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1、河北理工大学毕业设计（论文）说明书毕业设计第一部分 设计说明书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，钢铁水平是一个国家发展程度的标志。要想达到国际先进水平，必须采用适宜的先进技术和合理的工艺制度。高炉冶炼是获得生铁的主要手段。本设计的任务就是要设计两座有效容积为3963m3的高炉车间。本设计过程中的高产、优质、低耗、长寿为宗旨，针对现有的经济技术条件，进行合理的设备造型和方案确定，吸收并借鉴了国内外一些先进技术，并力争达到自动化和机械化，减轻工人劳动强度，保护环境，并尽力做到能源回收。1.2高炉生产主要技术经济指标经济技术指标是用来衡量高炉生产户和经济效果的重要参数
2、。高炉生产技术经济指标主要有以下几项。1.2.1高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数是指每立方米高炉有效容积一昼夜生产的生铁吨数，即高炉每昼夜场铁量与高炉有效容积之比值。1.2.2焦比焦比是指每生产一吨生铁所消耗的焦炭量，即高炉每昼夜产铁量与昼夜消耗焦炭量之比。1.2.3油比、煤比和置换比每吨生铁所消耗的重油量为油比，喷吹煤粉量为煤比。喷吹的单位重量或单位体积燃料所代替的冶金焦炭量为置换比。1.2.4冶金强度和燃烧强度冶金强度是指每立方米高炉有效容积每昼夜平均消耗的炭量。高炉有效容积用系数冶炼强度焦比燃烧强度是指每平方米炉缸截面积每小时燃烧的焦炭量，即炉缸截面积与小时消耗的焦炭量之比燃烧强
3、度一般为1.001.25t/(h)。风机能力大、原料透气性好、燃料可燃性好的燃烧强度可以选大些，否则选低值。1.2.5休风率休风率是指休风时间与规定作业时间（即日历时间减去计划大、中修时间）的比值百分数。休风率反映高炉设备维护和高炉操作水平的高低,先进高炉的休风率在1%以下。1.3高炉发展趋势1. 炉容大型化2. 生产高效化1)精料2)高风温3)高压炉顶操作4)喷吹燃料与富氧鼓风5)提高高炉寿命6)加强二次能源回收7)加强环境保护3. 高炉自动化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. 热风炉采用改进型内燃式热风炉，有利于提高风温，延长高炉寿命
4、。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。2高炉车间设计2.1厂址的选择1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、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测风向。2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
6、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0.5。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。
7、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合理的炼铁车间平面布置应符合下列原则1. 必须有足够运输能力。2. 铸铁机、生铁块仓库、铁水罐修理库的位置要适当。3. 布置紧凑，在保证整个车间内运输的条件下，应因地制宜，充分利用地形，节约投资，少占农田。4. 碾泥机室布置在与高炉扩建方向相反的一端，靠近高炉。5. 水渣设施，尽可能采用炉前冲渣水利运送的方案。在集中处理炉渣时，水渣设施一般布置在高炉到弃渣场的铁路线一侧，并应有水渣外运条件。
8、6. 车间建设，大修与扩建时，施工、作业及设备材料运输不应妨碍其他高炉生产及交通运输。2.3车间布置形式布置形式主要有一列式布置、并列式布置、岛式布置、半岛式布置。本设计采用半岛式布置。半岛式布置使每座高炉都有独立的铁水罐停放线，提高了高炉产品的运输能力。在铁水罐停放线上设有摆动流嘴，高炉之间互不影响。铁路线只运输铁水，用大型混铁车运往炼钢车间。用皮带级上料使炉前宽敞。热风炉与铁路平行配置，整个布置紧凑 。 3. 高炉本体设计3.1炉形设计本设计年产生铁550万吨的高炉车间,年作业率为95%,铁水比重为7.1t/1. 确定年工作日: 36597%=354日产量: =15850.1442. 确定
9、高炉容积: 选定高炉座数为2座,利用系数 =2.0 每座高炉日产量 = =7925.072 每座高炉容积 = =3963 3. 炉缸尺寸:1) 炉缸直径 选定冶炼强度 =0.95 , 燃烧强度 =1.11 则 =13.39 取 =13.4 校核 =26.19 合理2) 炉缸高度 渣口高度 = =1.72 取 =1.7 风口高度 = =3.33 取 =3.5 风口数目 =2(+2)=2(13.4+2)=30.8 取=32个风口结构尺寸 选取 =0.5则炉缸高度 = + =3.5+0.5=4.04. 死铁层厚度:选取 =2.0 5. 炉腰直径,炉腹角,炉腹高度:选取 =1.09则 =1.09=1.
10、0913.4=14.61 取=14.6选取 =81030则 = = =4.01 取=4.0校核 tan=6.67 =8102896. 炉喉直径,炉喉高度: 选取 =0.65 则 =0.65=0.6514.6=9.49 取 =9.5 选取 =2.07. 炉身角,炉身高度,炉腰高度: 选取 =820 则 = =18.14 取h4=18.5校核 tan=7.25 =820848选取 =2.15 则 =2.15=2.1514.6=31.39 取=31.5 求得: =-=31.5-4.0-4.0-18.5-2.0=3.08. 校核炉容: 炉缸体积 = = =564.10炉腹体积 = = =616.13炉
11、腰体积 = = =502.25炉身体积 =2141.27炉喉体积 = =141.76高炉容积 = + =564.10+616.13+502.25+2141.27+141.76 =3965.51误差 =0.06% 1%炉型设计合理,符合要求.9. 绘制高炉炉型图: 3963高炉炉型图3.2 炉衬设计3.2.1炉底衬砖的设计炉底经常受到炉料、渣、铁的物理及化学侵蚀，还受到鼓风、崩料及坐料的冲击；炉底经常受到140016000C高温铁水的作用，同时受到压力结合起来破坏作用更为严重。由于温度不均，产生了热应力的作用，使之易开裂；铁水及铅水渗入砖缝后凝固时体积膨胀，可使砖浮起。本高炉采用陶瓷杯炉底，是提
12、高高炉寿命的一项新技术，它是在炉底炭砖和炉缸炭砖的内缘，砌筑一高铝质杯状刚玉砌体层。利用刚玉的高荷重软化温度和较强的抗渣铁侵蚀性能，以及底导热型，是高温等温线高度集中于刚玉砖砌体内。陶瓷杯起保温和使炭砖免受高温渣铁侵蚀的作用。炭砖的高导热性又可以将陶瓷杯输入的热量，很快传导出去，从而达到提高炉衬寿命的作用。这种结构还有利于提高铁水温度。炉底的具体结构时：首先是3层400mm400mm的满铺碳砖，上面是5层400mm400mm的高铝砖，在高铝砖周围环砌400mm碳砖，再上面是1层270mm厚的烧成铝碳砖，炉底和炉缸部分使用刚玉莫来石砖作为保护砖。3.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑从炉腹到炉身下
13、部的炉衬要承受煤气流和炉料的磨损，碱金属和锌蒸气的渗透和破坏作用，炉腰以下概要受到高FeO初渣的侵蚀，以及由于温度波动所产生的热震破坏作用。高炉冶炼过程中部分煤气流沿炉腹斜面上升，在炉腹和炉腰交界处转弯，对炉腰下部冲刷严重，使这部分炉衬侵蚀较快，是炉腹段上升，径向尺寸一又扩大，使得设计炉型向操作炉型转变。炉身采用冷却模块冷却，炉腰砌砖度厚575mm，炉腹砌砖厚度为230mm。用镶砖冷却壁冷却炉腹和炉腰，砌砖与冷却壁70mm缝隙填浓泥浆；冷却壁与炉壳间隙为60mm，填以水渣石棉隔热材料。3.2.3炉身上部和炉喉砌筑炉身上部温度较低，主要受煤气流冲刷和炉料磨损作用。炉喉除承受煤气流冲刷和炉料磨损作
14、用外还受装料时温度急剧变化的影响，有时受到炉料的直接冲击作用炉喉衬板为铸钢制成，称为炉喉钢砖或炉喉保护板。3.3 高炉冷却3.3.1高炉冷却设备的作用及冷却介质1. 作用1) 维持炉衬在一定温度下工作,使其不是失去强度,保护炉型;2) 形成渣皮,保护炉衬代替炉衬工作;3) 保护炉壳及各种钢结构,使其不因过热而变形或破坏.2. 冷却介质本高炉设计采用水作为冷却介质,3.3.2高炉冷却设备设计1. 风口和渣口风口由大套、中套和小套三个套组成。其中小套为复腔式贯流风口。风口中小套由青铜制成。风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形钢管，通水冷却。三个水套紧密接触，以防漏气。风口伸入炉缸内，距炉缸内衬表面12
15、0mm。渣口装置由四个套组成，即大套、二套、三套和渣口小套。渣口小套由青铜制造，空腔式结构，大套、二套由铸铁铸成，内部有蛇形钢管。2. 冷却壁冷却壁设置于炉壳炉衬之间，有光面冷却壁和镶砖冷却壁。冷却壁的优点是不损坏炉壳强度，密封性好，冷却均匀，炉衬表面光滑平整。 本设计中炉底和炉缸部位采用光面冷却壁。壁厚100mm，同段冷却壁间垂直缝20mm,上下段间水平缝30mm，两段垂直缝应相互错开。光面冷却壁与炉壳间留30mm缝隙，用稀泥浆填满；与砖衬间缝隙130mm，填以碳素料。风口冷却壁块数为风口数目的两倍。渣口周围上下段各两块，由四块冷却壁组成。炉腹和炉腰采用镶砖冷却壁。其中炉腹部位采用不带凸台的
16、镶砖冷却壁，炉腰部位采用带凸台的镶砖冷却壁。镶砖的目的在于易结渣皮，代替炉衬工作。镶砖冷却壁厚度为320mm。镶砖冷却壁紧靠炉衬安装。采用凸台冷却壁的优点在于 ：a.凸台部分除起冷却作用外，还起到支撑上部砌砖的作用；b.可延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却壁性能更优越。 冷却壁宽度为7001500mm，圆周冷却壁块数取偶数，高度不大于3000mm。3. 水冷炉底因为水冷炉底较风冷炉底冷却强度大，耗电也较低，所以本设计采用水冷炉底，软水冷却。水冷管中心线以下埋在炉基耐火混凝土基墩中，中心线以上为碳素捣固层，水冷管为4010mm,炉底中心部分管间距200mm,边缘400mm,水冷管两端伸出炉壳外80m
17、m。3.3.3冷却设备工作制度一般要求冷却水进水温度小于35，出水温度5060，各部分允许进出水温度差为：炉身上部12，炉身下部12，炉腰10，炉腹10，风口带5，炉缸3，风、渣口大套5，风、渣口二套5。 炉体给水压力：供水主管0.28MPa,炉体中部0.18Mpa,炉体上部0.13Mpa。提高冷却水温差的途径有：1. 降低流速。2. 增加冷却设备的串联个数。 却器内水速不宜过低，所以经常采用串联冷却器的方法来提高温度差。3.4 高炉钢结构及高炉基础3.4.1 高炉钢结构1. 炉体框架式炉顶载荷作用在炉体框架上，传递至基础，装料设备和煤气上升管等载荷，由炉壳传递至基础。煤气上升管和炉顶平台装有
18、座圈和托座。这种结构形式，风口平台宽敞，炉前操作方便，有利于大修时高炉容积的扩大。2. 炉壳其作用是：a.固定冷却设备；b.保证高炉砌砖的牢固性；c.承受炉内压力和起炉体密封作用；d.承受炉顶载荷。炉壳由钢板制成，上至炉顶封板，下部坐落在高炉基础之上。炉壳外形与炉衬和冷却设备培配置要相适应，炉缸下部折点应在铁口中心线以下100mm以上，炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于100mm处。炉壳开口处需补焊加强板。炉壳厚度值应与工作条件相适应。各部分厚度为：=KD1式中 计算部位炉壳厚度m;D 计算部位炉壳外弦带直径,mm;K 系数，mm/m，根据弦带位置，其值如下：炉顶封板与炉喉 Kmm/m 厚度
19、( mm) 5055 3.6 炉顶 40炉喉 32炉身 2.0 50炉身下弦带 2.2 55炉腰 2.7 60炉腹 2.7 60风口区 2.7 90炉缸及炉底 3.0 65，铁口区90炉身下弦带高度为炉身高度的1/4。炉壳由低合金钢焊成，厚度大于10mm 的钢板要铲坡，竖缝采用“V”坡口焊接，横缝采用“K”坡口焊接。3. 热风围管采用吊挂式，吊挂在横梁上，由钢板焊成，管内有耐火材料砌成的内衬。炉体框架间距一般情况下应保证支柱与热风围管有250mm间距。热送风支管由送风由支管本体、张紧装置、附件等组成。送风支管本体由鹅颈管、流量测定管、伸缩管、异径管、弯管、直吹管等组成。直吹管尾部与弯管连接，端
20、头与风口紧密连接，由端头、管体、喷吹管、尾部法兰和端头水冷管五部分组成。3.4.2高炉基础高炉基础是高炉下部的承重结构，其作用是将高炉全部载荷均匀传递到地基。高炉基础由埋在地下的基座和地面上的基墩组成。对高炉基础要求是：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的沉陷；2. 具有一定的耐热能力。基墩断面为圆形，直径与炉底相同，高度一般为2.53.0m。基座直径与地基土质有关，基座地表面积可按下式计算：D=P/KS允2式中 P 包括基础质量在内的总载荷,t； A 基座地表面积 K 小于1的安全系数，取值视地基土质而定； S允 地基土质允许承压能力，MPa。高炉基础应建在S允
21、0.2MPa的土质上,如果S允过小，基础面积将过大，厚度也要增加，使得基础结果过于庞大，故对于S允.2MPa地基应加以处理，视土层厚度，处理方法有夯实垫层、打桩、沉箱等。4.高炉车间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。对现代高炉的原料系统有以下要求：1. 保证连续地、均衡地供应高炉冶炼所需的原料，并为进一步强化冶炼留有余地；2. 在贮运过程中应考虑为改善高炉冶炼所必须的处理环节，如混匀、破碎、筛分等；3. 焦碳在运输过程中应减少破碎率； 4. 由于贮运的原料数量大，对大中型高
22、炉应实现自动化或半自动化，提高混匀、配料、称量的准确度，减轻工人在灰尘多的环境下繁重的体力劳动；5. 原料系统各转运环节和漏料点都有灰尘产生，在设计时应有足够的通风除尘设施。4.1 贮矿槽和贮焦槽的设计4.1.1贮矿槽设计1. 贮矿槽的作用：1) 解决高炉连续上料和车间间断来料的矛盾。2) 设贮矿槽可以使原燃料运输线路缩短，控制系统集中，使漏料、称量和装料等工作易于实现机械化和自动化。3) 原燃料的储备作用。2. 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。本设计采用八个贮矿槽，槽上槽下都采用皮带运
23、输方式。1) 选用矿槽容积与高炉容积之比为1.5，则贮矿槽容积为 ：V槽-=1.5Vu=1.53963=5944.5m2) 每个贮矿槽容积为： V矿=5944.5/8=743.0625m 取 V矿=745m 3) 矿槽贮存能力（贮存时间）： 247458/(39632.0)=18.05（小时）所以储矿槽可以提供18小时的料。3. 贮矿槽参数：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11 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5 m。4.1.2副矿槽设计杂矿槽 100m2块矿槽 100m24.1.3贮焦槽设计本设
24、计中设两个焦槽。取V焦/VU=0.6,则V焦=0.6VU=0.63963=2377.8 m每个焦槽容积为：2377.8/2=1188.9 m， 取 V焦=1200 m焦槽贮存能力（时间）：2412002/（39632.0）=7.27小时 所以储焦槽可以提供7小时的料。另备一个100 m碎焦槽。4.1.4矿槽的结构形式一般有两种：钢筋混凝土结构和钢钢筋混凝土结构，本设计 采用钢钢筋混凝土结构，是将矿槽周壁用钢筋混凝土，底壁、支柱和轨道梁用钢板焊成。槽内加衬板，槽底板与水平面的夹角一般为5055，贮焦槽不小于45。4.2 给料器、筛分设备、槽下运输及称量设计4.2.1给料器本设计采用电磁震动给料器
25、。电磁震动给料器主要由三部分组成：槽体、激震器、减震器。激震器与槽体用弹簧连接在一起，块矿、杂矿均设槽下震动给料器。槽下设放料闸门，为电动装置，同时也设手动装置。4.2.2槽下筛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。4.2.3槽下称量本设计采用皮带机供料方式，用称量漏斗称量。1. 采用皮带运输机的优点在于：1) 设备简单，节省投资；2) 易于实现沟下操作自动化，能有效地减轻体力劳动和改善劳动条件，有利于工人健康。3) 由于取消了称量车，使矿槽漏嘴得以降低，在贮矿槽高度不变
26、的情况下，容积得以增大。2. 本设计采用电子式称量漏斗。1) 焦碳称量漏斗： 安装在贮焦槽下面，用来称量经筛分的焦碳，之后将焦碳卸入胶带上料机运往高炉炉顶。2) 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。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胶带机的设计4.3.1 胶带上料的优点：1. 可使贮矿槽等设施远离高炉；2. 上料能力大，效率高且灵活，炉料破损率小；3. 减轻设备重量，简化了控制系统。4.3.2胶带机的选择胶带机选择：选胶带机倾角为12，采用槽型胶带，胶带速度2，输送量20
27、00。宽度选择如下：= 3式中 胶带机宽度， 胶带输送量， 断面系数， =320 输送带速度，取=1.2 物料堆比重，1.6 倾角系数，=0.92 速度系数，=1.0代入数据，则 =1.88取 = 1.9 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 炉顶装料装置 一个完善的炉顶装料装置应满足以下几项基本要求：1. 要适应高炉生产能力；
28、2. 保证炉料在炉内合理的分布，在高炉发生偏行或管道行程时，能将炉料的堆尖灵活地调整到需要的地方；3. 可靠的密封，特别在高压操作条件下更为重要，否则会因泄出带有灰尘的高压煤气而磨损设备；4. 结构应力求简单和坚固，以便抵抗炉料的冲击、磨损及煤气的爆露；5. 能抵抗急剧的温度变化及高温作用；6. 操作方便，尽可能实现自动化。4.4.1 装料设备本设计采用串罐式无钟料顶旋转溜槽布料。1. 串罐式无钟料顶设计特点：1) 在装料胶带运输机头部设有调节料流落点的挡板，它可以把炉料的落点调节到任意位置，也可以躲开料流，使料流的落点在上部料罐的中心位置；2) 上部料罐可旋转，旋转料罐使炉料堆尖形成一个圆环
29、，以减少粒度偏析和重量偏析；3) 在上部料罐和下部称量料罐中部设有导料器（可以拆卸），这就增加了控制炉料偏析的手段。2. 优点：1) 可做单环布料、多环布料、定点布料和扇形布料；2) 密封性好，可承受高压操作；3) 无钟料顶质量好，高度低，拆装灵活，运输方便，投资小。3. 主要炉顶结构：炉顶主要由受料漏斗、料仓、中央卸料管、旋转溜槽、溜槽传动部分与托板五部分组成。4.4.2 探料装置在炉顶装有探测料面的装置。探料尺、微波式料面计、激光料面计。本设计采用探料尺，每座高炉设有两个探料尺，互成180。5.高炉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。准确选择
30、送风系统鼓风机，合理布置管路系统阀门工作可靠，热风炉工作效率，是保证高炉优质、低能、高产的重要因素之一。1高炉鼓风机高炉鼓风机使高炉冶炼最重要的动力设备。他不仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气，而且还要为炉内煤气流的运动克服料柱阻力，以提供必需的动力。因此，对高炉鼓风机的要求是：1. 有足够的鼓风量。高炉冶炼要求由风口鼓入一定量的空气，保证焦炭燃烧。入炉风量与冶炼强度成正比。2. 要有一定的鼓风压力。高炉鼓风机出口风压应能克服送风系统的阻力损失，克服料 柱的阻力损失，保证高炉炉顶具有要求的压力。常压高炉炉顶压力能满足煤气清洗除尘系统阻力损失和煤气输送的需要。3. 风量要稳定并具有一定的调节范围。
31、高炉在冶炼过程中，鼓风机送出的风量保持稳定，高炉燃料燃烧正常，各部分温度热量状况稳定，炉况顺行冶炼效果好。总之，选择风机应能满足夏季最高冶炼强度要求，冬季风机应能在经济区域工作。对高压中操作的高炉，应考虑常压冶炼的可行性与合理性。5.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求1. 要有足够的风量；2. 要有足够的鼓风压力；3. 既能均匀稳定地送风，又要有良好的调节性能和一定的调节范围。5.1.2 鼓风机风量的计算1. 高炉入炉风量：V0 = 6928.37m3 minVu 高炉有效容积；V 每吨干焦消耗标态风量，2650m3 t；I 高炉冶炼强度，取0.95t（m3d）；V0 标态入炉风量，m3 min2
32、. 风机出口风量 V （R）V0 =(1+10)6928.37=7621.21 m3 min 式中V鼓风机出口标态风量，m3 min R送风系统漏风系数，对大型高炉为105.1.3鼓风机出口风压的计算1. 高炉炉顶压力：Pt0.3 MPa2. 高炉料柱阻力损失：Pls0.13MPa3. 高炉送风系统阻力损失：PFS 0.02MPa4. 鼓风机出口风压：P= Pt+Pls+PFS=0.3+0.13+0.02=0.45Mpa5.1.4鼓风机的选择1. 对鼓风机出口风量的修正风量修正系数：K0.94,实供风量：VVK7621.210.94=8107.67m3 min2. 对风机出口风压的确定风压修正
33、系数K=0.95 出口风压：P= P/ K=0.45/0.95=0.4737MPa3. 风机选择风机型号风 量风 压转 速功 率传动方式O2700-3127001.655506750汽动 此风机为离心式风机，三座高炉装四座，一台备用5.2 高炉热风炉设计5.2.1热风炉基本结构形式热风炉基本结构有内燃式、外燃式和顶燃式三种。本设计选择内燃式热风炉：内燃式热风炉由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉篦子、支柱、管路及阀门等组成。燃烧室和蓄热室同砌在一个炉壳内，它们之间砌有隔墙。煤气和空气由管道经阀门送入燃烧器并在燃烧室内燃烧，烟气向上运动经拱顶改变方向向下进入蓄热室。蓄热室由格子砖组成，格子砖支撑在炉
34、篦和支柱上。烟气将格子砖加热自身冷却，经由炉篦下面的烟道阀排入烟道经烟囱进入大气。格子砖被加热并蓄存一定热量后，热风炉停止燃烧，转入送风，冷风由下部冷却管道和冷却阀进入蓄热室，空气通过格子砖被加热，经拱顶进入燃烧室，并经由热风阀排入热风管道并送入高炉。改进型内燃式热风炉对传统型内燃式热风炉所作的改进有：悬链线拱顶且拱顶与大墙脱开；自立式滑动隔墙；眼睛形火井和与之相匹配的矩形陶瓷燃烧器；燃烧室下部隔墙设绝热砖和耐热不锈钢板。 内燃式热风炉主要特点是：结构较为简单，钢材及耐火材料消耗较少，建设费用较低，占地面积小；不足之处是蓄热室烟气分布不均匀，限制了热风炉直径进一步扩大，燃烧墙结构复杂，易损坏，
35、送风温度超过1200有困难。 5.2.2 热风炉本体设计高炉容积为3693 m3，配备四座改进型内燃式热风炉。1. 确定基本参数：取单位炉容蓄热面积为90 m2/ m3。定热风炉钢壳下部内径为10960 mm ，炉壳及拱顶钢板厚度为20mm ,炉底钢板为36mm。2. 确定炉墙结构及热风炉内径：下部：大墙厚：345mm隔热砖（轻质粘土砖）：113mm 填料层（水渣石棉填料）：60mm 不定型喷涂料：40mm 共计：345+113+60+40=558mm 热风炉内径：d内=10960-5882=9.844 m3. 燃烧室隔墙结构：上部：230高铝砖+230高铝砖+20滑动缝。下部：230高铝砖+
36、230高铝砖+20滑动缝。注：上部高铝砖较下部高铝砖更耐高温。4. 选燃烧室面积（包括隔墙）：据经验，选燃烧室面积占热风炉面积的28。热风炉内截面积： =/4 9.844= 76.108燃烧室面积：=76.10828=21.3105. 蓄热室截面积=76.108-21.310 =54.7986. 选格子砖选用七孔格子砖，格孔直径为43mm，查表知1 格子砖蓄热面积为38.06/.。7. 蓄热室蓄热面积1) 4座热风炉总蓄热面积： 396390= 356670 2) 每座热风炉蓄热面积：356670/4 =89167.53) 1米高蓄热室蓄热面积：1 54.798 38.06 = 2085.61
37、2 8. 蓄热室高度：=42.754 m 9. 拱顶高度：1) 热风炉拱脚内径： =10960-2 40= 10880 mm2) 据经验：H拱 =0.6 =0.60 10.88 =6.528m3) 拱顶采用悬链线拱顶：本设计的拱顶内轮廓线方程为：具体尺寸如下页图所示 悬链线拱顶10. 热风炉全高及高径比支柱及炉篦子高：2.0+0.5=2.5m 燃烧室比蓄热室高：0.4 m大墙比燃烧室高：1.2 m拱顶砖衬：400高铝砖+230轻质高铝砖+113硅藻土砖+40喷涂层=0.783 m则热风炉全高： H全 =2.5+0.4+1.2+0.783+42.754+6.528+0.020+0.036=54.
38、221m 校核： =4.93符合要求。5.2.3 热风炉构造设计本设计采用锥球型内燃式热风炉，这种炉型的优点在于：送风温度高，易 获得高温，占地面积小，建筑费用低。符合设计条件和要求。1. 基础热风炉基础不仅承载热风炉本体的重量，还要承受其附属设备及相应构筑物的重量。要求地基耐力不小于0.20.25MPa。基础不能发生不均匀下沉和过分沉降，以避免管道被撕裂影响热风炉正常的工作，为此，同一座高炉的热风炉组建在一个钢筋混凝土基础上。2. 炉壳炉壳不仅承受砖衬的热膨胀力，还要承受炉内气体的压力，后者所引起的压力比前者大很多，因此，炉壳各部分的形状应按耐压容器设计，圆弧过度。为确保密封，炉壳和底封板焊
39、成一个不漏气的整体，它和地基之间用地脚螺栓把紧。炉顶部分炉壳为悬链线形，厚度为20mm；炉身部分炉壳为圆筒形，厚20mm；炉底部分炉壳为平板，厚度为36。为适应高风温，在高风温炉壳设计中，利用了以下措施：1） 炉壳选用焊接性能好、精粒细、耐高压及抗腐蚀的低合金钢材料制作。2） 在高温区域，内侧表面先进行喷砂除锈处理，然后喷涂耐酸漆，最后喷涂不定型耐火材料。3） 在炉壳外侧表面用0.5mm厚的铝板包覆。4） 炉壳转折点处采取曲线过渡连接，以减少应力集中。特别是炉壳底板，为避免钢板变形，底部中央部位向外鼓起，导致开裂漏风，在底板和炉壳下部的连接区域除采取圆弧形过渡和加厚钢板外，在底板上面焊接大型工
40、字钢和浇筑一层干沙，以减少膨胀。3. 炉墙炉墙由耐热层、绝热层和隔热层组成。其作用为保护炉壳，减少热损失，保持炉内高温。热风炉砌体的破损机理：1） 热震破损。热风炉炉衬及格子砖经常处于加热和冷却的变化之中，承受着热应力作用，到一定时间气体便会产生裂纹和剥落，严重时气体倒塌。2） 烟气粉尘的化学侵蚀。特别是蓄热室上部，化学侵蚀更为严重。3） 机械载荷作用。耐火材料在使用温度下，长期负载，已发生蠕变变形而损坏。4. 燃烧室燃烧室是煤气燃烧的空间，位于炉内的一侧。其断面形状有三种：圆形、眼睛形和复合形 。本设计中选用圆形燃烧室，它的形状简单，稳定性好，热应力小，当量直径大，有利于煤气燃烧。本设计采用
41、陶瓷燃烧器，其优点在于：1) 空气与煤气混合好，能完全燃烧。2) 空气过剩系数小，可提高燃烧温度。3) 燃烧气体向上喷出，不冲刷隔墙。4) 燃烧能力大。5. 蓄热室蓄热室是热风炉进行热交换的空间，它由格子砖砌筑而成。格子砖的特性对热风炉的蓄热能力、热交换能力以及热效率有直接影响。对格子砖的要求为：1) 有较大的受热面积进行热交换。2) 有一定的重量进行蓄热,保证送风时不产生大风降温。3) 能引起气流扰动,保持高流速,提高对流体的传热效率。4) 七成格子时候结构稳定,不产生砖间错动。6. 拱顶拱顶是连接燃烧室与蓄热室的砌筑结构，它在高温气流作用下保持稳定，同时要使得燃烧烟气均匀分布在蓄热室断面上
42、。拱顶是热风炉温度最高的部位，必须选择优质耐火材料砌筑,并应绝热保温。本设计采用锥球形拱.。7. 支柱及炉篦子蓄热室格子砖通过炉篦子支撑在支柱上。炉篦子和支柱由耐火灰铸铁铸成。炉篦子和支柱的结构与隔孔应对应,以避免堵塞格子砖孔。支柱高2500mm，炉篦子高500mm。5.2.4 热风炉阀门热风炉是高温、高压装置，其燃料易燃易爆并且有毒。因此热风炉设有复杂的阀门系统，以用以控制燃烧和送风过程。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、焦炉煤气刘力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。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
