冶金專業煉鐵廠年產175萬噸高爐設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 爐體熱負荷是指在單位時間內爐體熱量的損失量。爐體總的熱負荷與爐體總的冷卻水用量之間的關系，按照熱平衡原理，可以用下面公式表示：式中 —爐體總熱損失，； —爐體總的冷卻水用量，； —冷卻水的比熱容，； —分別為冷卻水的進、出水溫度（平均值）。求出爐體總的熱負荷后，即可求出高爐的冷卻水用量。在計算爐體熱負荷時，應考慮爐役后期的值比中期增加15%。本設計要求冷卻水進水溫度小于35，出水溫度50～60，各部分允許進出水溫度差為：爐身上部12，爐身下部12，爐腰10，爐腹10，風口帶5，爐缸3，風、渣口大套5，風、渣口二套5。 平均進、出水溫差為10， 。 = = 2744 本設計高爐總的冷卻水用量為2744 。（2）供水水壓有足夠高的供水壓力是保證高爐冷卻器正常工作的基本條件。同時，為避免當冷卻器燒毀時高爐內煤氣不至于進入冷卻系統，造成燒壞大量冷卻設備，也要求供水系統壓力必須大于爐內煤氣壓力。對爐體供水壓力的要求是：～；。一些高爐爐體供水壓力見下表：表32 高爐爐體供水壓力表部位單位高爐容積，1002556201000供水管（風口平臺處濾水器以上）～～～～爐體上部～～～～爐體下部～～～～本設計爐體給水壓力：。由高爐爐型設計計算，取風口數目為24個。風口裝置設計包括熱風圍管以下的短管法蘭盤、鵝頸管、直管、彎管、直吹管，以及風口水套等部分。風口直徑按生產實踐經驗而定，同相似爐容的高爐相比較，本設計風口直徑取170。風口由風口大套、二套和三套組成，是送風管路最前端的一個部件。它位于高爐爐缸上部，成一定角度探出爐壁。鐵口裝置主要指鐵口套。鐵口套的作用是保護鐵口處的爐殼。鐵口套一般用鑄鋼制成，并與爐殼鉚接后焊接。考慮不使應力集中，鐵口套的形狀，一般做成橢圓形，或四角大圓弧半徑的方形。（一）高爐鋼結構爐體鋼結構主要包括爐體支柱、爐頂框架、爐殼及平臺結構等。(1) 爐體支柱：爐體支柱是支撐爐體及爐頂設備重要的鋼結構件。爐體支柱的結構形式取決于爐體內襯結構及爐頂設備的載荷傳遞到爐基的方式。本設計采用大框架結構。這種結構特點是爐頂框架上的全部載荷由四根大支柱組成的大框架直接傳遞到爐基，爐頂法蘭盤上的載荷由爐殼傳遞到爐基，取消了爐腰托圈，爐缸支柱及爐身支柱。(2) 爐頂框架：爐身支柱或大框架支柱上的部頂端一般都用橫跨鋼梁將支柱連接成整體，并在橫跨鋼梁上面滿鋪花紋鋼板或普通鋼板作為爐頂平臺。爐頂平臺是爐頂最寬敞的工作平臺。爐頂框架是設置在爐頂平臺上面的鋼結構支撐架。它主要支撐受料漏斗、大小料鐘平衡桿機構及安裝大梁等。爐頂框架結構形式在A字型和門型兩種，本設計選用門型結構。門型結構鋼架一般為2440厚鋼板焊成或槽鋼制成。（二）爐殼：爐殼有鋼板制成， 各部位爐殼厚度的計算公式如下： ， 其值見表：表33 爐體各部位系數部位值值本設計δ值，爐頂封板與爐喉50176。≤55176。810055176。爐身上部區域13830爐身下部區域13830爐腰及其以下部位10700爐缸及爐底13310第4章 原料系統第4章 原料系統原料系統包括：卸料、堆料、冶煉前的準備（破碎、篩分、混勻），運輸到貯礦槽上；按高爐的需要配料、稱量；裝入料車或上料皮帶，經過爐頂裝料裝置裝入高爐等。 焦礦槽容積的確定貯礦槽的容積大約能貯存12～18小時的礦石，6～8小時的焦炭。據此設定貯礦槽的容積及焦槽的容積： 貯礦槽和附礦槽的布置、容積及數目的確定高爐爐后貯礦槽和貯焦槽是用來接受和貯存爐料的。此外，還應設置一些數目的雜礦槽，以貯存熔劑和洗爐料等。1．貯礦槽結構：采用鋼—鋼筋混凝土混合式結構形式，礦槽周壁用鋼筋混凝土澆灌，底壁、支柱和軌道梁用鋼板焊成。槽內加襯板，槽底板與水平面夾角50176。～55176。2．本設計選用10個貯礦槽，槽上槽下都采用皮帶運輸方式。其中燒結礦、球團礦、巴西礦、石灰石的個數分別為2。 單個礦槽的容積為：=礦槽貯存能力（貯存時間）：24/(1982)= 小時3．礦槽參數：本設計中貯礦槽設置為單排，采用皮帶機供料，貯礦槽寬度為10 。高度為12 m。礦槽總長度決定于車間的長度，后者決定于高爐中心線的距離。單個礦槽長度（采用帶式運輸機）為5 。4．副礦槽設計 雜礦槽 752 塊礦槽 1002 焦礦槽的布置、容積及數目的確定1．本設計中設四個焦槽。每個焦槽容積為： ， 取 焦槽貯存能力（時間）： 24/(1982)= 2．另備一個100碎焦槽。 槽上、槽下設備及參數的確定 槽上設備目前，槽上設備有料車上料和皮帶上料兩種，本設計采用皮帶上料。 槽下設備及參數選擇1．給料器本設計采用電磁震動給料器。電磁震動給料器主要由三部分組成：槽體、激震器、減震器。激震器與槽體用彈簧連接在一起，塊礦、雜礦均設槽下震動給料器。槽下設放料閘門，為電動裝置，同時也設手動裝置。2．篩分設備為改善高爐料柱的透氣性，必須篩除粉末。槽下篩分是爐料入爐前的最后一次篩分。將給料機底板換成篩網，可在給料的同時起到篩分的作用。本設計中采用電磁震動篩作為篩分設備。3．槽下運輸及爐料稱量本設計采用皮帶機供料方式，采用電子稱量漏斗稱量。焦炭稱量漏斗：安裝在貯焦槽下面，用來稱量經篩分的焦炭，之后將焦炭卸入膠帶上料機運往高爐爐頂。礦石稱量漏斗：主要安裝在貯礦槽下面，用來稱量燒結礦、球團礦及生礦石，礦石采用分散篩分分散稱量的方法。其優點在于：布置操作靈活，備用能力大，便于維護。稱量后的爐料經膠帶上料機運往高爐爐頂。 皮帶上料機能力的確定1．皮帶機選擇：選皮帶機傾角為12176。，采用槽型皮帶，皮帶速度2，皮帶水平投影長度為258，輸送量2000。寬度選擇如下：= ,式中 —膠帶機寬度，； —膠帶輸送量，； —斷面系數，=320； —輸送帶速度，取=2； —物料堆比重， ； —傾角系數，=； —速度系數，=。 代入數據，則： == 取 = 2．為保證膠帶安全運行，設計時采取了以下措施：膠帶機由兩個方向驅動，連續運轉。設三個電機，兩個運轉，一個備用；為預防反轉，有兩個電機做制動用；拉緊膠帶用液壓缸；為防止爐頂高溫，在裝料設備上面設有噴水裝置，溫度超過某一定值時自動噴水。此外還有觀察膠帶爬行的裝置，預防膠帶斷裂設備和預防停運時偶然啟動的設備。第5章 送風系統第5章 送風系統高爐送風系統包括高爐鼓風機、冷風管路、熱風爐、熱風管路及管路上的各種閥門等。準確選擇送風系統鼓風機，合理布置管路系統閥門工作可靠，熱風爐工作效率，是保證高爐優質、低能、高產的重要因素之一。 高爐鼓風機的選擇高爐鼓風機用來提供燃料所必需的氧氣、熱空氣和焦炭在風口燃燒所生成的煤氣，又是在鼓風機提供的風壓下才能克服料柱阻力從爐頂排出。　　 = ＝＝ ― 高爐有效容積； ― 每１噸干焦消耗標態風量，2700； ― 高爐冶煉強度，／m3d　； ― 標態入爐風量。 鼓風機風量 =(1+10﹪)=―高爐入爐風量，；―高爐要求的鼓風機出口風量，；―送風系統漏風系數，對大型高爐為10﹪ 高爐鼓風壓力　　　1. 高爐爐頂壓力： ＝ 105 Pa=　　　2. 高爐料柱阻力損失： ＝105 Pa＝　　　3. 高爐送風系統阻力損失： ＝2104＝則鼓風機出口風壓:=++=++= 鼓風機的選擇1. 對鼓風機出口風量的修正　　三類地區風量修正系數：＝，　　實際供風量：＝＝=2. 對風機出口風壓的確定　　三類地區風壓修正系數：= 出口風壓： = ==3. 風機選擇表51 風機選擇系數鼓風機種類風 量風 壓轉 速功 率傳 動方 式離心式490055506750汽動 此風機為離心式風機，二座高爐裝三座，一臺備用． 熱風爐 熱風爐座數的確定 本設計每座高爐配備四座熱風爐。 熱風爐工藝布置 本設計的四座熱風爐采用一字型排列。 熱風爐型式的確定 本設計采用改進型內燃式熱風爐。 熱風爐主要尺寸的計算高爐容積為1982，配備四座改進型內燃式熱風爐。1． 確定基本參數：（1） 取單位爐容蓄熱面積為90/；（2） 定熱風爐鋼殼下部內徑Ф8600，爐殼及拱頂鋼板厚度為20，爐底鋼板厚度為36。2． 確定爐墻結構及熱風爐內徑：下部：（1）大墻厚：345（2）隔熱磚（輕質粘土磚）：113（3）填料層（水渣石棉填料）：60（4）不定型噴涂料：40共計：345+113+60+40=558 （5） 熱風爐內徑：=86005582=7484燃燒室隔墻結構：上部：230硅磚+345硅磚+20滑動縫下部：230高鋁磚+345高鋁磚+20滑動縫3． 選燃燒室面積（包括隔墻）：根據經驗，選燃燒室面積占熱風爐內截面積的28%（1） 熱風爐內截面積：=（2） 燃燒室面積：=28%=4．蓄熱室截面積==5．選格子磚 選七孔磚，格孔直徑為Φ43，查表知1格子磚受熱面積：= /6．蓄熱室蓄熱面積（1） 4座熱風爐總蓄熱面積：198290=178380 （2） 1座熱風爐蓄熱面積：178380247。4=44595 7. 1高蓄熱室蓄熱面積 1=1270 8．蓄熱室高度= 9．拱頂高度 采用錐球形拱頂，見下圖 錐球形拱頂 熱風爐拱腳內徑：=86002(40+60)=7600據經驗:=== 拱頂由球冠和圓錐臺組成，具體尺寸如下： 據經驗：球冠弦長=== 球冠圓心角為120176。，圓錐斜邊與水平夾角為60176。10．熱風爐全高及高徑比支柱及爐篦高：+=燃燒室比蓄熱室高：大墻比燃燒室高：拱頂磚襯：400高鋁磚+230輕質高鋁磚+113硅藻土磚+40噴涂層=783則：=+++++++=校核：= 符合要求。 熱風爐設備熱風爐設備主要包括：熱風爐本體、燃燒器、助燃風機、熱風爐煙道、煙囪以及各個管道和閥門，其中燃燒系統的閥門有：空氣燃燒閥、高爐煤氣燃燒閥、高爐煤氣閥、高爐煤氣放散閥、焦爐煤氣燃燒閥、焦爐煤氣閥、吹掃閥、焦爐煤氣放散閥、助燃空氣流量調節閥、高爐煤氣流量調節閥、焦爐煤氣流量調節閥及煙道閥等。送風系統的閥門有：熱風閥、冷風閥、混風閥、混風流量調節閥，充風閥、廢氣閥及冷風流量調節閥等。燃燒器用來混合高爐煤氣與空氣，并把混合氣體送入熱風爐的燃燒室。空氣由單獨的送風機供給。本設計采用套筒式陶瓷燃燒器。 熱風爐管道及閥門1．熱風爐系統設有冷風管、熱風管、混風管、燃燒用凈煤氣管和助燃風管、倒流休風管等，這些管道均為普通碳素鋼板焊成。管道直徑根據合適的流速確定，按下式計算： 式中 圓形管道內徑，； 氣體在實際狀態下的體積流量。 氣體在實際狀態下的流速。管道內氣體流速參考數據見表：表52 管道內氣體流速參考數據名稱實際流速（）冷風管道正風壓15～20負風壓10～15熱風管道正風壓30～35負風壓25～30凈煤氣管道6～12根據我國高爐熱風爐管道內徑參考數據，本設計選取熱風爐管道內徑見表：表53 熱風爐管道內徑高 爐容積凈煤氣總管凈煤氣管道冷風總管冷風直管熱風總管熱風圍管冷風混風管19821500110014001200150015001200熱風爐的煙道設置在熱風爐組一側的地面以下，為耐熱混凝土結構。斷面形狀為圓形。煙道的高度為1200，寬度為800，煙道內流速為2～5。熱風爐組的煙囪設置在遠離高爐方向末端，為混凝土結構，高度為70。2．熱風爐主要閥門有：(1) 熱風閥：安裝在熱風出口和熱風主管之間的熱風短管上。其作用是：在燃燒期關閉，割斷熱風爐與熱風管道之間的聯系。(2) 切斷閥：由閘板閥、曲柄盤式閥、盤式煙道閥構成。其作用是：切斷煤氣、助燃空氣、冷風及煙氣。(3) 調節閥：一般采用蝶形閥，其作用是：調節煤氣流量、助燃空氣流量、冷風流量及混風的冷風流量等。(4). 充風閥：其作用是：熱風爐從燃燒期轉換到送風期，當冷風閥上沒有設置均壓小閥時，在冷風閥打開之前必須使用充風閥提高熱風爐的壓力。(5) 廢氣閥：其作用在于：熱風爐從送風期轉入燃燒期時，在煙道閥打開之前應打開廢氣閥，將熱風爐內相當于鼓風壓力的壓縮空氣由廢氣閥放掉以降低爐內壓力。(6) 放風閥和消音器：位于鼓風機和熱風爐組織間的冷風管道上。其作用在于：在鼓風機不停止工作的情況下，用放風閥把一部分或全部鼓風排放到大氣中去的方法來調節入爐風量。(7) 冷風閥：是位于冷風之管上的切斷閥。其作用是：在送風期，打開冷風閥可以把高爐鼓風機鼓出的冷風送入熱風爐。燃燒期則關掉冷風閥，以切斷冷風管。第6章 爐頂設備第6章 爐頂設備本設計采用并罐式無料鐘爐頂—