刷是主要的破壞因素，特別是鐵口、鐵口附近的爐襯是沖刷最厲害的地方；高爐爐渣偏堿性而常用的耐火磚偏酸性，故在高溫下化學(xué)性渣化，對(duì)爐缸磚襯是一個(gè)重要的破壞因素；風(fēng)口帶是爐內(nèi)最高溫度區(qū)域，爐襯經(jīng)常承受1800～2400℃的高溫作用，發(fā)生蠕動(dòng)，加上堿金屬、鋅侵蝕和渣鐵沖刷，磚襯很容易損壞，磚縫增大。計(jì)算：（1）熱壓炭磚的型號(hào)：磚縫：2mm. 砌磚與冷卻壁：100～150mm（2）爐鋼高度h1=3900mm縱層數(shù)：h1/c=3900/64=61層。第一內(nèi)層所需磚數(shù)為：。、爐腰和爐身下部的爐襯設(shè)計(jì)爐腹部位內(nèi)襯破損機(jī)理：爐腹距風(fēng)口最近，受強(qiáng)烈熱作用力，不僅爐襯內(nèi)表面溫度高，而且由溫度波動(dòng)引起的熱沖擊，或稱熱震破壞力很大；由于爐腹傾斜，受料柱壓力和崩料、坐料時(shí)沖擊力的影響；承受由上部落入爐缸的渣鐵水和高速向上運(yùn)動(dòng)的高溫煤氣的沖刷，化學(xué)侵蝕和氧化作用。（1）砌筑方式：由于開爐后爐腹部位的砌磚很快被侵蝕掉，靠渣皮工作，一般砌一層高鋁磚或黏土磚，厚度為345mm左右，爐腰有3種結(jié)構(gòu)，采用薄壁式爐腰，爐身砌磚厚度通常為690～805mm（選取690mm）用鑲磚冷卻壁冷卻爐腹、爐腰及爐身下部，砌磚緊靠冷卻壁，縫隙填濃泥漿。（2）選用的高鋁磚型號(hào)：（3）爐腹高度：h2=3400mm 厚度為345mm α=80176。第四層為（87+151）塊磚；……同理：第45層為（87+164）塊； 第46層為（87+165）塊；即楔形磚總數(shù)為：。爐腰、爐身下部內(nèi)襯破損機(jī)理：高溫煤氣沖刷和熱沖擊；堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕；初渣氧化亞鐵、氧化錳的侵蝕，爐腰部比爐腹的更高。取h3=2000mm ，D=11700mm，且采用薄壁式爐腰，厚度為345mm。爐身上部砌磚與爐殼間隙為100～150mm，填以水渣石棉隔熱材料。總層數(shù)。直形磚總塊數(shù)：。 高爐冷卻設(shè)備 冷卻設(shè)備的作用高爐冷卻設(shè)備是高爐爐體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)爐體壽命可起到如下作用： 爐喉鋼磚1—爐喉鋼磚；2—鋼軌形吊掛；3—爐殼保護(hù)爐殼。對(duì)耐火材料的冷卻和支撐。當(dāng)耐火材料大部分侵蝕后，能靠冷卻設(shè)備上的渣皮繼續(xù)維持高爐生產(chǎn)。水的軟化主要是將鈉離子經(jīng)過離子交換劑與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行交換，而水中其它的陰離子沒有改變，軟化后水中的堿度未發(fā)生變化，而水中含鹽量比原來略有增加。其優(yōu)點(diǎn)是：冷卻壁安裝在爐殼內(nèi)部，爐殼不開口，所以密封性好；由于均布于爐襯之外，所以冷卻均勻，侵蝕后爐襯內(nèi)壁光滑。冷卻模塊將爐身部位的爐殼沿徑向分成數(shù)塊，塊數(shù)取決于爐前的起重能力。通過爐頂托圈吊裝與爐腰鋼甲對(duì)接，經(jīng)兩面焊接后即形成新爐身。⑵明顯降低爐身造價(jià)。⑶縮短大修時(shí)間，大型模塊的制造可在停爐前預(yù)先進(jìn)行，停爐后只進(jìn)行吊裝、焊接、澆注對(duì)接縫等，相當(dāng)于在高爐上整體組裝爐身，大大縮短大修工期。爐底冷卻本設(shè)計(jì)高爐爐缸直徑較大，周圍徑向冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部位的熱量散發(fā)出去，如不進(jìn)行冷卻則爐體底部侵蝕嚴(yán)重，因此，高爐爐底中心部位要冷卻。水冷爐底結(jié)構(gòu)應(yīng)保證切斷給水后，可排出管內(nèi)積水，工作時(shí)排水口要高于水冷管水平面，保證管內(nèi)充滿水。軟水由循環(huán)泵送往冷卻設(shè)備，冷卻設(shè)備排出的冷卻水經(jīng)膨脹罐送往空氣冷卻器，經(jīng)空氣冷卻器散發(fā)于大氣中，然后再經(jīng)循環(huán)泵送往冷卻設(shè)備。膨脹罐具有補(bǔ)償由于溫度的變化和水的泄露而引起的系統(tǒng)冷卻水體積的變化，穩(wěn)定冷卻系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且通過罐內(nèi)水位的變化，判斷系統(tǒng)泄露情況和合理補(bǔ)充軟水。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)有：工作穩(wěn)定可靠：由于冷卻系統(tǒng)內(nèi)具有一定的壓力，所以冷卻介質(zhì)具有較大的欠冷度。它使用的冷卻介質(zhì)是軟（純）水，是經(jīng)過化學(xué)處理即除去水中硬度和部分鹽類的水。節(jié)水。電能耗量低。 高爐送風(fēng)管路高爐送風(fēng)管路由熱風(fēng)總管、熱風(fēng)圍管、與各風(fēng)口相連的送風(fēng)支管（包括直吹管）及風(fēng)口（包括風(fēng)口中套、風(fēng)口大套）等組成[3]。熱風(fēng)總管和熱風(fēng)圍管都由鋼板焊成，管中由耐火材料筑成的內(nèi)襯。 本計(jì)算取30m/s 送風(fēng)支管送風(fēng)支管的作用是將熱風(fēng)圍管供來的熱風(fēng)通過風(fēng)口送入高爐爐缸，還可通過它向高爐噴吹燃料。送風(fēng)支管由送風(fēng)支管本體、送風(fēng)支管張緊裝置、送風(fēng)支管附件等組成。熱風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)圍管、彎管傳到直吹管，通過風(fēng)口進(jìn)入高爐爐缸。 直吹管結(jié)構(gòu)圖1—端頭；2—管體；3—噴吹管；4—冷卻水管；5—法蘭 風(fēng)口裝置風(fēng)口風(fēng)口也稱風(fēng)口小套或風(fēng)口三套，是送風(fēng)管路最前端的一個(gè)部件。風(fēng)口與風(fēng)口中套、風(fēng)口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其他部件，形成高爐的風(fēng)口設(shè)備。風(fēng)口大套風(fēng)口導(dǎo)套的功能是支撐風(fēng)口中套與小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。風(fēng)口導(dǎo)套為鑄鋼件。高爐鋼結(jié)構(gòu)是保證高爐正常生產(chǎn)的重要設(shè)施。其特點(diǎn)是由4根支柱連接成框架，而框架是一個(gè)與高爐本體不相連接的獨(dú)立結(jié)構(gòu)。因此爐頂框架的重量、煤氣上升管的重量、各層平臺(tái)及水管重量，完全由大框架直接傳給基礎(chǔ)。 高爐本體鋼結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)由于取消了爐缸支柱，框架離開高爐一定距離，所以風(fēng)口平臺(tái)寬敞，爐前操作方便，還有利于大修時(shí)高爐容積的擴(kuò)大。爐殼的主要作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌磚的牢固性、承受爐內(nèi)壓力和起到爐體密封作用，因此爐殼必須具有一定強(qiáng)度。 爐體框架爐體框架由四根支柱組成，上至爐頂平臺(tái)，下至高爐基礎(chǔ)，與高爐中心成對(duì)稱布置，在風(fēng)口平臺(tái)以上部分用鋼結(jié)構(gòu)。保證支柱與熱風(fēng)圍管的250mm間距。它的上端與爐腰支圈連接，下端則伸到高爐基座的坐圈上。支柱外傾斜角6176。支柱的數(shù)目為12個(gè)（風(fēng)口數(shù)目的一半），并且均勻地分布在爐缸周圍，其位置不能影響風(fēng)口、鐵口、渣口的操作，其強(qiáng)度則應(yīng)考慮到個(gè)別支柱損壞時(shí)，其它相鄰支柱仍能承擔(dān)全部負(fù)荷。爐身支柱的作用是支撐爐頂框架及爐頂平臺(tái)上的載荷、爐身部分的平臺(tái)走梯、給排水管道等。： 爐腰支圈支柱坐圈是為了使支柱作用于爐基上的力比較均勻。 高爐基礎(chǔ)高爐基礎(chǔ)是高爐下部的承重結(jié)構(gòu)，它的作