冶金毕业设计146.pdf

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1、精选 河北理工大学轻工学院 COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY,HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY 毕业设计说明书 设计题目：设计一座年产 190 炼钢生铁的高炉车间 学生姓名：张晨旭 学 号：200615140131 专业班级：06 冶金 1 班 学 部：材料化工部 指导教师：郝素菊 2010年5月28日 精选 摘 要 本设计是根据唐山地区条件设计的一个年产 220 万吨的高炉炼铁车间。整个车间的平面布置采用半岛式平面布置形式。设计的高炉有效容积是 1500m3。其中高炉的炉衬设计方法采用的是均衡炉衬的方法，根据不同的冶炼条件砌筑不同的砖。上部采用的砖型

2、有高砖，下部采用的是全碳砖炉底。冷却方式：炉身部分采用板壁结合的方式炉腰部分采用凸台冷却壁；炉缸和炉底采用光面冷却壁和水冷炉底结构。设计的热风炉采用传统改进型内燃式热风炉。蓄热式和燃烧室在同一炉壳内，中间用隔热墙隔开；采用眼睛型燃烧室。这部分同时包括热风炉各种设备和阀门的选取计算。上料系统采用的皮带机连续上料，同时增加了皮带的速度和宽度，满足高炉冶炼的要求。炉顶装料设备采用串罐式无料钟炉顶装料。喷吹系统增加了煤的数量，采用了单管路串罐式直接喷吹。煤气处理设备采用的是湿法除尘设备。所涉及的计算有高炉和热风炉尺寸的计算、高炉的物料平衡和热平衡计算以及热风炉风机的选择等。关键词：高炉；热风炉；湿法除

3、尘；风机；无钟炉顶Abstract 精选 Abstract A blast furnace plant of 3.05 million tons product annual was desigened in the in the paper according to Tangshan area condition.The horizontal layout of the whole plant is peninsula type layout.The dischargeable capacity of the BF in this design is 2200m3.among it,the

4、BF lining adopted equalization lining method and was made of alumina brick and chayote in upper of BF and all carbon brick in the bottom of BF.The cooling methods were batten wall style in shaft,boss-cooling stave in bosh,smooth cooling stave in hearth and water-cooling stave in bottom of hearth.The

5、 air-stove was modified tradition style of internal combustion.The checker chamber and combustion chamber were in the same furnace shell and divided by heat insulation wall.And the combustion chamber was eye-style.Furthermore this part of the paper included the selection of various equipments and va

6、lves.The charging equipment used the belt machine to continuing supplying charge and the belt velocity and width were increased in order to meet the BF melting needs.The furnace roof equipment used string pot style of non-bell furnace roof.Injection system increased amount of coal and use single val

7、ve line sting pot direct injection.The gas treating system used hydro filter equipment.The computes in the paper have size of BF and air-stave,charge balance,heat balance and fan of air-stave choice,etc.Key word:blast furnace,air-stove,hydro filter,fan,non-bell furnace roof目 录 I 目 录 摘 要.I Abstract.I

8、I 第一部分 设计说明书.2 引 言.2 1 绪 论.3 1.1 概述.3 1.2 高炉生产主要经济技术指标.3 1.3 高炉冶炼现状及其发展.4 1.4 本设计采用的新技术.5 2 高炉车间设计.6 2.1 厂址的选择.6 2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则.7 2.3 车间平面布置形式.7 3 高炉本体设计.8 3.1 高炉数目及总容积的确定.8 3.2 炉型设计.8 3.3 参数.11 3.4 炉衬设计及高炉基础.11 3.4.1 高炉炉基的形状及材质.11 3.4.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑.12 3.5 高炉冷却及钢结构.14 3.5.1 炉底冷却型式选择.14

9、3.5.2 高炉各部位冷却设备的选择.14 3.5.3 高炉供水量、水压的确定.15 3.5.4 风口数目及直径.16 3.5.5 铁口.17 3.5.6 炉壳及钢结构确定.17 4 原料系统.18 4.1 焦矿槽容积的确定.18 4.1.1 贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定.18 4.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定.19 4.2 槽上、槽下设备及参数的确定.19 4.2.1 槽上设备.19 4.2.2 槽下设备及参数选择.19 4.3 皮带上料机能力的确定.19 5 送风系统.21 5.1 高炉鼓风机的选择.21 5.1.1 高炉入炉风量.21 5.1.2 鼓风机风量.21 5

10、.1.3 高炉鼓风压力.21 5.1.4 鼓风机的选择.22 目 录 II 5.2 热风炉.22 5.2.1 热风炉座数的确定.22 5.2.2 热风炉工艺布置.22 5.2.3 热风炉型式的确定.22 5.2.4 热风炉主要尺寸的计算.22 5.2.5 热风炉设备.22 5.2.6 热风炉管道及阀门.24 6 炉顶设备.27 6.1 炉顶基本结构：.27 6.2 布料方式.27 6.3 基本参数的计算.28 7 煤气处理系统.29 7.1 荒煤气管道.29 7.1.1 导出管.29 7.1.2 上升管.29 7.1.3 下降管.30 7.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定.30 7.2.

11、1 粗除尘装置.30 7.2.2 半精细除尘装置.31 7.2.3 精细除尘装置.31 7.2.4 布袋除尘器.31 7.2.5 附属设备.31 8 渣铁处理系统.33 8.1 风口平台及出铁场.33 8.2 炉渣处理设备.33 8.3 铁水处理设备.33 8.3.1 铁水罐车.34 8.3.2 铸铁机.34 8.3.3 铁水炉外脱硫设备.34 8.4 铁沟流咀布置.34 8.4.1 渣铁沟的设计.34 8.4.2 流咀的设计.35 8.5 炉前设备的选择.35 8.5.1 开铁口机.35 8.5.2 堵铁口泥炮.35 8.5.3 堵渣机.35 8.5.4 换风口机.35 8.5.5 炉前吊车

12、.35 9 高炉喷吹煤粉系统.36 9.1 煤粉制备系统.36 9.1.1 煤粉制备工艺.36 9.1.2 煤粉喷吹系统.37 9.2 喷吹工艺流程.38 第二部分 物料平衡及热平衡计算.40 目 录 III 1 原始条件.40 1.1 原燃料条件.40 1.2 主要技术经济指标.40 2 工艺计算.42 2.1 配料计算.42 2.1.1 原燃料成分的整理.42 2.1.2 预定铁水成分(%).42 2.1.3 原燃料的消耗.42 2.1.4 渣量及炉渣成分的计算.43 2.1.5 生铁成分的校对.44 2.2 物料平衡.44 2.2.1 风量的计算.44 2.2.2 炉顶煤气成分的计算.4

13、4 2.2.3 物料平衡表的编制.46 2.3 热平衡计算.46 2.3.1 热收入的计算.46 2.3.2 热支出的计算.47 2.3.3 热平衡表的编制.48 结 论.50 参考文献.51 致 谢.52 河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 2 第一部分 设计说明书 引 言 进入 21 世纪，国际钢铁工业的共同的时代命题是市场竞争力和可持续发展问题。在走新型工业化道路，落实科学发展观和建设资源节约环境友好型社会的时代背景下，提高质量、经济效益，降低资源、能源消耗，减轻地球环境负荷，走绿色化道路，实现可持续发展，将是我国钢铁工业今后巨大的发展空间。以较少的能源、资源消耗，合理的钢产量规模，高

14、效的产品，以及较低的地球环境负荷支持我国的工业化过程是我国钢铁工业的历史责任。钢铁工业是国民经济的重要基础产业之一，“对于经济竞争力和国家安全都是至关重要的”，是“国家的经济命脉”。21 世纪，钢铁工业是“很有魅力的工业”，是世界上最高产、高效和技术先进的工业之一，钢铁产业是一个强大的、充满活力的经济行业，并以环境友好、成本经济的方式为用户提供高质量的钢材。21 世纪以来，国际钢铁工业的第二个高速增长期是由发展中国家，特别是中国钢铁工业崛起推动的。本世纪初的 5 年，世界钢产量增加 2.848 亿吨，其中中国增加量占 78.6%。中国钢铁工业的发展经历了曲折、徘徊和崛起的历史进程。2005 年

15、中国粗钢产量达到 35239 万吨，2007 年中国粗钢产量又进一步跃升到 4.8亿吨，约占世界粗钢产量的 35%。这一历史进程是艰辛而丰富多彩的。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。从目前我国的实际情况来看，高炉的座数必须大大减少，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，是污染容易集中管理，有利于环境保护。所有这一切都有利于降低钢厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。根据唐山地区的燃料条件和唐钢的工艺以

16、及环境条件，设计 290 万吨的炼铁生产车间，对唐山及各个地区的许多炼铁厂都具有比较的借鉴作用。因此，本设计的深度和广度都是比较适宜的。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 3 1 绪 论 1.1 概述 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。高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过炉料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅

17、助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标，以期达到最佳的生产效益。1.2 高炉生产主要经济技术指标（1）高炉有效容积利用系数(V)：高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比，即每昼夜1m有效容积的生铁产量。可用下式表示：有VPv 式中 v-高炉有效容积利用系数，吨铁/米3昼夜；P-高炉每昼夜的生铁产量，吨铁/昼夜；有V-高炉有效容积，米3。V是高炉冶炼的一个重要指标，本设计v=2.12dmt3/。（2）焦比（K）：

18、焦比即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比，即冶炼每吨生铁消耗焦炭量。可用下式表示：PQKK 式中 K-高炉焦比，千克/吨铁；河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 4 P-高炉每昼夜的生铁产量，吨铁/昼夜；KQ-高炉每昼夜消耗焦炭量，千克/昼夜。焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。当高炉采用喷吹燃料时，计算时必须考虑喷吹物的焦炭置换量。本设计的焦比为 360tKg/。（3）煤比（Y）：冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计煤比为 150 tKg/。（4）冶炼强度（I）和燃烧强度（i）：高炉冶炼强度是每昼夜 13m有效容积燃烧的焦炭量,即高炉

19、每昼夜焦炭消耗量与有V的比值,本设计I=0.95 dmt3/。燃烧强度既每小时每2m炉缸截面积所燃烧的焦炭数量。本设计 i=1.05 dmt3/。（5）休风率：休风率即因故休风的休风时间占作业时间的百分数。休风率反映高炉设备维护的水平，先进高炉的休风率小于 1%，实践证明，休风率降低 1%，产量可提高 2%。（6）生铁合格率：高炉生产的生铁其化学成分符合国家规定的合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。本设计为100%。（7）高炉一代寿命：高炉从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间称为高炉一代寿命，即相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015 年。（8）生铁成本：生产 1t合格生铁所

20、需消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工 等一切费用的总和，单位为元/t。1.3 高炉冶炼现状及其发展（1）现状 近两年来中国生铁产量高速增长,同时高炉炼铁技术也取得了较大进步。2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到392kg/t，热风温度达到1125，喷煤比达到137kg/t，利用系数为2.677 t/m3.d。这些指标创造出我国历史最好水平。宝钢、武钢、首钢、鞍钢等企业的大高炉生产技术进入成熟发展阶段，炼铁燃料河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 5 比低于500kg/t。但是,中国炼铁产业集中度低，炼铁企业发展不平，先进与落后共存。尚有6000多万t/年生产能力属于淘汰之列，造成中国

21、炼铁技术发展不平衡。（2）发展趋势 1）炉容大型化 2）生产高效化 精料；高温化；高压炉顶操作；喷吹燃料与富氧鼓风；提高高炉寿命；加强二次能源回收。3）高炉自动化 炉顶装料自动化；热风炉操作自动化；喷煤操作自动化；炉喉煤气成分温度检测自动化。4）工业环保化 含铁含碳粉尘回收利用；粉尘烟气、工业废水排放达标；减少高温直接热辐射；减少噪声污染。1.4 本设计采用的新技术（1）无料钟炉顶和皮带上料，布料旋转溜槽可实现多种方式布料。（2）热风炉采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度提高，隔墙间加耐热钢板防止蓄热室气体短路。（3）炉前水系统采用过滤法。（4）炉体冷却采用软水密闭循环系统。（5）设有余热

22、回收余压发电装置。（6）设有喷吹煤粉设备。（7）采用计算机自动监控系统对炼铁生产各个环节进行监控。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 6 2 高炉车间设计 2.1 厂址的选择 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:a)要考虑工业布局，有利于经济合作；b)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；c)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；d)地质条件要好，地层下不能有开采价值的矿物,也不能是已开采区；e)水电资源要丰富，高炉车间要求供水、供电不

23、得间断，供电要双电源；f)尽量少占良地；g)厂址要位于居民区主导风向的下风向或测风向。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。(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

24、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河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 7 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。(

25、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。2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 本设计的车间平面布置遵循了以下原则：(1)工艺合理，操作安全，满足生产的条件下，应尽量紧凑，并合理共用一些设备及建筑物，以求少占土地及缩短运输线、管网线的距离。(2)足够运输能力，保证原料及时入厂和产品（副产品）及时运出。(3)车间内部铁路、道路布置要畅通。(4)要考虑到扩建的可能性，在可能的条件下留一座高炉的位置。在高炉大修、扩建时，施工安装作业及材料设备堆放等不得影响其他高炉正常生产。

26、2.3 车间平面布置形式 高炉炼铁车间布置形式根据铁路线的布置可以分为：一列式布置，并列式布置，岛式布置和半岛式布置。本设计车间布置形式采用半岛式布置：半岛式布置形式的高炉和热风炉列线与车间调度线交角增大到45，因此高炉距离近，并且在高炉两侧各有三条独立的有尽头的铁水罐车停放线和一条辅助材料运输线。出铁场与铁水罐车停放线垂直，缩短了出铁场长度，设有摆动流嘴，出一次铁可放置多个铁水罐车。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 8 3 高炉本体设计 3.1 高炉数目及总容积的确定 高炉炼铁车间建设高炉的座数，既要考虑尽量增大高炉容积，又要考虑企业的煤气平衡和生铁量的均衡，所以一般根据车间规模，由两座

27、或三座高炉组成即可。本设计选取高炉车间由两座相同容积（15003m）的高炉组成。由高炉炼铁车间生铁年产量除以年工作日，即得出高炉炼铁车间日产量（t）:高炉炼铁车间日产量年工作日年产量 根据高炉炼铁车间日产量和高炉有效容积利用系数可以计算出炼铁车间总容积（3m）:高炉炼铁车间总容积高炉有效容积利用系数日产量 高炉有效容积利用系数一般直接选定。大高炉选低值（2.02.2 左右），小高炉选高值（2.73.0 左右）。本设计为年产生铁 190 万吨的高炉车间，设计高炉一代寿命为 10 年，年作业率为 95%，高炉有效利用系数为v=2.1 dmt3/。（1）定年工作日:36595%=347d；日产量:总

28、P=4190 10347=5475.5t（2）确定高炉容积:选定高炉座数为 2 座,利用系数v=2.1dmt3/每座高炉日产量 P=2总P=5475.52=2737.75 t 每座高炉容积 Vu=vP=2737.752.1=13003m 3.2 炉型设计（1）炉缸尺寸:河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 9 1)炉缸直径 选定冶炼强度 I=0.95 dmt3/；燃烧强度燃i=1.05hmt3/则 d=燃iVI23.0u=0.95 13000.231.05=7.9m 取 d=8 m 校核 AVu=2130084=26 合理 2)炉缸高度 渣口高度：hz=227.1dcNPb铁=21.27 1.

29、202737.510 0.6 7.1 8=1.53 取hz=1.6m 风口高度：fh=khz=1.60.57=2.8088 取fh=2.8m 风口数目：n=2(d+2)=2(8+2)=20 取n=20个 风口结构尺寸：选取 a=0.5m 则炉缸高度 1h=fh+a=2.8+0.5=3.3m（2）死铁层厚度：选取 oh=1.5m （3）炉腰直径，炉腹角，炉腹高度：选取 dD=1.14 则 D=1.13d=1.148=9.12 取D=9.2m 选取 =810 则 2h=tan2 dD=9.2820 tan 81=3.79 取h2=3.8m 校核a tana=dDh22=2 3.89.28=6.33

30、 =081.03（4）炉喉直径，炉喉高度：河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 10 选取 Dd1=0.68 则 1d=0.68D=0.689.2=6.256 取d1=6.3m 选取 5h=2.0m（5）炉身角，炉身高度，炉腰高度：选取=840 则 4h=tan2dD1=9.26.320 tan84=13.8 取h4=14m 校核 tan=14dDh2=2 149.26.3=9.66 =084.086 选取 DHu=2.78 则 uH=2.78D=2.789.2=25.6 取Hu=26m 求得:3h=uH-1h-2h-4h-5h=26-3.3-3.8-14-2.0=2.9m（6）校核炉容：炉缸

31、体积 1V=124hd=283.34=165.83m 炉腹体积 2V=)(12222ddDDh =223.89.29.2 8812 =220.93m 炉腰体积 3V=324hD=29.22.94=192.683m 炉身体积 4V=)(1221124ddDDh=22149.29.2 6.36.312=657.793m 炉喉体积 5V=51hd42=26.32.04=62.33m 高炉容积 uV=1V+2V+3V+4V+5V =165.8+220.9+192.68+657.79+62.3=1299.473m 河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 11 误差 V=uuuVVV=1299.471300

32、1300=0.04%1%炉型设计合理,符合要求.（7）绘制高炉炉型图:3.3 参数 表 1 高炉炉型尺寸参数 Vu/m3 d/mm D/mm d1/mm Hu/mm h0/mm h1/mm h2/mm h3/mm h4/mm 1300 8000 9200 6300 26000 1500 3300 3800 2900 14000（续）h5/mm hz/mm hf/mm/风口/个 渣口/个 A/m2 Vu/A Hu/D 2000 1600 2800 81.03 84.10 20-78.54 26.45 2.78 3.4 炉衬设计及高炉基础 3.4.1 高炉炉基的形状及材质 高炉基础是高炉下部的承重

33、结构，它的作用是将高炉全部载荷均匀地传递到地基。高炉基础由埋在地下的基座和地面上的基墩组成。（1）对高炉基础的要求：1)高炉基础应把高炉全部载荷均匀地传给地基，不发生沉陷和不均匀沉陷。高炉基础下沉会引起高炉钢结构变形，管路破裂；不均匀下沉将引起高炉倾斜，破坏炉顶正常布料，严重时不能正常生产。高炉总体设计，对基础的下沉量和倾斜率都有严格要求。2)具有一定的耐热能力。一般混凝土只能在 150C以下工作，250C便有开裂，400C时失去强度，钢筋混凝土 700C时失去强度。过去由于没有耐热混凝土基墩和风冷炉底设施，炉底破损到一定程度后，常引起基础破坏，甚至爆炸。采用风冷和水冷炉底及耐火基墩后，可以保

34、证高炉基础很好工作。（2）高炉基础的形状、尺寸、材质结构 高炉基础是由基墩和基座组成的。高炉基础的结构主要取决于地质条件和高炉的容积。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 12 图 1 高炉基础 基墩的作用是隔热和调节铁口标高。基墩用耐热混凝土做成。基墩的形状为圆柱体，直径尺寸与炉底相适应，并要求高度一般为 2.53.0m，本设计为3.0m。高炉基墩一般都浇注成整体结构，并在周围设置环行钢筋以保证其强度。基墩下部的炉壳外面设有密封钢环，上部与炉壳焊接，下部浇注在基座的混凝土内。钢环与炉壳之间留 100150mm空隙，内填充碳素材料。基墩与基础之间留有 10mm的水平温度缝，其间填充石英砂，以抵

35、抗形变损坏。基座的主要作用是将上面传递来的载荷传递给地层。基座的底面积较大，以减小单位面积的地基所承受的压力。基座的直径与载荷和地基土质有关，基座用普通钢筋混凝土制成，其形状一般为正多边形，本设计选用正八边形，其对角线长为 40m。基座表面为带坡度的水泥沙浆层，以便于排出积水。地表面积按下式计算：允KSPA 其中：P-总载荷，K-安全系数，允S-地基土质允许承载能力。3.4.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑 炉缸、炉底承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透作用，工作条件非常恶劣。炉缸、炉底是高炉重要部分，被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键。（1）炉底 炉底承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透

36、作用，工作条件十分恶劣。为了河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 13 防止炭砖在烘炉和开炉时被氧化，在炭砖表面应砌一层粘土砖保护层。为吸收砌体膨胀，砌体与周围冷却壁之间应留 100150mm缝隙，缝隙内填满碳素捣打料。炉壳的圆锥体部分的缝隙应取较大值，以便碳捣操作，保证质量，同时防止砖衬膨胀产生对炉壳的推力，避免炉壳开裂而泄漏煤气。本设计采用满铺炭砖炉底结构，它是提高炉衬寿命的一项新技术，且能提高铁水温度。炉底砖衬厚度为2800mm（砖层为 7 层）。炭砖砌筑在水冷管的炭捣层上。砌筑时，先以出铁口中心线为基准线，向下逐层划出每层碳砖的十字形中心线，并标注标高。每列先从该列的中心块开始逐块砌筑

37、。同一列相邻两块碳砖之间以斜接或垂直薄缝相接。每层炭砖砌筑从中心开始，逐步砌筑其余各列，直至砌到边缘为止。砌砖有厚缝和薄缝两种连接方式，薄缝连接时，各列砖砌缝不大于 1.5mm(本设计取 1.5mm)，各列间的垂直缝和两层间的水平缝不大于 2.5mm（本设计取 2mm）。厚缝连接时，砖缝为 3545mm(本设计取 40mm)，缝中以炭素料捣固。炉底水冷管的安装：安装在基墩耐热混凝土之上炉底炭捣层之中。目前，一般砌法是炭砖两端的短缝用薄缝相接；两侧的长缝用厚缝相接。也有两端短缝用厚缝而两侧长缝用薄缝相接的，这种砌法可减少厚缝的炭捣工作量。（2）炉缸 炉缸工作条件与炉底相似，而且装有铁口、风口。每

38、天有大量的铁水流过铁口，开堵铁口有剧烈的温度波动和机械振动。风口前边是燃烧带，为高炉内温度最高的区域。为此炉缸用炭砖砌筑，风口、渣口及铁口处采用异形炭砖砌筑，炭砖砌筑为薄缝（1.5mm），上下层碳砖砖缝均砌在中间。炉缸炭砖砌筑以薄缝相连，上下层炭砖的砖缝均砌筑在中间。风口、渣口和铁口采用异型炭砖砌筑。砌体与冷却壁之间留有100150mm缝隙，本设计为150mm，其中填以炭质填料。第一层环砌炭砖最好能盖上三块半炉底满铺的炭砖，因此其长度一般大于（400+40）3.51540mm。（本设计取 1760mm）（3）炉腹 炉腹位于风口之上，此部位受强烈的热应力作用，不仅炉衬内表面温度高，而且由温度波动

39、引起的热冲击、破坏力很大；同时还承受由上部落入炉缸的渣铁水和高速向上运动的高温煤气的冲刷、化学侵蚀及氧化作用，再加上炉料的压力和摩擦力及崩料时的巨大冲击力。开炉后炉腹部位的砌砖很快被侵蚀掉，靠渣皮工作，一般 砌一层厚 345mm高铝砖，倾斜部分按每三层砖错台一次砌筑。砌砖砖缝应不大于 1mm（本设计取 1mm），上下层砖缝和环缝均应错开。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 14（4）炉腰 炉腰紧靠炉腹，侵蚀作用也相似。本设计采用过渡式炉腰结构，该部位砌筑一层 345mm厚的高铝砖，砌砖紧靠冷却壁，砌砖砖缝应不大于 1mm（本设计取1mm），上下层砖缝和环缝均应错开。（5）炉身 炉身砌砖厚度通

40、常为 690805mm，目前趋于向薄的方向发展，本设计的炉衬厚度采用 575mm，即 230 高铝砖+345 高铝砖=575mm。炉身倾斜部位按 3 层砖错台一次砌筑。砌砖紧靠冷却壁，缝隙用炭质填料填充。（6）炉喉 本设计采用长条式炉喉钢砖，其优点是生产中不易变形、脱落，且结构稳定，拆装方便。炉喉有几十块保护板，在炉喉的刚壳上装有吊挂座，座下装有横的挡板，板之间留 20mm的间隙，保证保护板受热膨胀时不相互碰挤。3.5 高炉冷却及钢结构 3.5.1 炉底冷却型式选择 大型高炉炉缸直径较大，周围径向冷却壁的冷却，已不足以将炉底中心部位的热量散发出去，如不进行冷却则向下侵蚀严重。目前，多数高炉炉底

41、都采用水冷的方法，即水冷炉底。水冷管中心线以下埋置在炉基耐火混凝土基墩上表面中，中心线以上为碳素捣固层，水冷管为40mm10mm，炉底中心部位水冷管间距 200300mm（本设计取 200mm），边缘水冷管间距为 300500mm（本设计取 300mm），水冷管两端伸出炉壳外 50100mm。炉壳开孔后加垫板固定，开空处应避开炉壳折点150mm以上。水冷炉底结构应保证切断给水后，可排出管内积水，工作时排水口要高出水冷管水平面，保证管内充满水。3.5.2 高炉各部位冷却设备的选择（1）炉缸和炉底部位冷却设备选择 炉缸和炉底选用光面冷却壁，砌与冷却壁之间留 100150mm（本设计取150mm）的

42、缝隙，其中填以炭质填料。光面冷却壁与炉壳之间留 20mm的缝隙，并用稀泥浆灌满。光面冷却壁尺寸大小要考虑到制造与安装的方便，冷却壁宽度一般为 700河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 15 1500mm，厚度 80120mm（本设计取 120mm），高度视炉壳折点而定，一般小于 3000mm（本设计取 1300mm）。安装时，同段冷却壁间直缝为 20mm，上下段间水平缝为 30mm，上下两段冷却壁间垂直缝应相互错开，缝间用铁质锈接料锈接严密。（2）炉腹、炉腰和炉身 这些部位采用镶砖冷却壁冷却，冷却壁紧靠炉衬。从外形看，镶砖冷却壁一般有三种结构形式：普通型、上部带凸台型和中间带凸台型。镶砖冷却

43、壁厚度为250350mm（本设计取 350mm），高度小于 3000mm。炉腹和炉腰采用普通型镶砖冷却壁，炉腹部位冷却壁高度取 1600mm，炉腰部位冷却壁高度取 2000mm;炉身采用上部带凸台型镶砖冷却壁，高度 2000mm，凸台突出长度 200mm，肋高 200mm。凸台冷却壁的凸台部分起到支撑上部砌砖的作用，可以取消最长层的支梁水箱，简化了冷却系统结构，减少了炉壳开孔。（3）炉顶：采用喷水冷却 。3.5.3 高炉供水量、水压的确定（1）供水量 高炉冷却水消耗量决定于炉体热负荷，炉体热负荷是指在单位时间内炉体热量的损失量。炉体总的热负荷与炉体总的冷却水用量之间的关系，按照热平衡原理，可以

44、用下面公式表示：3010)(ttcMQ 式中 Q炉体总热损失，hKJ；M炉体总的冷却水用量，ht；c冷却水的比热容，)(CKgKJ；tt,分别为冷却水的进、出水温度（平均值），C。求出炉体总的热负荷后，即可求出高炉的冷却水用量。在计算炉体热负荷时，应考虑炉役后期的Q值比中期增加 15%。本设计要求冷却水进水温度小于 35C，出水温度 50C60C，各部分允许进出水温度差为：炉身上部 12C，炉身下部 12C，炉腰 10C，炉腹 10C，河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 16 风口带 5C，炉缸 3C，风、渣口大套 5C，风、渣口二套 5C。平均进、出水温差为 10C，冷却水的比热为 4.1

45、8)/(CKgKJ。1000)(totCQM=1000)4050(18.411524500=2744 ht/本设计高炉总的冷却水用量为 2744 ht/。（2）供水水压 有足够高的供水压力是保证高炉冷却器正常工作的基本条件。同时，为避免当冷却器烧毁时高炉内煤气不至于进入冷却系统，造成烧坏大量冷却设备，也要求供水系统压力必须大于炉内煤气压力。对炉体供水压力的要求是：供水主管在风口平台处的水压应大于 0.30.5MPa；在风口区域冷却水压力应比热风压力高0.1MPa，其余部位冷却水压应比该处的炉内煤气静压大0.05MPa。一些高炉炉体供水压力见表2：表 2 高炉炉体供水压力表 部位 单位 高炉容积

46、，3m 1000 供水管（风口平台处 滤水器以上）0.1MPa 1.82.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 炉体上部 0.1MPa 0.81.0 1.01.4 1.41.6 1.61.8 炉体下部 0.1MPa 1.22.0 1.52.0 2.02.5 2.02.5 本设计炉体给水压力：供水主管 0.38MPa，炉体中部0.22MPa，炉体上部0.16MPa。3.5.4风口数目及直径 由高炉炉型设计计算，取风口数目为24 个。风口装置设计包括热风围管以下的短管法兰盘、鹅颈管、直管、弯管、直吹管，以及风口水套等部分。风口直径按生产实践经验而定，同相似炉容的高炉相比较，本设计风口直径取

47、 170mm。风口由风口大套、二套和三套组成，是送风管路最前端的一个部件。它位于高炉炉缸上部，成一定角度探出炉壁。河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 17 3.5.5 铁口 铁口装置主要指铁口套。铁口套的作用是保护铁口处的炉壳。铁口套一般用铸钢制成，并与炉壳铆接后焊接。考虑不使应力集中，铁口套的形状，一般做成椭圆形，或四角大圆弧半径的方形。3.5.6 炉壳及钢结构确定.（一）高炉钢结构 炉体钢结构主要包括炉体支柱、炉顶框架、炉壳及平台结构等。(1)炉体支柱：炉体支柱是支撑炉体及炉顶设备重要的钢结构件。炉体支柱的结构形式取决于炉体内衬结构及炉顶设备的载荷传递到炉基的方式。本设计采用大框架结构。

48、这种结构特点是炉顶框架上的全部载荷由四根大支柱组成的大框架直接传递到炉基，炉顶法兰盘上的载荷由炉壳传递到炉基，取消了炉腰托圈，炉缸支柱及炉身支柱。(2)炉顶框架：炉身支柱或大框架支柱上的部顶端一般都用横跨钢梁将支柱连接成整体，并在横跨钢梁上面满铺花纹钢板或普通钢板作为炉顶平台。炉顶平台是炉顶最宽敞的工作平台。炉顶框架是设置在炉顶平台上面的钢结构支撑架。它主要支撑受料漏斗、大小料钟平衡杆机构及安装大梁等。炉顶框架结构形式在 A 字型和门型两种，本设计选用门型结构。门型结构钢架一般为 24-40mm厚钢板焊成或槽钢制成。(3)平台结构：高炉炉体凡是在设置有人孔、探测孔、冷却设施及机械设备的部位，均

49、应设置工作平台，以便于检修和操作。各层工作平台之间用走梯连接。（二）炉壳：炉壳有钢板制成，各部位炉壳厚度的计算公式如下：kD mm计算部位炉壳厚度，mmD径，计算部位炉壳外弦带直；根据弦带位置而定系数，mmmk/，河北理工大学轻工学院 毕业设计说明书 18 4 原料系统 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。4.1 焦矿槽容积的确定 贮矿槽的容积大约能贮存 1218 小时的矿石，68 小时的焦炭。据此设定贮矿槽的容积及焦槽的容积：311.6 13002080uVVm矿.6 300130

50、0910uVVm焦.7.7 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 5055。（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 3、1、1、1。单个矿槽的容积为：V矿=2080/6=347 m3 取=350 m3 矿槽贮存能力（贮存时间）：208024/(13002.12)=18.1 小时