产量为万吨生铁的高炉车间系统设计--毕业设计

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1、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：河北理工大学继续教育学院专 业：班 级：姓 名：指导教师：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）设计题目：学 院：河北理工大学继续教育学院专 业：班 级：姓 名：指导教师：200 年 月 日河北理工大学成人教育毕业设计（论文）任务书学院学生姓名指导教师设计（论文）题目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 院姓 名合作者设计（论文）题目时 间工 作 内 容完

2、 成 情 况本人完成部分论文（说明书）万字 图纸指导教师签字：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: 工作单位: 200 年月日目录摘要1引言21绪论41.1概述41.2 高炉生产主要经济技术指标41.3高炉冶炼现状及发展61.4本设计采用的新技术71.5 高炉辅助设计和生产流程图82高炉

3、本体设计92.1. 总述92.2 确定年工作日：347天92.3 定容积：92.4 炉缸尺寸92.5 死铁层厚度102.6 炉腰直径炉腹角炉腹高度102.7 炉喉直径炉喉高度112.8 炉身角炉身高度炉腰高度112.9 校核炉容113 厂址选择133.1考虑因素133.2 要求134 供料系统154.1 焦矿槽容积的确定15贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定154.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定164.2 槽上、槽下设备及参数的确定16槽上设备16槽下设备及参数选择174.3皮带上料机能力的确定17物料堆比重，1.6 184.4 高炉槽下上料系统的设计与改进185 送风系统215.

4、1.1 高炉入炉风量215.1.2 鼓风机风量21高炉鼓风压力225.1.4 鼓风机的选择225.2.1 热风炉座数的确定235.2.2 热风炉工艺布置235.2.3 热风炉型式的确定235.2.4 热风炉主要尺寸的计算235.2.5 热风炉设备265.2.6 热风炉管道及阀门266 渣铁处理系统306.1 风口平台及出铁场306.2炉渣处理设备306.3铁水处理设备346.3.1 铁水罐车346.3.2 铸铁机346.3.3 铁水炉外脱硫设备346.4 铁沟流咀布置356.4.1 渣铁沟的设计356.4.2 流咀的设计356.5炉前设备的选择366.5.1 开铁口机366.5.2 堵铁口泥炮

5、366.5.3 堵渣机366.5.4 换风口机366.5.5 炉前吊车377 煤气除尘系统设计387.1 荒煤气管道387.1.1 导出管387.1.2 上升管387.1.2 下降管397.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定397.2.1 粗除尘装置397.2.2 半精细除尘装置417.2.3 精细除尘装置417.2.4 布袋除尘器417.2.5 附属设备437.2.6 布袋除尘器目前要解决的问题448 喷吹燃料系统458.1 煤粉喷吹系统458.2喷煤应注意的问题478.3喷吹工艺流程478.4高炉喷吹废塑料的现状与前景488.4.1. 我国高炉喷吹废塑料存在的问题488.4.2. 前景

6、499 炉顶设备509.1 炉顶基本结构：509.2 布料方式5110 冷却设备选择、风口及铁口设计5310.1炉底冷却型式选择5310.2 高炉各部位冷却设备的选择5310.2.1 炉缸和炉底部位冷却设备选择5310.2.2 炉腹、炉腰和炉身54炉顶5410.3 高炉供水量、水压的确定5410.3.1 供水量5410.3.2 供水水压5510.4 风口数目及直径5610.5 铁口5610.6 炉壳及钢结构确定57炉壳5811 基础与内衬5911.1高炉炉基的形状及材质59对高炉基础的要求5911.1.2 高炉基础的形状、尺寸、材质结构5911.2 高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑61炉底

7、6111.2.2 炉缸6211.2.3 炉腹6211.2.4 炉腰6311.2.5 炉身6311.2.6 炉喉6312 炼铁车间平面布置6412.1 车间平面布置原则6412.2 车间平面布置形式64结论65参考文献67致谢67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

8、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；渣铁处理引 言 21世纪是一个信息时代

9、，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

10、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100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

11、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。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。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

12、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

13、）高炉有效容积利用系数（v）。高炉有效容积利用系数是指每昼夜、每1 m3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：v=v是高炉冶炼的一个重要指标，v愈大，高炉生产率愈高，目前，一般大型高炉超过2.0t/(m3d),一些先进高炉可达2.22.3 t/(m3d)。小型高炉的v更高,100300 m3高炉的利用系数为2.83.2 t/(m3d)。（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=焦碳的消耗量约占生铁成本的3040，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450500K

14、g/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时，则： Y=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（）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0.70.9。（4）冶炼强度（I）。冶炼强度是每昼夜、每1高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量与有效容积的比值：I=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

15、，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1015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

16、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。（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，

17、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 无钟炉顶和皮带上料，旋转溜槽布料可实现多种布料方式。 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。 炉前水渣处理采用过滤法水淬渣。 炉体冷却采用软水闭路循环系统。 余热回收和余压发电。 采用喷煤技术。 采用计算机自动监控系统，对各生产环

18、节进行监控1.5 高炉辅助设计和生产流程图高炉及辅助设备如下：高炉本体 上料系统 送风系统 煤气除尘系统 渣铁处理系统 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鼓风机炉渣生铁煤气水渣渣棉干渣铸钢铸造除尘净煤气 燃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8。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

19、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。2.2 确定年工作日：347天日产量 P总=3458.2t2.3 定容积：选定高炉座数为2座，利用系数为: =2.0t/（m3 d）每座高炉日产量： P= =1729.1t每座高炉容积 ： = =864.6m32.4 炉缸尺寸1. 炉缸直径 选定冶炼强度 I=0.95t（m3d）;燃烧强度=1.05 t（h），则: d=0.23=0.23=6.43m 取d=6.4m 校核 =26.88 合理 2. 炉缸高度 1) 渣口高度hz=1.647m 取hz =1.7m2) 风口高度 = =3.03m 取=3

20、.0m3) 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=3.5m2.5 死铁层厚度选取 h0=1.5m 2.6 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度选取 =1.10则 D=1.096.4=7.04 取D=7m选取=8030 则 = =8030=1.76m取=1.7m 校核 = =5.67=80028133112.7 炉喉直径 炉喉高度选取 =0.64 则 =0.647=4.48 取= 4.5m 选取 h5=2.0m2.8 炉身角 炉身高度 炉腰高度选取 =840 则 h4=11.89m

21、取h4=12m 校核 tan=9.6=8103211611 选取 Hu/D=3.0 则 Hu=3.07=21 取Hu=21m h3=Hu-h1-h2-h4-h5=21-3.5-1.7-12-2.0=1.8m2.9 校核炉容1. 炉缸体积: V1= =112.54m32. 炉腹体积: V2=59.95m33. 炉腰体积: V3=54.35 m34. 炉身体积:V4=316.36m3 5.炉喉体积：V5 = =31.795 高炉容积： = V1VVV4112.54+59.95+54.35+316.36+31.79574.99m 误差： =0.33%1% 炉型设计合理，符合要求。3 厂址选择3.1考

22、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

23、，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

24、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。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。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

25、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：7684.8m33362.1m3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

26、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。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：=7684.8/10 = 768.48取=768矿槽贮存能力（贮存时间）：7684.824/(48032.2)= 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 。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5。4副矿槽设

27、计杂矿槽：752 块矿槽：10024.1.2 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=840.5，焦槽贮存能力（时间）：3362.124/(48032.2)=7.64小时2另备一个100碎焦槽。4.2 槽上、槽下设备及参数的确定槽上设备目前，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。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.

28、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2，皮带水平投影长度为258，输送量5000。宽度选择如下：= ,式中 胶带机宽度，胶带输送量，断面系数，=320输送带速度，取=2物料堆比重，1.6 倾角系数，=0.92速度系数，=1.

29、0代入数据，则:=1.46 取 = 1.5 2. 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

30、室座落于矿槽顶部受总图布局、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

31、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

32、PLC 微机系统自动补偿。焦炭通过焦仓闸门给料, 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。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

33、阻力从炉顶排出。 高炉入炉风量= 4780.88 m3/min高炉有效容积；每吨干焦消耗标态风量，2700 m3/t高炉冶炼强度，取1.05tm3dt标态入炉风量，m3/min 鼓风机风量 =(1+10)4780.88=5258.96 m3/min高炉入炉风量，m3/min高炉要求的鼓风机出口风量，m3/min送风系统漏风系数，对大型高炉为10高炉鼓风压力1. 高炉炉顶压力：3.0 105 Pa=0.30 2. 高炉料柱阻力损失：1.3105 Pa0.133. 高炉送风系统阻力损失： 21040.02则:鼓风机出口风压:=+ +=0.30+0.13+0.02=0.45 鼓风机的选择1. 对鼓风

34、机出口风量的修正风量修正系数：0.95，实际供风量：5258.96/0.95=5535.72. 对风机出口风压的确定风压修正系数：=1.04出口风压： = =0.433. 风机选择表10 风机选择系数风机型号风 量风 压转 速功 率传动方式O5700-3157001.655506750汽动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 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。 热风炉型式的确定本设计采用改进型内燃式热风炉。 热风炉主要尺寸的计算高炉容积为864.6，配备四座改进型内燃式热风炉。1.确定基本参数 1)

35、取单位炉容蓄热面积为90/;2) 定热风炉钢壳下部内径10000,炉壳及拱顶钢板厚度为20,炉底钢板厚度为36。2.确定炉墙结构及热风炉内径下部：1) 大墙厚：3452) 隔热砖（轻质粘土砖）：1133) 填料层（水渣石棉填料）：604) 不定型喷涂料：40共计：345+113+60+40=5585) 热风炉内径：=10000-5582=8844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：=61.42) 燃烧室面积：=61.428%=17.19

36、4. 蓄热室截面积=61.4-17.19=44.215. 选格子砖选七孔砖，格孔直径为43，查表知1格子砖受热面积：=38.06 /6. 蓄热室蓄热面积1) 4座热风炉总蓄热面积：864.690=241560 2) 1座热风炉蓄热面积：2415604=60390 7. 1高蓄热室蓄热面积144.2138.06=1682.63 8. 蓄热室高度=35.89 9. 拱顶高度采用锥球形拱顶，见图1热风炉拱脚内径:=10000-2(40+60)=9800据经验:=0.60=0.609.8=5.88 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=0.45=0.459.8=4.4

37、1,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=2.5燃烧室比蓄热室高：0.4大墙比燃烧室高：1.2拱顶砖衬：400高铝砖+230轻质高铝砖+113硅藻土砖+40喷涂层=783则：=2.5+0.4+1.2+35.89+5.88+0.783+0.020+0.036=46.709校核：=4.65 符合要求。 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

38、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。 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： 式中 - 圆形管道内径， - 气体在实际状态下的体积流量， - 气体在实际状态下的流速，。管道内气体流速参考数据见表11：表11 管道内气体流速参考数据名称实际

39、流速（）冷风管道正风压1520负风压1015热风管道正风压3035负风压2530净煤气管道612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积净煤气总管净煤气管道冷风总管冷风直管热风总管热风围管冷风混风管12101500110014001200150015001200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25m/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

40、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：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

41、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

42、前一定的回旋区深度，在煤气量大和透气性差、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

43、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。6渣铁处理系统高炉冶炼中有大量高温液态的生铁和炉渣由高炉下部的铁口和渣口放出。及时、合理的处理这些生铁和炉渣是保证高炉正常生产的重要环节。为了搞好这些工作，必须有完好的出铁和出渣设施及足够的运输能力。6.1 风口平台及出铁场风口平台是设

44、置在高炉下部沿高炉炉缸四周风口前设置的工作平台，为了操作方便，风口平台一般比风口中心线低11501250，应该平坦并且还要留有排水坡度。其主要作用是方便高炉操作人员窥视风口，了解炉内情况及布置上渣沟。出铁场是布置铁沟、安装炉前设备、进行放渣出铁操作的炉前平台。大型高炉铁口数目多时，可设24个出铁场，本设计的高炉设有二个出铁场。本设计风口平台及出铁场采用架空的结构形式，支撑在钢筋混凝土柱子上的预制钢筋混凝土板，上面填充1.5厚的沙子，最上面地坪立砌一层建筑砖。本设计风口平台的标高比出铁场的标高要高1.5，风口平台比风口中心线低1250，净空宽度为6 。上面布置2条上渣沟。出铁场的位置应与铁口位置

45、相适应。其长度为50，宽度为20，高度保证任何一个渣铁溜嘴下沿不低于5。出铁场上面布置出铁沟和下渣沟。6.2炉渣处理设备轮法粒化渣处理工艺与其它水冲渣工艺相比具有能耗低、吨渣耗水量小;成品渣含水量低、质量好;操作安全、不发生爆炸、作业率高;占地面积小、投资省;环境保护好等优点，是一项值得推广的新技术、新工艺。该工艺设备与国内外同类设备相比也有很大改进并具独到之处，从而提高了设备运转可靠性，保证了整个工艺的安全运转和熔渣的粒化效果。从高炉炉渣处理的发展来看，无论新上项目还是改扩建或大修项目，轮法粒化渣处理工艺因其经济性、可靠性而成为首选工艺。现国内唐钢二炼铁、宝新炼铁厂已采用，其它许多厂家也正准

46、备采用此工艺。因此，轮法粒化渣处理工艺在我国应用前景广阔18。鉴于本设计也采用轮法粒化渣处理工艺1. 工艺流程：高炉熔渣经流渣嘴流至粒化器，被快速旋转的粒化轮分割、破碎并被抛至粒化板上进行二次粒化，同时四周向碎渣喷水冷却进行水淬，经急冷后流人脱水器，在脱水器水槽中进行二次水淬、冷却，然后被粒化的水渣由脱水器上的筛斗从水中捞出，在脱水器转鼓的缓慢转动过程中脱水、干燥并被提升至高点，然后流人出料斗，经榴槽滑人皮带并运至存渣场。滤出的水在脱水器水槽中，经溢流装置流人循环水罐中，经补充新水后，由循环泵抽出进人下次循环。循环水罐中的沉渣由气力提升机或渣浆泵提升至脱水器，再次过滤。此过程中产生的大量蒸汽经

47、集气管、烟囱排人大气。在生产中可以随时自动或手动调整粒化轮、脱水器转鼓的转速和溢流装置的工作状态，以适应高炉出渣量的变化并控制成品渣的质量和温度。成品渣有95 0C左右的余温，依靠此余热水分再次被蒸发，使成品渣的含水量小于10%。1：流渣咀；2：粒化器；3：脱水器；4：集气管；5：压缩空气；6：出料斗；7、8：皮带输送机；9：气力提升机；10：循环水罐；11：工业用水；12：新水；13：粒化泵；14：工业用水；15：循环用水；16：溢流装置图2 轮法粒化渣处理工艺流程图2. 工艺特点及与其它水冲渣工艺的比较轮法粒化渣处理工艺改变了传统工艺用高压水分割、粒化熔渣、水力输送至沉淀池或脱水装置、抓斗

48、起吊等方式，而是用机械方式将熔渣分割、破碎再水淬、冷却、皮带输送。轮法粒化渣处理工艺与其它渣处理工艺相比有以下优点:1) 能耗低、吨渣耗水量小OCP法和INBA法处理熔渣，吨渣耗水量大，循环水量与熔渣之比分别为l0:1和7:1,其中只有7%左右的水被蒸发，93%的水进人循环水系统，补充水量小于10%。由于补充水量占循环水量的比例较小，所以循环水水温降低不多，循环水再进人下次循环之前需进人冷却系统进行冷却，然后再进人下次循环。这样就需要增设庞大复杂的循环水冷却系统(冷却塔、上塔水泵等设施)故吨渣耗电量高，投资大。而轮法粒化渣处理工艺吨渣耗水量小，水渣比为(12):1,其中70%的水被蒸发，只有3

49、0%的水进入循环水系统。补充水量占循环水量的70%，故循环水升温较少，不需设冷却塔等设施。轮法粒化渣处理工艺吨渣耗电量是其它方法的1/5，再考虑到其它设施，轮法粒化渣处理工艺较OCP之法等吨渣耗电量总节减2/31/2。2) 成品渣含水量低、质量好 用OCP法、INBA法和沉淀法等所得的成品渣含水量约占20%30%。为减少外运渣的含水量，需在渣池附近增设滤水设施及堆渣场存放滤水设施，同时外运时会造成厂区道路泥泞或结冰。而轮法处理的成品渣含水量低，小于10%，可直接装车外运，减少了运输量，降低了水泥厂的生产成本(不用特殊烘烤)。由于该方法可以通过控制粒化装置来控制成品渣质量，这是其它方法无法比拟的

50、。3) 操作安全、不发生爆炸、作业率高 采用OCP法、INBA法，当熔渣中含铁时会产生爆炸，开炉时最为明显(在高炉生产中，事故状态的熔渣带铁是不可避免的。INBA法高压水遇带铁熔渣会产生爆炸，这种情况只能使渣处理系统停止运行，需设干渣坑来解决事故时熔渣的排放问题)。而采用轮法粒化渣处理工艺即使渣中含铁40%也不会产生爆炸，作业率可达100%,无需设于渣坑。唐山钢铁公司二炼铁的实际经验已证明了这一点。 4) 占地面积小、投资省 由于轮法粒化渣处理工艺设备布置紧凑、不需要较大的冷却系统和渣池等，因而占地面积小、投资省。5) 环境保护好 轮法粒化渣处理工艺主要设备有:摆动流渣嘴、粒化器、脱水器、滋流

51、装置、气力提升机(气泡泵)或渣浆泵等。6.3铁水处理设备高炉生产的铁水主要是供给给转炉用来炼钢，同时还考虑炼钢设备检修等暂时性生产能力配合不上时，将部分铁水铸成铁块；生产的铸造生铁一般要铸成铁块，因此铁水处理设备包括运送铁水的铁水罐车和铸铁机两种。 铁水罐车 铁水罐车是用普通机车牵引的特殊的铁路车辆，由车架和铁水罐组成，铁水罐通过车身的两对枢轴支撑在车架上。另外还设有被吊车吊起的枢轴，供铸铁时翻罐用的双耳和小轴。铁水罐由钢板焊成，罐内砌有耐火砖衬，并在砖衬与罐壳之间填以石棉绝热板。铁水车可以分为两种类型：上部敞口式和混铁炉式，本设计采用混铁炉式铁水罐。 铸铁机 铸铁机是把铁水连续铸成铁块的机械

52、化设备。本设计采用LZ441型双带滚轮固定式铸铁机。 铁水炉外脱硫设备 本设计采用喷吹气体搅拌法对铁水实行炉外脱硫。将喷枪插入到铁水中，通过喷枪把含有脱硫剂的气体混合物吹入到铁水中，并利用喷吹气体使铁水发生搅拌，以脱除铁水中的硫。喷吹气体为氮气。6.4 铁沟流咀布置 渣铁沟的设计在保证渣、铁分离的前提下，尽量缩短渣铁沟长度。1. 设计参数：1) 铁沟坡度：主铁沟段坡度为9，支铁沟段坡度为：6，下渣沟坡度为7，流嘴处坡度为10。2) 主铁沟长为15，宽1.2，身1.2。2. 构造：1)渣沟：80厚的铸铁槽内捣一层垫沟料，铺上河沙即可。2) 铁沟：80厚的铸铁槽内，砌一层115的粘土砖，上面捣一碳

53、素耐火泥。3. 撇渣器：位于主铁沟末端，利用渣铁比重不同，用挡渣板把下渣挡住，只让铁水从下面通过，达到了渣铁分离的目的。本设计如下：1)渣沟的下渣口到撇渣器中心线的距离为500；2)下渣沟砂坝底高于残渣沟砂坝；3)残渣沟砂坝下沿与沟头在同一水平面。 流咀的设计本设计采用摆动流咀。摆动流咀安装在出铁场下面，其作用是把经铁水沟流出来的铁水注入出铁场平台下的任意一个铁水罐中。设置摆动流嘴缩短了铁水沟长度，简化了出铁场布置，减轻了许多修补铁沟的作业。6.5炉前设备的选择炉前设备主要有：开铁口机、堵铁口泥炮、堵渣机、换风口机、炉前吊车等。 开铁口机本设计采用冲钻式开铁口机，它由起吊机构、转臂机构和开口机

54、构组成。开口机构中钻头以冲击运动为主，同时通过旋转机构是钻头产生旋转运动，即钻头即可进行冲击运动又可进行旋转运动；既能完成钻孔动作，又能完成捅铁口动作。 堵铁口泥炮本设计中采用液压泥炮。泥炮主要由打泥机构、压紧机构和转炮机构组成。转炮用液压马达，压炮和打泥用液压缸。 堵渣机堵渣机常用铰接的平行四连杆结构。本设计采用吹风式堵渣机，其特点是放渣时把塞头拔出即放渣，而不必人工打开渣口。 换风口机本设计采用吊挂式换风口机。它主要由小车运行结构、立柱回转及升降机构、挑杆伸缩机构、挑杆摆动机构、挑杆冲击机构及卷扬机构等组成。 炉前吊车为减轻炉前劳动强度需设置炉前吊车，它的主要作用是用于吊运炉前的各种材料，

55、清理渣铁沟，更换主铁沟、撇渣器和检修炉前设备等。7 煤气除尘系统设计高炉冶炼过程中，从炉顶排除大量烟气，每吨生铁约产生1800标准立方米煤气，其中含2024%，约含2%， 0.5%，发热值约3500。因此高炉煤气具有一定使用价值。由高炉炉顶排出的煤气，其温度150300，标态时含有粉尘约40100，需降温除去后才能使用。7.1 荒煤气管道高炉煤气由炉顶封板（炉头）引出，经导出管、上升管、下降管进入除尘器。 导出管采用四根导出管沿炉周围均匀分布。高炉炉顶导出口处的截面积取炉喉面积的45%，导出管与水平面的倾斜角为53，故每根导出管的截面积为： = =5.79 导出管的内径为：= 导出管口煤气流速

56、为3.5。 上升管导出管上部成对地合并在一起，过渡到上部的垂直部分，此垂直部分称为煤气上升管，上升管总面积为炉喉截面积的35%其总截面积为: =4.51每根管直径为 =2.40 煤气流速为6。内砌一层113轻质粘土砖，壳厚10；上升管高度应保证下降管的倾角不小于40。 下降管由下降管通向重力除尘器的一段管道为煤气下降管，为保证下降管内不沉积灰尘，下降管煤气流速取7.5，为此下降管总截面积应为上升管总截面积的80%，同时应保证下降管倾角大于40。总截面积为：4.5180%=3.608 内径： = 2.14 内砌113轻质粘砖壳厚12。7.2 除尘系统的选择和主要设备尺寸的确定本设计中高炉煤气除尘

57、处理采用重力除尘器和一文、二文除尘设备；高炉出铁均采用布袋除尘；料斗内漏斗、筛分处用布袋除尘。 粗除尘装置1. 装置的选择本设计采用重力除尘器2. 设计参数1) 圆筒直径式中： 煤气流量， 圆筒内煤气流速，0.61.0 ，取0.9 2) 圆筒部分高度式中： 圆筒部分停留时间，一般为1215 截面积, 本设计采用的重力除尘器的主要尺寸见表13表13 重力除尘器的主要尺寸炉容/除尘器内径/中心导管内径/煤气出口内径/排灰口外径/上锥体高度/直筒段高度/下锥斗高度/锥斗壁倾角/度1210103603200150010004751127006211533. 重力除尘器结构重力除尘器壳体采用普通碳素钢板

58、焊接成，在重力除尘器下设螺旋清灰器，把从重力除尘器下来的灰尘经螺旋清灰器打水旋出，出来的是灰泥，避免了扬沙的粉尘污染。重力除尘器为圆筒形，上下部均为圆锥形，锥面水平夹角53，以避免集灰，并有利于集灰的排出，除尘器中心煤气导入为直管形中心管，由于煤气流在管端部的流速较大，灰尘在出口处有较大的惯性，除尘效果较好。 半精细除尘装置半精细除尘装置设在粗除尘装置之后，用来除去粗除尘不能沉降的细颗粒粉尘，以减小精细除尘装置的负荷。半精细除尘可将煤气标态含尘量降到800以下。半精细除尘装置有洗涤塔和文氏管。本设计采用调径文氏管。溢流文氏管结构：溢流文氏管由煤气入口管、溢流水箱、收缩管、喉口和扩张管等组成。工作时溢流水箱的水不断沿溢流口流入收缩段，保持收缩段至喉口连续地存在一层水膜，当高速煤气流通过喉口时与水激烈冲击，使水雾化，水和煤气充分接触，煤气降温，粉尘颗粒湿润聚合并随水排出。 精细除尘装置高炉煤气经粗除尘器和半精细除尘器后，尚含有少量颗粒更细的粉尘，需进一步精细除尘后才可以使用。本设计采用文氏管作为精细除尘装置，精细除尘后标态煤气含量可小于10。 布袋除尘器高炉煤气干法滤袋除尘工艺从70年代开始，以其节