【正文】 1kgP 吸熱 QP分 =% 1000 = 因此氧化物分解吸熱 Q 氧分 =QFe分 + 分MnQ + 分2SiOQ+ QP分 =++ + = （ 2） 脫硫吸熱 設(shè)燒結(jié)礦中 S以 FeS 存在，脫出 1kgS 吸熱 Q 脫 S=GS渣 = = kJ （ 3）碳酸鹽分解吸熱 2COCaOV ?=% 2COMgOV ?=% 所以 Q 碳酸分 = 44/ 4048+ 44/ 2489 = 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 其中， CaCO3和 MgCO3分解每產(chǎn)生 1kgCO2吸收的熱量分別為 4048kJ和 2489kJ （ 4） 水分解吸熱 分OHQ2 =V風(fēng) 18/ = 18/ = （ 5） 鐵水帶走的熱量 鐵水帶走的熱量為 Q 鐵水 =1000 =1259850kJ （ 6） 爐渣帶走的熱量 爐渣帶走的熱量為 Q 渣 = = （ 7） 煤粉分解吸熱 煤粉分解吸熱 1048kJ/kg Q 煤粉 =160 1048 =167680kJ （ 8） 爐頂煤氣帶走的熱量 200℃以下煤氣各種氣體的比熱容見表如下 表 211煤氣中各氣體的比熱容 組分 N2 CO2 CO H2 CH4 H2O 比熱容 kJ/m3 干煤氣帶走的熱量 Q 干 煤 氣 = （ + + + + ） 200 = 煤氣中水帶走的熱量 煤氣）(2OHQ = (200100) 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 20 = 故 Q 煤氣 =Q 干煤氣 + 煤氣）(2OHQ=+= （ 9） 爐塵帶走的 熱量 爐塵比熱容為 Q 爐塵 =G 塵 200=18 200 =18 200=18 200 = 則 Q 出 =Q 氧分 +Q 脫 S+Q 碳酸分 + 分OHQ2+Q 鐵水 +Q 渣 +Q 煤粉 +Q 煤氣 +Q 爐塵 +Q 噴 =++++1259850++167680+ ++167680 = 由上可得：冷卻及爐殼散熱熱損失 Q 損 =Q 收 Q 出 == 編制熱量平衡表 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，列出熱量平衡表，見表 211 表 212 熱量平衡表 熱收入 熱量 /kJ 百分?jǐn)?shù) % 熱支出 熱量 /kJ 百分?jǐn)?shù) % 碳素氧化放熱 氧化物分解吸熱 熱風(fēng)帶入熱量 脫 S 吸熱 氫氣氧化放熱 水分解吸熱 甲烷生成熱 鐵水物理熱 1259850 爐料物理熱 爐渣物理熱 煤氣物理熱 噴吹物分解熱 167680 爐塵物理熱 碳酸鹽分解吸熱 冷卻及熱損 總計(jì) 100 總計(jì) 100 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 熱利用系數(shù) KT=總熱量收入 （煤氣帶走的熱 +熱損失） =100%（ %+%） =% 碳利用系數(shù) KC= %1 0 0?燒放熱除進(jìn)入鐵中的碳全部燃 碳素氧化放熱 = 3 4 3 6%% 0 0 0% 6 0% 5 0( 2 6 6 0 1 5 ???????? ） =% 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 第三節(jié) 高爐本體設(shè)計(jì) 綜合冶煉強(qiáng)度： 。 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(jì)為大型高爐，結(jié)果在允許值范圍內(nèi)，故校核無(wú)誤。 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 取 e=， C=，γ =，則渣口高度 hZ=2dePr ?= 5 0 7 ??? ?= 取風(fēng)口、渣口中心線的高度差為 a=，安裝風(fēng)口的結(jié)構(gòu)尺寸 b=，則爐缸高度為 h1=hz+a+b=++= (3)死鐵層厚度 取 h0= （ 4） 爐腰直徑 D、爐腹角α、爐腹高度 h2和 HU 選取 D/d=，則 D= = 選α =81176。，則 爐腹高度 h2=21 （ Dd） tanα =21 （ ） tan81176。 = 校核α：α =tan1 dh2 2D? = tan1 ? =81176。 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。 30′ h4= 2d1?D tanβ 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 = 2 ? tan83176。 30′ = 因此 h3=HU( h1+ h2+ h4+ h5) =（ +++） = (7)校核爐容 V1=4? d2 h1= V2=12? h2(D2＋ D d＋ d2)= m3 V3=4? D2 h3= m3 V4=12? h4(D2＋ D d1＋ d12)= m3 V5=4? d12 h5= m3 VU’ =V1＋ V2＋ V3+V4＋ V5= m3 誤差： % ?? =% 符合要求 表 32爐型設(shè)計(jì)尺寸 名稱 單位 設(shè)計(jì)值 名稱 單位 設(shè)計(jì)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。 81176。 hz mm 17600 β 176。 83176。 30′ hf mm 3060 安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 、鐵口設(shè)計(jì) 1．風(fēng)口設(shè)計(jì) （ 1）風(fēng)口數(shù) n 及風(fēng)口直徑的計(jì)算 n=2（ n+2） =2（ +2） =25 個(gè)，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。風(fēng)口裝置由風(fēng)口大套、二套和 小套組成。風(fēng)口大套一般用鑄鐵或鑄銅制成 ，內(nèi)有蛇形無(wú)縫鋼管通水冷卻，用法蘭盤與爐殼聯(lián)結(jié)。高壓高爐的風(fēng)口大套與爐殼焊接。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)口二套靠固定在爐殼上的壓板壓緊，小套由直吹管壓緊。風(fēng)口三個(gè)水套之間均以摩擦接觸壓緊固定。因此，接觸面必須精加工，以避免漏氣。 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(lái)確 定。有些為了滿足高爐操作的需要，也有設(shè)計(jì)成向下傾斜的或橢圓形的風(fēng)口小套通風(fēng)道。 直吹管的端頭與風(fēng)口密合裝配在一起。風(fēng)口裝置不僅要求密封性好、耐高溫和隔熱， 而且要求拆換風(fēng)口水套方便、迅速，避免影響高爐操作 風(fēng)口的破損機(jī)理 ：風(fēng)口破損主要是因?yàn)樵?、鐵對(duì)風(fēng)口的熔蝕作用，其次是風(fēng)口被磨損和龜裂破壞。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)。 為了提高風(fēng)口使用壽命 ，提出如下措施： 提高材質(zhì)。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(duì)風(fēng)口的熔蝕作用。 使用貫流式風(fēng)口。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。而冷卻水到了后端時(shí)，由于水道截面積增大、水速減慢、水溫升高、熱交換減弱，從而減弱了由于風(fēng)口冷卻使風(fēng)溫降低的作用。 提高冷卻水質(zhì)量和增加水速。使用純水密閉冷卻，不產(chǎn)生水垢，保證了風(fēng)口壁良好的導(dǎo)熱能力。風(fēng)口壓力提高到 — 14m/s 以上。這些都大大改善了風(fēng)口的傳熱效果 加強(qiáng)風(fēng)口監(jiān)測(cè)。在風(fēng)口前端安徽工業(yè)大學(xué) 煉鐵畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 焊接熱電偶，以監(jiān)測(cè)風(fēng)口溫度。在每個(gè)風(fēng)口進(jìn)出水管上各安 裝一個(gè)雙管式電磁流量計(jì)，當(dāng)排水量低于設(shè)定值的下限時(shí)，立即報(bào)警，保證了風(fēng)口安全工作。 近年來(lái)國(guó)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(gè)水套，使風(fēng)口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和減輕重量。本設(shè)計(jì)也采用這種形式：風(fēng)口小套及二套用 青 銅 鑄 件 ， 其 成 分 為 銅 % 、錫 % 、鐵 % 鑄 件 壁 厚 為 圖 31 風(fēng)口套 圖 32 鐵口套 8~10mm，其結(jié)構(gòu)如圖（ 31）所示。 2．鐵口設(shè)計(jì) 鐵 口裝置主要是指鐵口套。鐵口套的作用是保護(hù)鐵口處的爐殼。鐵口套一般用鑄鋼制成，并與爐殼鉚接或焊接。考慮不使應(yīng)力集中，鐵口套的形狀一般做成橢圓形，或四角大圓弧半徑的方形。 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(lái)看，大致為每天出鐵 3000 噸以下的設(shè)置鐵口一個(gè)； 3000~5000 噸的設(shè)置鐵口兩個(gè)； 5000~8000 噸設(shè)置三個(gè)鐵口；本設(shè)計(jì)高爐日出鐵量 5070 噸，所以取三個(gè)鐵口。 鐵口套與爐殼采用鉚接，鐵口套采用橢圓形鑄件，材質(zhì)為 ZG25，其結(jié)構(gòu)如圖（ 32）所示。 內(nèi)襯主要是直接抵抗冶煉過(guò)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(jì)說(shuō)明書 27 金屬結(jié)構(gòu)，減少熱損。爐襯質(zhì)量的好壞與砌筑的狀況直接影響高爐的壽命。內(nèi)襯設(shè)計(jì)的原則有： （ 1）利用冶煉本身的特點(diǎn)、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(zhǎng)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。 （ 3）考慮可能有的侵蝕程度，使被侵蝕的內(nèi)襯所形成的爐型合理。 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。爐缸、爐底是高爐重要部分，被侵蝕破壞程度是決定高爐大修的關(guān)鍵。 爐底設(shè)計(jì) 爐底采用 碳 磚， 為了防止碳磚在烘爐和開爐時(shí)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(shí)防止磚襯膨脹產(chǎn)生對(duì)爐殼的推力 ,避免爐殼開裂而泄漏煤氣 . 本設(shè)計(jì)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。陶瓷杯下鋪 8 層碳磚，每層 400mm。 碳磚砌筑在水 冷管的炭搗層上。 其厚度計(jì)算如下： 1）鐵口中心線到侵蝕最深處： S1=（ T0－ T1） λ/q 其中： T0為鐵口中心線鐵水溫度： 1490℃ T1鐵水凝固溫度： 1150℃ λ 為鐵水導(dǎo)熱系數(shù)： h℃ q為陸地中心通過(guò)死鐵層的垂直熱流強(qiáng)度： 8199KJ/m3 h 所以： S1=（ 14901150） 2）剩余厚度： S2=K d 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(jì)說(shuō)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。 爐缸設(shè)計(jì) 爐缸工作條件與爐底相似，而且裝有鐵口、風(fēng)口。每天有大量的鐵水流過(guò)鐵口 ，開堵鐵口有劇烈的溫度波動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)。風(fēng)口前邊 是燃燒帶，為高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。 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。 爐缸炭磚砌筑以薄縫相連，上下層炭磚的磚縫均砌筑在中間。風(fēng)口、渣口和鐵口采用異型炭磚砌筑。砌體與冷卻壁之間留有 100～ 150mm 縫隙，本設(shè)計(jì)為 150mm ，其中填以炭質(zhì)填料。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(zhǎng)度一般大于（ 400+40） ＝ 15