高爐內(nèi)型設(shè)計

攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計設(shè)計題目:高爐內(nèi)型設(shè)計1800爐型設(shè)計二。一二年十二月摘要本設(shè)計要求建1800高爐。設(shè)計主要內(nèi)容包括高爐爐型設(shè)計計算及高爐本體立剖圖，同時對所設(shè)計高爐的特點進(jìn)行簡述。設(shè)計高爐有效容積為1800徑比取2.3,高爐利用系數(shù)取值為2.0,據(jù)此設(shè)計高爐爐型。設(shè)計本著優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和對環(huán)境污染小的宗旨，為日產(chǎn)生鐵4000t的高爐提供高爐內(nèi)型設(shè)計。設(shè)計說明書對1800內(nèi)型進(jìn)行了的詳細(xì)的計算，并結(jié)合國內(nèi)外相同爐容高爐的先進(jìn)生產(chǎn)操作經(jīng)驗及相關(guān)的數(shù)據(jù)，力求設(shè)計的高爐達(dá)到高度機(jī)械化、自動化和大型化，達(dá)到最佳的生產(chǎn)效益。關(guān)鍵字高爐內(nèi)型，高冶煉強(qiáng)度，高富氧噴煤ABSTRACTThedesignlequiiements,constnictionof1800blastfurnace.Designofthemaincontentmcludes:Designofhighfurnacecalculationandtheblastfiunacebodyprofileinelevation,andthechaiactensticsofthedesignofblastfimiace.Designofeffectivevolumeofblastfiunaceis1800diameterratiois2.3,blastftmiaceutilizationcoefficientwas2,typedesignofblastfiunaceaccordingly.DesigninImewithlughqualityhighyield,lowenergyconsumptionandlittlepollutiontotheenviioimientefficiency,providetheblastfurnacepignonblastfurnacedesignfortheNissan4000t.Detaileddesignspecificationsof1800type,andcombinedwiththeadvancedexperienceinproductionopeiationsathomeandabroad,thesamevolumeoffiunaceblastfiunaceandrelateddata,andstiivetodesignblastfinnacetoachieveahighdegreeofmeclianization,automationandlarge-scaleproduction,achievethebestbenefit.KeywordsBlastfiunacesmelting,highstrength,highoxygenemiclunent摘要ABSTRACT緒論課題背景…1高爐爐型1.1爐型的發(fā)展過程1.2五段式高爐1.2.1高爐有效客積和有效高度1.2.2爐缸缸缸腹身腰喉1.2.2爐缸缸缸腹身腰喉貝貝貝為為貝2.1定容積2.2確定年工作日和日產(chǎn)量2.3爐缸尺寸2.3.1爐缸直徑2.3.2爐缸高度2.4爐腰尺寸2.4.1爐腰直徑2.4.2爐腰高度2.4.3爐喉尺寸2.4.3.1爐喉直徑……2.4.3.2爐喉高度2.4.4爐腹高度2.4.5爐身高度2.4.6有效高度2.4.7死鐵層高度2.4.8日產(chǎn)2.4.9爐腹角、爐身角…2.4.10校核爐容3結(jié)論4附錄：高爐長壽技術(shù)5參考文獻(xiàn)緒論最近二十年來，日本和歐盟區(qū)的在役高爐座數(shù)由1990年的65座和92座下降到28座和58座，下降幅度分別為56.9%和37%,但是高爐的平均容積卻分別由1558m3和1690m3±升到4157m3和2063m\上升幅度為166.8%和22%,這基本代表了國外高爐大型化的發(fā)展?fàn)顩r。高冶煉強(qiáng)度、高富氧噴煤比和長壽命化作為大型高爐操作的主要優(yōu)勢受到大家越來越高的關(guān)注和青睞，但是高爐大型化作為一項系統(tǒng)工程,它在立足自身條件的基礎(chǔ)上仍須匹配的煉鋼、燒結(jié)和煉焦能力。我國近年推出的《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中規(guī)定高爐爐容在300m，以下歸并為淘汰落后產(chǎn)能項目，且仍存在擴(kuò)大小高爐容積的淘汰范圍的趨勢。同時國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展均加速了世界和我國高爐大型化的發(fā)展進(jìn)程。由于大型化高爐具備的單位投資省、效能高和成本低等特點，從而有效地增強(qiáng)了其競爭力。課題背景我國高爐大型化的發(fā)展模式與國外基本相近，主要是采取新建大型高爐、以多座舊小高爐合并成大型高爐和高爐大修擴(kuò)容等形式來推動著高爐的大型化發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國自2004年以來相繼建成投產(chǎn)的3200m3級15座，4000m3級8座，5000m3級3座，且有越來越大的趨勢。目前，河北遷鋼和山東濟(jì)鋼等企業(yè)也正在建設(shè)4000m3級高爐，近來寶鋼湛江和武鋼防城港項目也在規(guī)劃籌建5500蛆級超大型高爐。我國高爐大型化的標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)高爐容積的大小來劃分的，且衡量標(biāo)準(zhǔn)也由過去的1000m3提高到2000m3,甚至更大。雖然大型化高爐相對于小高爐存在著生產(chǎn)率高、生產(chǎn)穩(wěn)定、指標(biāo)先進(jìn)和成本低等顯著的優(yōu)點，但是對于我國高爐大型化的發(fā)展?fàn)顩r，我們?nèi)匀恍枰茖W(xué)客觀地看待。高爐爐型高爐是豎爐，高爐內(nèi)部工作空間剖面的形狀稱為高爐爐型或高爐內(nèi)型。高爐冶煉的實質(zhì)是上升的煤氣流和下降的爐料之間進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的過程，因此必須提供燃料燃燒的空間，提供高溫煤氣流與爐料進(jìn)行傳熱傳質(zhì)的空問。高爐爐型要適應(yīng)原燃料條件的要求，保證冶煉過程的順利。1.1爐型的發(fā)展過程爐型的發(fā)展過程主要受當(dāng)時的技術(shù)條件和原燃料條件的限制。隨著原燃料條件的改善以及鼓風(fēng)能力的提高，高爐爐型也在不斷地演變和發(fā)展，爐型演變過程大體可分為3個階段。（1）無型階段一又稱生吹法。在土坡挖洞，四周砌行塊，以木炭冶煉，這是原始的方法。（2）大腰階段一爐腰尺寸過大的爐型。出于當(dāng)工業(yè)不發(fā)達(dá)，高爐冶煉以人力、蓄力、風(fēng)力、水力鼓風(fēng)，鼓風(fēng)能力很弱，為了保證整個爐缸截面獲得高溫，爐缸直徑很小，冶煉以木炭或無煙煤為燃料，機(jī)械強(qiáng)度很低，為了避免高爐下部燃料被壓碎，從而影響料柱透氣性，故有效高度很低；為了人工裝料方便并能夠?qū)t料裝到爐喉中心.爐喉直徑也很小，而大的爐腰直徑減小了煙氣流速度，延長了煙氣在爐內(nèi)停留時間，起到痢住爐內(nèi)熱量的作用。因此，爐缸和爐喉直徑小，有效高度低，而爐腰直徑很大。這類高爐生產(chǎn)率很低，一座28虻高爐日產(chǎn)量只有1.5t左右。（3）近代高爐一由于鼓風(fēng)機(jī)能力進(jìn)一步提高.原燃料處理更加精細(xì)，高爐爐型向著“大型橫向”發(fā)展。高爐內(nèi)型合理與否對高爐冶煉過程有很大影響。爐型設(shè)計合理是獲得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，保證高爐操作順行的基礎(chǔ)。1.2五段式高爐高爐有效客積和有效高度高爐大鐘下降位置的下沿到鐵口中心線間的距離稱為高爐有效高度，對于無鐘爐頂為旋轉(zhuǎn)溜槽最低位置的下緣到鐵口中心線之間的趴離。在有效高度范圍內(nèi)，爐型所包括的容積稱為高爐有效容積。高爐的有效高度，對高爐內(nèi)煤氣與爐料之間傳熱傳質(zhì)過程行很大影響。在相同爐窖和冶煉強(qiáng)度條件下，增大有效高度，爐料與煤氣流接觸機(jī)會增多，有利于改善傳熱傳質(zhì)過程、降低燃料消耗；僅過分增加有效高度，料校對煤氣的阻力增大.容易形成料供，對爐科下降不利。高爐有效高度應(yīng)適應(yīng)原燃料條件，如原燃料強(qiáng)度、粒度及均勻性等。生產(chǎn)實踐證明，高爐有效高度與有效容積有一定關(guān)系，但不是直線關(guān)系，當(dāng)有效容積增加到一定值后，有效高度的增加則不顯著。爐缸高爐爐型下部的圓筒部分為爐缸，爐缸的上、中、下部位分別沒有風(fēng)口、渣口與鐵口，現(xiàn)代大型高爐多不設(shè)渣口。爐缸下部容積盛裝液態(tài)渣鐵，上部空間為風(fēng)口的燃燒帶。（1）爐缸直徑爐缸直徑過大和過小都直接影響高爐生產(chǎn)。直徑過大將導(dǎo)致爐腹角過大，邊緣氣流過分發(fā)展，中心氣流不活躍而引起爐缸堆積，同時加速對爐襯的侵蝕；爐缸直徑過小限制焦炭的燃燒.影響產(chǎn)員的提高。爐缸截面積應(yīng)保證一定數(shù)量的焦炭和噴吹燃料的燃燒，爐缸截面燃燒強(qiáng)度是高爐冶煉的一個重要指標(biāo)，它是指每lh每In?爐缸截面積所燒僥的焦炭的數(shù)量，一般為1.00?1.25t/（m：-h）o爐缸截面燃燒強(qiáng)度的選擇，應(yīng)與風(fēng)機(jī)能力和原燃料條件相適應(yīng)，風(fēng)機(jī)能力大、原料透氣性好、燃料可燃性好的燃燒強(qiáng)度可選大些，否則選低值。（2）爐缸高度爐缸高度的確定，包括渣口高度、風(fēng)口高度以及風(fēng)口安裝尺寸的確定。鐵口位于爐缸下水平面，鐵口數(shù)目根據(jù)高爐爐容或高爐產(chǎn)量而定，一般1000m3以下高爐設(shè)一個鐵口，1500-3000m3高爐設(shè)2?3個鐵口，3000m3以上高爐設(shè)3?4個鐵口，或以每個鐵口日出鐵量1500—3000t設(shè)鐵口數(shù)目。原則上出鐵口數(shù)目取上限，有利于強(qiáng)化高爐冶煉。渣口中心線與鐵口中心線間距離稱為渣口高度，它取決于原料條件，即渣量的大小。渣口過高，下渣量增加，對鐵口的維護(hù)不利；渣口過低，易出現(xiàn)渣中帶鐵事故，從而損壞渣口，大、中型高爐渣口高度多為1.5?1.7m。（3）爐腹?fàn)t腹在爐缸上部，呈倒截圓錐形。爐腹的形狀適應(yīng)了爐料熔化滴落后體積的收縮，穩(wěn)定下料速度。同時，可使高溫煤氣流離開爐墻，既不燒壞爐墻乂有利于渣皮的穩(wěn)定，對上部料柱而言，使燃燒帶處于爐喉邊緣的下方，有利于松動爐料，促進(jìn)冶煉順行。燃燒帶產(chǎn)生的煤氣量為鼓風(fēng)量的1.4倍左右，理論燃燒溫度1800?2000°C,氣體體積劇烈膨脹，爐腹的存在適應(yīng)這一變化。爐腹的結(jié)構(gòu)尺寸是爐腹高度區(qū)和爐腹角a。爐腹過高，有可能爐料尚未熔融就進(jìn)人收縮段，易造成難行和懸料；爐腹過低則減弱爐腹的作用。（4）爐身爐身呈圓錐臺形，其形狀爐料受熱后體積的膨脹和煤氣流冷卻后的收縮，有利于減少爐料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。爐身角對高爐煤氣流的合理分布和爐料順行影響較大。爐身角小，有利于爐料下降，但易于發(fā)展邊緣煤氣流，過小時但只邊緣煤氣流過分發(fā)展。爐身角大，有利于抑制邊緣煤氣流發(fā)展，但不利于爐料下行，對高爐順行不利。設(shè)計爐身角時要考慮原料條件，原料條件好時，可取大些，相反，則取小些。高爐冶煉強(qiáng)度大，噴煤量大，爐身角取小值。同時要適應(yīng)高爐容積，一般大高爐由于徑向尺寸大，徑向膨脹量也大，就要求小些，中小型高爐大些。（5）爐腰爐腹上部的圓柱形空間為爐腰，是高爐爐型中直徑最大的部位。爐腰處恰是冶煉的軟熔帶、透氣性變差，爐腰的存在擴(kuò)大了該部位的橫向空間，改善了透氣條件。在爐型結(jié)構(gòu)上，爐腰起著承上啟下的作用，使?fàn)t腹向爐身的過渡變得平緩，減小死角。爐腰直徑與爐缸直徑和爐腹角和爐腹高度兒何相關(guān)，并決定了爐型的下部結(jié)構(gòu)特點。一般爐腰直徑與爐缸直徑有一定比例關(guān)系，大型高爐D/d取值1.09?1.15,中型高爐1.15?1.25,小型高爐1.25?1.5。（6）爐喉爐喉吳圓柱形，它的作用是承接爐料，穩(wěn)定料面，保證爐料合理分布。爐喉直徑與爐腰直徑、爐身角、爐身高度凡何相關(guān)，并決定了高爐爐型的上部結(jié)構(gòu)特點。根據(jù)任務(wù)要求，可得出以下條件：Hu/D=2.5?3.1Vu=1500?3000m3設(shè)置〉個鐵口爐腹2.8?3.6爐腰直徑D/爐缸直徑d=1.10-1.15爐腹角取78。-83。爐渣口高度1.5?1.7m爐腰直徑高度l-3m爐喉直徑di/爐腰直徑D=0.64?0.73本設(shè)計任務(wù)：設(shè)計1800in3高爐一座2.1定容積選定高爐座數(shù)為1座，高爐利用系數(shù)為i]v-=2.0t/(m3?d),高爐容積Vu=2000m32.2確定年工作日和日產(chǎn)量年工作日為355天，日產(chǎn)量P總=Vu?】]v=4000t2.3爐缸尺寸爐缸直徑它是決定焦炭燃燒量和出鐵能力的重要參數(shù)，大型高爐一般采用經(jīng)驗公式：爐缸直徑d=0.4087=O.4O87x2OOO04205=10.0〃7爐缸高度"要求能儲存一次鐵水量和下渣量，加上出鐵量波動系數(shù)。一般應(yīng)使?fàn)t缸的容積占高爐有效容積的一個比例范圍，現(xiàn)代大型高爐一般在17%?18%左右。爐缸高度氏=1.4206眼一34.8707V7“=4.7m風(fēng)口高度17h=牛=—=3.09取/??=3.1/?k0.55勺風(fēng)口數(shù)量d/n=—=261.22.4爐腰尺寸爐腰直徑?jīng)Q定于爐缸直徑，爐腰高度和角度，爐腰直徑稍大些好，它有利改善初成渣的透氣性可D/d來確定，可經(jīng)驗公式爐腰直徑D=0.5684y°3942=0.5684x2000°3942=113m爐腰高度在爐腹部位爐料下降緩慢，未還原的礦石在此經(jīng)過充分還原后進(jìn)入爐缸。因此，爐腹的高度應(yīng)與爐容相適應(yīng)。爐腹過高，可能是爐料還未熔化就過早的進(jìn)入爐腹，容易導(dǎo)致懸料：爐腹過低就無法發(fā)揮作用爐腰高度.爐喉尺寸1)爐喉直徑=03586y°2152-6.3278y^784S=1.8/77di=0.4317y°3777=0.4317X2OOO03777=7.6m2)爐喉高度爐喉起到控制爐料和煤氣流分布的作用。爐喉過高時爐料擠緊，影響下降速度，過低不便使改變裝料制度調(diào)節(jié)煤氣流分布。一般在r3m爐喉高度人5=0.3527V：*6+28.3805U，e=2.3初.爐腹高度在爐腹部位爐料下降緩慢，未還原的礦石在此經(jīng)過充分還原后進(jìn)入爐缸，所以在冶煉鑄造生鐵和使用難還原的礦石的時候，爐腰要高一些好。爐腹高度隊=(1.681陽“+63.5879如：林+0.719?：皿9+0.517刀：7尸=3.2鄉(xiāng).爐身高度主要爐料粒度和焦炭強(qiáng)度等對煤氣流分布的影響，也要考慮和其他比為的相互關(guān)系爐身高度h4=(6.3008Vu-47.7322如『皿+0.7833y?7701+0.5769|7嚴(yán)廠=15/n有效高度高爐有效高度直接影響到高爐的還原能力和熱交換能力，并對料柱的透氣性帶來影響有效高度人產(chǎn)力+勿+力+九+瓦=4.7+3.2+15+1.8+2.3=27肋死鐵層高度隊>0.0937d2=0.0937x2000xlO-2=1.874m.日產(chǎn)日產(chǎn)量p=x=2.0x2000=4000f爐腹角、爐身角爐腹角2人、2x3.2eqtana=——==4.923D-dH.3-10a=78.5"爐身角tanp=S==8.108D~di113-7.6〃=83.0"校核爐容爐缸體積V=^d'hr0.785x100x4.7=368.95〃?3爐腹體積V，=三入,(￡>'+。4+十)=0.262x3.2(127.69+113+100)=285.27沛14^爐腰體積V.=^Dh^=0-785x127.69x1.8=180.43/??3爐身體積奇九(￡>=+。次+/)=0.262x15x(127.69+85.88+57.76)=1066.33〃尸爐喉體積y5==0-785x57.76x2.3=104.29〃廣高爐容積++++=368.95+285.27+180.43+1066.33+104.29=2005.27m3相對誤差*=號=竺寄竺仙％=‘a(chǎn)%＜】％所以，設(shè)計合理。具體設(shè)計參數(shù)見表2.1。表2.1高爐內(nèi)型參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)爐缸直徑10爐缸高度4.7爐腰直徑11.3爐腰高度1.8爐喉直徑7.6爐喉高度2.3死鐵層高度1.874爐腰角83.0°爐身局度15爐腹角78.5°爐腹局度3.2風(fēng)II數(shù)目26有效局度27鐵「1數(shù)目2高徑比2.38有效容積2000經(jīng)過兩周的努力，通過查閱文獻(xiàn)和老師的指導(dǎo)，我終于完成了本次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計以1800m3本體設(shè)計為課題，遵循現(xiàn)代高爐實用、先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、環(huán)保的設(shè)計思想。首先通過確定高徑比、利用系數(shù)等參數(shù)，規(guī)劃并設(shè)計出合理的爐型尺寸，高爐壽命與高爐設(shè)計密不可分，合理的高爐設(shè)計，對延長高爐壽命至關(guān)重要。1800m3爐設(shè)計為適當(dāng)矮胖型，并加深死鐵層厚度。這有利于開通死料柱下部通道，從而減少出鐵時鐵水環(huán)流對爐襯的侵蝕，同時較深的死鐵層可貯存較多的鐵水，保證爐缸有充足的熱量儲備,穩(wěn)定鐵水溫度和鐵水成分。這次設(shè)計讓我再次系統(tǒng)的回顧了大學(xué)三年以來所學(xué)習(xí)的相關(guān)知識，并對其進(jìn)行了系統(tǒng)性的運用，從中獲益匪淺。附錄：高爐長壽技術(shù)高爐長壽的影響因素高爐能否長壽主要取決于以下因素的綜合效果：一是高爐大修設(shè)計或新建時采用的長壽技術(shù)，如合理的爐型、優(yōu)良的設(shè)備制造質(zhì)量、高效的冷卻系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)的耐火材料。二是良好的施工水平。三是穩(wěn)定的高爐操作工藝管理和優(yōu)質(zhì)的原燃料條件。四是有效的爐體維護(hù)技術(shù)。這四者缺一不