毕业设计说明书

学 号： 2006600

河北理工大学成人教育

毕业论文（设计说明书）

论文题目：学 院：专 业：班 级：姓 名：指导教师：

河北理工大学继续教育学院

于秉芳（教授）

200 年 月 日

河北理工大学成人教育毕业论文（设计说明书）

学 院：专 业：班 级：姓 名：指导教师：

设计题目：

河北理工大学继续教育学院

于秉芳（教授）

200 年 月 日

河北理工大学成人教育 毕业设计（论文）任务书

学院 设计（论文）题目 学生姓名 指导教师 主要研究目标和 研究内容 说明书 （论文） 的要求 图纸的 要求 进度安排 设计的基础数据和主要参考文献 指导教师签字: 系主任签字: 3

河北理工大学成人教育 毕业设计（论文）进程表

学 院 设计（论文）题目 时 间 工 作 内 容 完 成 情 况 姓 名 合作者 本人完成部分 论文 （说明书） 图纸 万字

指导教师签字：

4

毕 业 设 计 评 定 书 -

指导教师对设计的评语：

成 绩：

指 导 教 师: 200 年 月 日

5

毕 业 设 计 评 定 书 -

评议人对设计的评语及评定的成绩：

成 绩：

评议人：

200 年 月 日

6

毕 业 设 计 评 定 书 -

一、 设计题目：

二、 设计组成： 图形 张， 说明书 页 三、 答辩（评议）小组需要设计人答辩的问题：

答辩成绩:

四、答辩（评议）小组对设计的评语和总评成绩

总评成绩： 答辩（评议）小组负责人: 职务: 200

工作单位: 年 月 日

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目 录

摘 要 ............................................................................................................................ 1 引 言 ............................................................................................................................ 2 1绪论 ............................................................................................................................. 4 1.1概述 ..................................................................................................................... 4 1.2 高炉生产主要经济技术指标 ............................................................................ 4 1.3高炉冶炼现状及发展 ......................................................................................... 6 1.4本设计采用的新技术 ......................................................................................... 7 1.5 高炉辅助设计和生产流程图 ............................................................................ 8 2高炉本体设计 ............................................................................................................. 9 2.1. 总述 .................................................................................................................. 9 2.2 确定年工作日：347天 ..................................................................................... 9 2.3 定容积： ............................................................................................................ 9 2.4 炉缸尺寸 ............................................................................................................ 9 2.5 死铁层厚度 ...................................................................................................... 10 2.6 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度 ......................................................................... 10 2.7 炉喉直径 炉喉高度 ....................................................................................... 11 2.8 炉身角 炉身高度 炉腰高度 ........................................................................... 11 2.9 校核炉容 .......................................................................................................... 11 3 厂址选择 .................................................................................................................. 13 3.1考虑因素 ........................................................................................................... 13 3.2 要求 .............................................................................................................. 13 4 供料系统 ................................................................................................................ 15 4.1 焦矿槽容积的确定 .......................................................................................... 15 4.1.1贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定 ....................................... 15 4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定 ........................................................ 16

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4.2 槽上、槽下设备及参数的确定 ...................................................................... 16 4.2.1槽上设备 ................................................................................................... 16 4.2.2槽下设备及参数选择 ............................................................................... 17 4.3皮带上料机能力的确定 ................................................................................ 17

?—物料堆比重，1.6 t/m3 ............................................................................. 18 4.4 高炉槽下上料系统的设计与改进 .............................................................. 18 5 送风系统 .................................................................................................................. 21

5.1.1 高炉入炉风量 .......................................................................................... 21 5.1.2 鼓风机风量 ................................................................................................ 21 5.1.3高炉鼓风压力 ........................................................................................... 22 5.1.4 鼓风机的选择 .......................................................................................... 22 5.2.1 热风炉座数的确定 .................................................................................. 23 5.2.2 热风炉工艺布置 ...................................................................................... 23 5.2.3 热风炉型式的确定 .................................................................................. 23 5.2.4 热风炉主要尺寸的计算 .......................................................................... 23 5.2.5 热风炉设备 .............................................................................................. 26 5.2.6 热风炉管道及阀门 .................................................................................. 26 6 渣铁处理系统 .......................................................................................................... 30 6.1 风口平台及出铁场 .......................................................................................... 30 6.2炉渣处理设备 ................................................................................................... 30 6.3铁水处理设备 ................................................................................................... 34 6.3.1 铁水罐车 .................................................................................................. 34 6.3.2 铸铁机 ...................................................................................................... 34 6.3.3 铁水炉外脱硫设备 .................................................................................. 34 6.4 铁沟流咀布置 ................................................................................................ 35 6.4.1 渣铁沟的设计 .......................................................................................... 35 6.4.2 流咀的设计 ............................................................................................ 35 6.5炉前设备的选择 ............................................................................................... 36 6.5.1 开铁口机 ................................................................................................ 36 6.5.2 堵铁口泥炮 .............................................................................................. 36 6.5.3 堵渣机 ...................................................................................................... 36

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6.5.4 换风口机 .................................................................................................. 36 6.5.5 炉前吊车 .................................................................................................. 37 7 煤气除尘系统设计 .................................................................................................. 38 7.1 荒煤气管道 ...................................................................................................... 38 7.1.1 导出管 ...................................................................................................... 38 7.1.2 上升管 ...................................................................................................... 38 7.1.2 下降管 ...................................................................................................... 39 7.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定 ...................................................... 39 7.2.1 粗除尘装置 .............................................................................................. 39 7.2.2 半精细除尘装置 ...................................................................................... 40 7.2.3 精细除尘装置 .......................................................................................... 41 7.2.4 布袋除尘器 .............................................................................................. 41 7.2.5 附属设备 .................................................................................................. 43 7.2.6 布袋除尘器目前要解决的问题 .............................................................. 44 8 喷吹燃料系统 .......................................................................................................... 45 8.1 煤粉喷吹系统 .................................................................................................. 45 8.2喷煤应注意的问题 ........................................................................................... 47 8.3喷吹工艺流程 ................................................................................................... 48 8.4高炉喷吹废塑料的现状与前景 ....................................................................... 48 8.4.1. 我国高炉喷吹废塑料存在的问题 ........................................................ 48 8.4.2. 前景 ........................................................................................................ 49 9 炉顶设备 .................................................................................................................. 50 9.1 炉顶基本结构： .............................................................................................. 50 9.2 布料方式 .......................................................................................................... 51 10 冷却设备选择、风口及铁口设计 ........................................................................ 53 10.1炉底冷却型式选择 ......................................................................................... 53 10.2 高炉各部位冷却设备的选择 ........................................................................ 53 10.2.1 炉缸和炉底部位冷却设备选择 ............................................................ 53 10.2.2 炉腹、炉腰和炉身 ................................................................................ 54

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10.2.3炉顶 ......................................................................................................... 54 10.3 高炉供水量、水压的确定 ............................................................................ 54 10.3.1 供水量 .................................................................................................... 54 10.3.2 供水水压 ................................................................................................ 55 10.4 风口数目及直径 ............................................................................................ 56 10.5 铁口 ................................................................................................................ 56 10.6 炉壳及钢结构确定 ........................................................................................ 57 10.6.2炉壳 ......................................................................................................... 58 11 基础与内衬 ............................................................................................................ 59 11.1高炉炉基的形状及材质 ................................................................................. 59 11.1.1对高炉基础的要求 ................................................................................. 59 11.1.2 高炉基础的形状、尺寸、材质结构 ...................................................... 59 11.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑 ................................................ 61 11.2.1炉底 ......................................................................................................... 61 11.2.2 炉缸 ........................................................................................................ 62 11.2.3 炉腹 ...................................................................................................... 62 11.2.4 炉腰 ...................................................................................................... 63 11.2.5 炉身 ...................................................................................................... 63 11.2.6 炉喉 ........................................................................................................ 63 12 炼铁车间平面布置 ................................................................................................ 64 12.1 车间平面布置原则 ........................................................................................ 64 12.2 车间平面布置形式 ........................................................................................ 64 结 论 .......................................................................................................................... 65 参考文献 ...................................................................................................................... 67 致 谢 .......................................................................................................................... 68

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摘 要

本设计要求建年产量为120万吨生铁的高炉车间。高炉车间的七大系统：即高炉本体系统、上料系统、渣铁处理系统、喷吹系统、送风系统、除尘系统和冷却系统都做了较为详细的叙述。并且对厂址选择和车间布置也做了总体设计。本设计的主要内容还包括设备类型、尺寸计算和生产能力计算。

高炉炼铁是获得生铁的主要手段，是钢铁冶金过程中最重要的环节之一，在国民经济建设中起着举足轻重的作用。高炉是炼铁的主要设备，本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，在预设计建造一座年产生铁120万吨的高炉炼铁车间，本设计说明书详细的对其进行了高炉设计，其中包括绪论、工艺计算（包括配料计算、物料平衡和热平衡）、高炉炉型设计、高炉各部位炉衬的选择、炉体冷却设备的选择、风口及出铁场的设计、原料系统、送风系统、炉顶设备、煤气处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系统和炼铁车间的布置等。设计的同时还结合国内外相同炉容高炉的一些先进的生产操作经验和相关的数据，力争使该设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化，以期达到最佳的生产效益。

关键词: 高炉炼铁设计；喷吹；送风；煤气处理；渣铁处理

1

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引 言

21世纪是一个信息时代，在人们的日常生活、生产、科技、教育、文化、卫生等方面都有了突飞猛进的飞速发展。网络为人们开拓了一个没有地域限制的交际空间，提供了一个自由、开放、轻松、平等的交际环境，创造了一个虚拟而实在的网络时代。我们处在一个精神、物质、政治三个文明昌盛的年代，我们需要生产出来我们衣食住行的必需品，满足人们日益增长物质和文化的需求，发展我们的生产力，提高我们的综合国力，提高广大人民的生活水平。而其中钢铁材料作为社会发展和人民生活的重要物质仍是必不可少的。

我国自1996年粗钢产量突破1亿t以来，连续稳居第一钢国的位置。2001年我国产钢量14892.72万t。由于市场需求的拉动，炼钢能力的发展，2001年我国生铁产量14540.96万t。虽然多年来我国生铁产量居世界第一位，但是我们应该看到与世界先进国家的差距。目前，我国正在生产的高炉有三千三百多座。近年来，由于生铁铁水供不应求，价格上涨，一些本应该淘汰的100m3容积以下的小高炉，又开始生产。应当承认，小高炉的发展现状，一定程度上阻碍了我国高炉大型化的发展。

在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简单的概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目前的我国的实际情况来看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。高炉大型化，有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污染点，污染容易集中管理，有利于环保。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。

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根据原燃料条件和钢厂工艺以及环境条件下，设计年产120万吨的炼铁车间。

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1绪论

1.1概述

钢铁是重要的金属材料之一，被广泛应用于各个领域，钢铁生产水平是一个国家发展程度的标志。现代任何国家是否发达的主要标志是其工业化及自动化的水平，及工业生产在国民经济中所占的比重以及工业的机械化、自动化程度。而劳动生产率是衡量工业化水平极为重要的标志之一。为达到较高的劳动生产率需要大量的机械设备。钢铁工业为制造各种机械设备提供最基本的材料，属于基础材料工业的范畴。钢铁还可以直接为人民的日常生活服务，如为运输业、建筑业及民用品提供基本材料。故在一定意义上说，一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。到目前为止还看不出，有任何其他材料在可预见的将来，能代替钢铁现有的地位。

一座年产120万吨炼钢铁水的炼铁厂车间的设计首先要进行厂址选择，根据唐山地区的原燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件，设计年产120万吨的炼铁车间对于唐山地区的许多钢铁厂都具有比较好的借鉴作用。因此，本设计的深度和广度都比较适宜，工作量比较大。本人查阅的炼铁设计的相关文献，设计思路比较清晰，设计结果对实际生产具有比较好的指导作用。

1.2 高炉生产主要经济技术指标

衡量高炉炼铁生产技术水平和经济效果的技术经济指标，主要有：

（1）高炉有效容积利用系数（ηv）。高炉有效容积利用系数是指每昼夜、每1 m3

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高炉有效容积的生铁产量，即高炉每昼夜的生铁产量P与高炉有效容积V有之比： ηv=

P V有ηv是高炉冶炼的一个重要指标，ηv愈大，高炉生产率愈高，目前，一般大型高炉超过2.0t/(m3?d),一些先进高炉可达2.2~2.3 t/(m3?d)。小型高炉的η高,100~300 m3高炉的利用系数为2.8~3.2 t/(m3?d)。

（2）焦比（K）。焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦碳量，即每昼夜焦碳消耗量Qk与每昼夜生铁产量P之比 K=

Qk Pv

更

焦碳的消耗量约占生铁成本的30％～40％，欲降低生铁成本必须力求降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切相关，一般情况下焦比为450～500Kg/t,喷吹煤粉可以有效地降低焦比。

（3）煤比（Y）。冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为Qy时，则：

Y=

QY P喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同，但气体燃料应以体积（m3）计算。 单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置换比为0.7～0.9。

（4）冶炼强度（I）。冶炼强度是每昼夜 、每1m3高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量Qk与有效容积V有的比值：

I=

QK V有5

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冶炼强度表示高炉的作业强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产率越大，当前国内外大型高炉一般为1.05左右。

（5）生铁合格率。化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指针。

（6）生铁成本。生产1t合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和，单位为元/t。

（7）休风率。休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。休风率反映高炉设备维护的水平。先进高炉休风率小于1％。实践证明，休风率降低1％，产量可提高2％。

（8）高炉一代寿命。高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为10～15年。 判断高炉一代寿命结束的准则主要是高炉生产的经济性和安全性。如果高炉的破损程度已使生产陷入效率低、质量差、成本高、故障多、安全差的境地，就应该考虑停炉大修或改建。衡量高炉炉龄的指标有两条，一是高炉的炉龄，二是一代炉龄内单位容积的产铁量。

1.3高炉冶炼现状及发展

（1）炉容大型化及其空间尺寸的横向发展：

（2）精料：精料是改善高炉冶炼的基础，近代高炉冶炼必须将精料列为头等重要措施,精料包括提高入炉况品味，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒。

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（3）提高鼓风温度：提高鼓风温度可以大幅度降低焦比，特别是在鼓风温度比较低时效果更为显著。

(4)高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气热能及化学能利用，有利于高压操作，为强化冶炼创造条件。

（5）富养大喷吹：从60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技术，取代部分焦炭。喷吹得燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与国家和地区的资源条件有关。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟煤和烟煤）为主。

（6）电子计算机的应用：60年代起高炉开始以用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。

高炉冶炼计算机控制的最终目标是实现总体全部自动化控制，但由于目前冶炼技术水平，还难于实现这一目标。

1.4本设计采用的新技术

⑴ 无钟炉顶和皮带上料，旋转溜槽布料可实现多种布料方式。 ⑵ 热风炉炉顶采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度升高。 ⑶ 炉前水渣处理采用过滤法水淬渣。 ⑷ 炉体冷却采用软水闭路循环系统。 ⑸ 余热回收和余压发电。 ⑹ 采用喷煤技术。

⑺ 采用计算机自动监控系统，对各生产环节进行监控

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1.5 高炉辅助设计和生产流程图

高炉及辅助设备如下：①高炉本体 ②上料系统 ③送风系统 ④煤气除尘系统 ⑤渣铁处理系统 ⑥喷吹燃料系统。

流程图如下：

原料（烧结矿、焦碳、球团矿）→上料系统 ↓

喷煤系统 → 高炉 ← 热风炉 ← 机 ↙ ↓ ↘ ↑ 炉渣 生铁 煤气 ←←

↙ ↓ ↘ ↙ ↘ ↓ ↑

水渣 渣棉 干渣 铸钢 铸造 除尘 → 净煤气 →厂 ↙ ↓ ↘ ↓ ↓ ↓

水泥材料 绝热材料 建筑铺路材料 热装铸钢 铸造机 炉尘 →烧结

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鼓风燃气 河北理工大学成人教育毕业设计说明书

2高炉本体设计

2.1. 总述

高炉包括基础、钢结构、炉衬、冷却设备以及高炉炉型设计等。高炉的大小以高炉有效容积表示，高炉有效容积和高炉座数表明高炉车间的规模，高炉炉型设计是高炉本题设计的基础。近代高炉炉型向着大型横向发展，目前，世界高炉有效容积最大的是5580m3 ，高径比2.0左右。高炉本体结构设计的先进、合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条件，也是高炉辅助系统设计和造型的依据。

[9]

[8]

2.2 确定年工作日：347天

120?104日产量 P总==3458.2t

3472.3 定容积：

选定高炉座数为2座，利用系数为: η

ν =2.0t/（m

3

·d）

每座高炉日产量： P= 每座高炉容积 ： Vu=

PP总3458.2==1729.1t

22?V =

1729.1=864.6m3 2.02.4 炉缸尺寸

1. 炉缸直径

选定冶炼强度 I=0.95t（m3d）;燃烧强度i燃=1.05 t（㎡·h），

9

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则: d=0.23·

IVu0.95?864.6=0.23·=6.43m 取d=6.4m i燃1.05 校核

Vu864.6 ==26.88 合理 ?A?6.4242. 炉缸高度

1) 渣口高度hz=1.27?b?Nc?铁d2=1.27?1729.1?1.2=1.647m 20.55?10?7.1?6.4取hz =1.7m

2) 风口高度 hf=

hz1.7==3.03m 取hf=3.0m k0.563) 风口数目 n=2×(d+2)=2×(6.4+2)=16.8 取n=18个 4) 风口结构尺寸 选取 a=0.5m 则: 5) 炉缸高度 h1=hf+a=3.0+0.5=3.5m

2.5 死铁层厚度

选取 h0=1.5m

2.6 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度

D=1.10 d选取

则 D=1.09×6.4=7.04 取D=7m 选取α=80°30′ 则 h2=

D?d7?6.4tan? =tan80°30′=1.76m 取h2=1.7m 22 10

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校核 α=

2h22?1.7 ==5.67 α=8002813311 7?6.4D?d2.7 炉喉直径 炉喉高度

d1=0.64 D选取

则 d1=0.64×7=4.48 取d1= 4.5m 选取 h5=2.0m

2.8 炉身角 炉身高度 炉腰高度

选取 β=84°0′ 则 h4=

D?d17?4.5tan84′=11.89m 取h4=12m tan?=22 校核β tanβ=

2h42?12==9.6 β=8103211611 D?d17?4.5 选取 Hu/D=3.0

则 Hu=3.0×7=21 取Hu=21m h3=Hu-h1-h2-h4-h5=21-3.5-1.7-12-2.0=1.8m

2.9 校核炉容

?41. 炉缸体积: V1=

d2h1 =

?4?6.42?3.5=112.54m

3

2. 炉腹体积: V2=

?12h2(D2?Dd?d2)

=

?12?1.7?(72?7?6.4?6.42)

=59.95m3

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3. 炉腰体积: V3=

?4D2h3=

?4?72?1.8=54.35 m3

24. 炉身体积: V4=

?12h4(D2?Dd1?d1) ?12?(72?7?4.5?4.52)

=

?12=316.36m3

5.炉喉体积：V5 =

?4d12h5 =31.79

? 5 高炉容积：Vu = V1＋V2＋V3＋V4＝112.54+59.95+54.35+316.36+31.79

＝574.99m3

?Vu?Vu574.99?864.6?100%=0.33%<1% ? 误差： ?u＝

864.6Vu

炉型设计合理，符合要求。

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3 厂址选择

3.1考虑因素

确定厂址要做多方案比较,选择最佳者。厂址选择的合理与否,不仅影响建设速度和投资,也影响到投产后的产品成本和经济效益,必须十分慎重。厂址选择应考虑以下因素:

1. 要考虑工业布局,有利于经济合作;

2. 合理利用地形设计工艺流程,简化工艺,减少运输量,节省投资 3. 尽可能接近原料产地及消费地点,以减少原料及产品的运输费用 4. 地质条件要好,地层下不能有有开采价值的矿物,也不能是已开采区 5. 水电资源要丰富,高炉车间要求供水、供电不得间断，供电要双电源； 6. 尽量少占良地；

7.厂址要位于居民区主导风向的下风向或侧风向。

3.2 要求

本设计对厂址选择如下：

1. 冶金工厂的原料和成品运输及水电的消耗量很大，厂址应选在靠近铁路接轨站，并应保证接轨的方便和避免复杂的线路建设工程。应靠近原料、燃料的基地和产品销售的地点。近水源、电源，以缩短运输距离和管线长度，以减少建厂的投资和运营费用。

2. 厂址的面积和外形应能满足生产工艺过程的需要，把所有的建筑物﹑构筑物合理地布置在厂区之内，并应有一定的扩充余地，以供工厂发展之用。

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3. 厂址应位于城市和居民区主导风向的下风向，一般应有1000米以上的距离，并应与其他企业不相干扰。窝风的盆地不宜选择为工厂厂址。

4. 厂址应靠近城市和已有的工厂，以便在生活福利和公用设施上互相协作。 5. 厂址的地势最好是平坦的，厂址的地表应由中心向四周倾斜，以便使地面水能依自然坡度向外畅流，不需要大量的土方工程。

6. 冶金工厂主要的建筑物、构筑物，大多需要较深的基础和地下室，在建筑房屋和构筑物时厂址的土壤不需要复杂的基础工程。地下水位尽可能低于地下建筑和构筑物基础的深度，并无侵蚀性。

7. 厂址不受洪水及大雨的淹没，厂址最低处应该高出河流或海水涨潮的最高水位0.5m。

8. 厂址不应位于矿床或已开采的矿坑、溶洞和土崩的地层上，不应布置在各种有机废物、化学废物、舍弃物的附近。

9. 厂址应有较容易弃渣的低洼地带。

10. 工厂的污水（符合国家环保法规定范围的）应尽量排到城市的下游或取水点的下游。

11. 布置厂址时应充分利用地形，不占或少占农田。

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4 供料系统

各种入炉原料(含焦炭) 均采用带式输送机输送至高炉矿槽，保证了供料系统的连续性和可靠性。槽下取消称量车，采用称量皮带自动配料，保证了上料的准确性和合理性

[10]

。并设置相应的除尘设施, 改善槽下操作环境。

原料系统包括：卸料、堆料、冶炼前的准备（破碎、筛分、混匀），运输到贮矿槽上；按高炉的需要配料、称量；装入料车或上料皮带，经过炉顶装料装置装入高炉等

[11]

。

4.1 焦矿槽容积的确定

贮矿槽的容积大约能贮存12～18小时的矿石 ，6～8小时的焦炭。据此设

定贮矿槽的容积及焦槽的容积：

V矿槽?1.6Vu?1.6?4803?7684.8m3 V焦炭?0.7Vu?0.7?4803?3362.1m3

4.1.1贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定

高炉炉后贮矿槽和贮焦槽 是用来接受和贮存炉料的。此外，还应设置一些数目的杂矿槽，以贮存熔剂和洗炉料等。

1. 贮矿槽结构：采用钢—钢筋混凝土混合式结构形式，矿槽周壁用钢筋混凝土浇灌，底壁、支柱和轨道梁用钢板焊成。槽内加衬板，槽底板与水平面夹角50°～ 55°。

15

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2. 本设计选用10个贮矿槽，槽上槽下都采用皮带运输方式。其中烧结矿、球团矿、巴西矿、石灰石的个数分别为4、2、2、2。

单个矿槽的容积为：

V矿=7684.8/10 = 768.48m3 取V矿=768m3 矿槽贮存能力（贮存时间）：7684.8×24/(4803×2.2)= 17.45 小时 3. 矿槽参数

本设计中贮矿槽设置为单排，采用皮带机供料，贮矿槽宽度为10 m。高度为12 m。矿槽总长度决定于车间的长度，后者决定于高炉中心线的距离。单个矿槽长度（采用带式运输机）为5m。

4．副矿槽设计

杂矿槽：75m3×2 块矿槽：100m3×2

4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定

1．本设计中设四个焦槽。每个焦槽容积为：3362.1/4=840.5m3， 焦槽贮存能力（时间）：3362.1×24/(4803×2.2)=7.64小时 2．另备一个100m3碎焦槽。

4.2 槽上、槽下设备及参数的确定

4.2.1槽上设备

目前，槽上设备有料车上料和皮带上料两种，本设计采用皮带上料。

16

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4.2.2槽下设备及参数选择

1. 给料器

槽下设放料闸门，为电动装置，同时也设手动装置。 2. 筛分设备

为改善高炉料柱的透气性，必须筛除粉末。槽下筛分是炉料入炉前的最后一次筛分。将给料机底板换成筛网，可在给料的同时起到筛分的作用。本设计中采用电磁震动筛作为筛分设备。 3. 槽下运输及炉料称量 本设计采用皮带机供料方式。

焦炭称量漏斗：安装在贮焦槽下面，用来称量经筛分的焦炭，之后将焦炭卸入胶带上料机运往高炉炉顶。

矿石称量漏斗：主要安装在贮矿槽下面，用来称量烧结矿、球团矿及生矿石，矿石采用分散筛分分散称量的方法

[12]

。其优点在于：布置操作灵活，备用能力

大，便于维护。称量后的炉料经胶带上料机运往高炉炉顶。

4.3皮带上料机能力的确定

1. 皮带机选择：

选皮带机倾角为12°，采用槽型皮带，皮带速度2m/s，皮带水平投影长度为258m，输送量5000t/h。宽度选择如下：

B=

Q m,

3600KKa??v式中 B—胶带机宽度，m

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Q—胶带输送量，t K—断面系数，K=320

?—输送带速度，取?=2m/s

?—物料堆比重，1.6 t/m3

Ka—倾角系数，Ka=0.92

?—速度系数，?=1.0

代入数据，则:

B=

5000=1.46m 取 B = 1.5 m

3600?320?0.92?1.0?1.6?22. 为保证胶带安全运行，设计时采取了以下措施：胶带机由两个方向驱动，连续运转。设三个电机，两个运转，一个备用；为预防反转，有两个电机做制动用；拉紧胶带用液压缸；为防止炉顶高温，在装料设备上面设有喷水装置，温度超过某一定值时自动喷水。此外还有观察胶带爬行的装置，预防胶带断裂设备和预防停运时偶然启动的设备。

4.4 高炉槽下上料系统的设计与改进

1. 提高槽下地坪标高

本设计在槽下设置配料带式输送机, 并将槽下地坪提高，料坑底部和矿仓底部的标高也相应提高, 改善了操作环境和采光条件, 使设备维护检修方便, 并为实现PLC上料自动化创造了更好的条件。

2. 主卷扬机室座落于矿槽顶部

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受总图布局、场地紧张限制, 在主控楼已无法布置主卷扬机。在经过比较和计算后, 将主卷场机室布置在矿仓顶部端头的位置, 矿仓平台与炉前平台通过走道和梯子连接起来, 方便管理。

3. 焦炭槽下筛分

带式输送机将焦炭送至焦炭槽, 仓下设置焦炭筛, 筛下物用DJ型大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。与普通带式输送机相比, 该设备具有运行稳定, 故障率低, 维修量小, 安装、维护简单, 工艺布置紧凑合理, 总图布局灵活等特点。这项技术的采用克服了碎焦卷扬机故障多, 维修困难等缺点, 运行可靠。既提高了作业率, 又节省场地, 减少工程投资。

4. 槽下上料系统采用PLC 自动称量

早期高炉上料控制系统多采用继电控制，主要存在两大缺陷，一是控制系统复杂；二是工作模式只有手动和机旁两种操作方式，不能实现自动化生产。随着电子技术的发展及普及应用，采用PLC 作为主控制器实现高炉上料系统的自动控制成为技术进步的必然

[13]

。它有效解决了传统继电控制的缺陷，提高高炉上

料系统的稳定性、实全性、可靠性和自动化,为高炉的稳产、高产创造了技术和设备条件。

槽下称量系统和上料系统均采用PLC 自动控制。设计中采用了分散称量、集中校核、自动补偿的方式, 使称量准确、合理。烧结矿、规格矿及熔剂矿通过矿仓闸门、电机振动给料机落入分散称量斗称量, 通过带式输送机输送到中间称量斗复核, 校验后再下到料车, 如有差异, 则通过PLC 微机系统自动补偿。焦炭通

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过焦仓闸门给料, 在槽下经焦炭振动筛筛分后, 合格焦炭进入焦炭称量斗称量, 碎焦则由大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。

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5 送风系统

高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路及管路上的各种阀门等。高炉送风制度是高炉操作的根本制度，是高炉稳定顺行、优质、高产的重要条件。高炉合理送风制度应达到以下要求：炉料正常稳定下降，炉况顺行；初始煤气流达到合理的分布；炉缸活跃且均匀，渣铁物理热充沛，铁水质量合格；有利于炉型和设备的维护。

5.1 高炉鼓风机的选择

高炉鼓风机用来提供燃料所必需的氧气、热空气和焦炭在风口燃烧所生成的煤气，又是在鼓风机提供的风压下才能克服料柱阻力从炉顶排出。

5.1.1 高炉入炉风量

Vu?i?V2684?0.95?2700＝＝4780.88 m3/min

14401440Vu―高炉有效容积；

V0=

V―每１吨干焦消耗标态风量，2700 m3/t i ―高炉冶炼强度，取1.05t／m3dt

V0―标态入炉风量，m/min

5.1.2 鼓风机风量

3

V0'?(1?k)V0 =(1+10﹪)×4780.88=5258.96 m/min

V0―高炉入炉风量，m3/min

V0'―高炉要求的鼓风机出口风量，m/min

21

3

3

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k ―送风系统漏风系数，对大型高炉为10﹪

5.1.3高炉鼓风压力

1. 高炉炉顶压力： Pt＝3.0 ×105 Pa=0.30 MPa

2. 高炉料柱阻力损失： ?PLS＝1.3×105 Pa＝0.13MPa 3. 高炉送风系统阻力损失： ?PFS ＝2×104＝0.02MPa 则:

鼓风机出口风压:P=Pt+ ?PLS+?PFS=0.30+0.13+0.02=0.45 MPa 5.1.4 鼓风机的选择

1. 对鼓风机出口风量的修正 风量修正系数：K＝0.95，

V'实际供风量：V'＝oK3m＝5258.96/0.95=5535.7

min

2. 对风机出口风压的确定 风压修正系数：K'=1.04 出口风压：P' = P3. 风机选择

表10 风机选择系数

风机型号 O—5700--31 风 量 5700m3 =0.45=0.43MPa

1.04K'风 压 转 速 功 率 传动方式 汽动 min 1.6MPa 5550rmin6750KW 22

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此风机为离心式风机，二座高炉装三座，一台备用．

5.2 热风炉

5.2.1 热风炉座数的确定

本设计每座高炉配备四座热风炉。

5.2.2 热风炉工艺布置

本设计的四座热风炉采用一字型排列。

5.2.3 热风炉型式的确定

本设计采用改进型内燃式热风炉。

5.2.4 热风炉主要尺寸的计算

高炉容积为864.6m3，配备四座改进型内燃式热风炉。 1. 确定基本参数

1) 取单位炉容蓄热面积为90m2/m3;

2) 定热风炉钢壳下部内径Ф10000mm,炉壳及拱顶钢板厚度为20mm,

炉底钢板厚度为36mm。

2.确定炉墙结构及热风炉内径 下部：1) 大墙厚：345mm

2) 隔热砖（轻质粘土砖）：113mm 3) 填料层（水渣石棉填料）：60mm

23

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4) 不定型喷涂料：40mm 共计：345+113+60+40=558mm

5) 热风炉内径：d内=10000-558×2=8844mm 燃烧室隔墙结构：

上部：230硅砖+345硅砖+20滑动缝 下部：230高铝砖+345高铝砖+20滑动缝 3. 选燃烧室面积（包括隔墙）

根据经验，选燃烧室面积占热风炉内截面积的28%

1) 热风炉内截面积：S内??4d2内??4?8.8442=61.4m2

2) 燃烧室面积：S燃?S内?28%=61.4×28%=17.19m2 4. 蓄热室截面积

S蓄?S内?S燃=61.4-17.19=44.21m2 5. 选格子砖

选七孔砖，格孔直径为Φ43mm，查表知1m3格子砖受热面积：

f七=38.06 m2/m3 6. 蓄热室蓄热面积

1) 4座热风炉总蓄热面积：864.6×90=241560 m2 2) 1座热风炉蓄热面积：241560÷4=60390 m2 7. 1m高蓄热室蓄热面积

1×44.21×38.06=1682.63 m2 8. 蓄热室高度

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h蓄?1座热风炉蓄热面积60390=35.89 m?1m高蓄热室蓄热面积1682.639. 拱顶高度

采用锥球形拱顶，见图1

热风炉拱脚内径:d拱脚=10000-2×(40+60)

=9800mm

据经验:H拱=0.60d拱脚=0.60×9.8=5.88m

拱脚拱 图1 锥球形拱顶

拱顶由球冠和圆锥台组成，具体尺寸如下：据经验：球冠弦长L1=0.45d拱脚=0.45×9.8=4.41m,球冠圆心角为120°,圆锥斜边与水平夹角为60°。

10. 热风炉全高及高径比 支柱及炉篦高：2.0+0.5=2.5m 燃烧室比蓄热室高：0.4m 大墙比燃烧室高：1.2m

拱顶砖衬：400高铝砖+230轻质高铝砖+113硅藻土砖+40喷涂层=783mm

则：

H全=2.5+0.4+1.2+35.89+5.88+0.783+0.020+0.036=46.709m

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校核：

H全46.709=4.65 符合要求。 ?d外10?2?0.025.2.5 热风炉设备

热风炉设备主要包括：热风炉本体、燃烧器、助燃风机、热风炉烟道、烟囱以及各个管道和阀门，其中燃烧系统的阀门有：空气燃烧阀、高炉煤气燃烧阀、高炉煤气阀、高炉煤气放散阀、焦炉煤气燃烧阀、焦炉煤气阀、吹扫阀、焦炉煤气放散阀、助燃空气流量调节阀、高炉煤气流量调节阀、焦炉煤气流量调节阀及烟道阀等。送风系统的阀门有：热风阀、冷风阀、混风阀、混风流量调节阀，充风阀、废气阀及冷风流量调节阀等。

燃烧器用来混合高炉煤气与空气，并把混合气体送入热风炉的燃烧室。空气由单独的送风机供给。本设计采用套筒式陶瓷燃烧器。

5.2.6 热风炉管道及阀门

1. 热风炉系统设有冷风管、热风管、混风管、燃烧用净煤气管和助燃风管、倒流休风管等，这些管道均为普通碳素钢板焊成。

管道直径根据合适的流速确定，按下式计算：

d?4v?? m

式中 d--- 圆形管道内径，m

3 ?--- 气体在实际状态下的体积流量，m/s

?--- 气体在实际状态下的流速，m/s。

管道内气体流速参考数据见表11：

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表11 管道内气体流速参考数据

名称 冷风管道

正风压 负风压 正风压 负风压

实际流速（m/s） 15～20 10～15 30～35 25～30 6～12

热风管道 净煤气管道

根据我国高炉热风炉管道内径参考数据，本设计选取热风炉管道内径见表12：

表12 热风炉管道内径

高炉 容

净煤气总净煤气管冷风 冷风 热风 热风 冷风混风积

管mm 道mm 总管mm 直管mm 总管mm 围管mm 管mm 1500 1100 1400 1200 1500 1500 1200 m3

1210

热风炉的烟道设置在热风炉组一侧的地面以下，为耐热混凝土结构。断面形状为圆形。

烟道的高度为1200mm，宽度为800mm，烟道内流速为2～5m/s。

热风炉组的烟囱设置在远离高炉方向末端，为混凝土结构，高度为70m。 2. 热风炉主要阀门有：

1) 热风阀：安装在热风出口和热风主管之间的热风短管上。其作用是：在燃烧期关闭，割断热风炉与热风管道之间的联系。

2) 切断阀：由闸板阀、曲柄盘式阀、盘式烟道阀构成。其作用是：切断煤

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气、助燃空气、冷风及烟气。

3) 调节阀：一般采用蝶形阀，其作用是：调节煤气流量、助燃空气流量、冷风流量及混风的冷风流量等。

4) 充风阀：其作用是：热风炉从燃烧期转换到送风期，当冷风阀上没有设置均压小阀时，在冷风阀打开之前必须使用充风阀提高热风炉的压力。

5) 废气阀：其作用在于：热风炉从送风期转入燃烧期时，在烟道阀打开之前应打开废气阀，将热风炉内相当于鼓风压力的压缩空气由废气阀放掉以降低炉内压力。

6) 放风阀和消音器：位于鼓风机和热风炉组织间的冷风管道上。其作用在于：在鼓风机不停止工作的情况下，用放风阀把一部分或全部鼓风排放到大气中去的方法来调节入炉风量。

7) 冷风阀：是位于冷风之管上的切断阀。其作用是：在送风期，打开冷风阀可以把高炉鼓风机鼓出的冷风送入热风炉。燃烧期则关掉冷风阀，以切断冷风管。

5.3 风口的选择

风口的面积和长度对进风状态起着决定作用

[14]

。生产实践表明，在一定冶

炼强度下，必须有合理的风速与鼓风动能相对应，其标准是能使初始煤气流达到合理的分布，炉缸活跃均匀，炉温稳定充沛，保证炉料正常下降，使炉况顺行

[15]

。

5.4 送风制度的影响

1. 风速和鼓风动能。风速分为标准状态风速和实际风速，在实际生产中对高炉生产起指导作用的是实际风速。为了保持风口前一定的回旋区深度，在煤气

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量大和透气性差、煤气扩散条件差时，风速和鼓风性能应小一些

[16]

。所以，凡

是减少煤气体积和改善透气性的因素就需提高鼓风动能，反之，则需相应减小风速和鼓风动能。

高炉采用大风量风机生产,适宜的操作制度是实现高炉稳产、顺行、高产的重要保证

[17]

。高炉操作制度主要包括:送风制度、装料制度、造渣制度和热制度,

各种制度密切相关,相互影响。当造渣制度和热制度不合适时,也会引起炉况不顺,但在实际生产过程中,常因送风制度和装料制度不当,引起造渣制度和热制度波动。因此,建立适宜的送风制度和装料制度,是充分发挥大风机生产优势、获取较高效益的关键。

2. 风口前燃烧燃料产生的热煤气参数，主要是风口前理论燃烧温度。用口前理论燃烧温度来表示炉缸热状态在理论和实践上都具有可行性，所以我们可以通过研究理论燃烧温度来研究炉缸热状态,生产中通过控制理论燃烧温度在一定程度上控制炉缸热状态。

3. 风口循环区面积与深度。

风口数目多一些，风口循环区面积大一些，有利于炉缸工作均匀和炉况顺行。循环区深一些，有利于活跃炉缸中心，也有利于改善炉渣与铁水的良好接触，保证炉渣的脱硫能力。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5386.html