年產(chǎn)量480萬噸煉鋼生鐵和70萬噸鑄造生鐵的高爐煉鐵車間設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計題目：年產(chǎn)量480萬噸煉鋼生鐵和70萬噸鑄造生鐵的高爐煉鐵車間設(shè)計專題：高爐爐頂煤氣成分及其變化對爐內(nèi)冶煉的影響 年產(chǎn)480萬噸煉鋼生鐵和70萬噸鑄造本設(shè)計是設(shè)計年產(chǎn)480萬噸煉鋼生鐵，70萬噸鑄造生鐵的高爐煉鐵車間。在設(shè)計中采用了4038m3的高爐2座，不設(shè)渣口，3個出鐵口，采用矩形出鐵場。送風系統(tǒng)采用四座外燃式熱風爐，煤氣處理系統(tǒng)采用重力除塵器、布袋除塵器。渣鐵處理系統(tǒng)采用圖拉法水淬渣處理，上料系統(tǒng)采用皮帶上料機，保在設(shè)計中，首先做了物料平衡、熱平衡，爐型的設(shè)計與計算，以及設(shè)備的選擇。設(shè)計中應(yīng)用了許多先進的工藝，這些工藝在實行大噴煤技術(shù)提高傳熱效率，節(jié)能，提高生產(chǎn)率方面起了重要的作用。在設(shè)計中，廣泛吸收前人技術(shù)革材料及新工藝。做到技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，又減少環(huán)境污染。and700,000tonspigironforcastblaststove.DustcatchersystemusinggravityprtoensureuninterruptedInthedesign,firstofallmadeamaterialbafurnacedesign,aswellasthechoiceofequipment;numberofadvancedtechnology,theseprocessesintheimplementationoflargeabsorptionofprevioustechnologicalinnovationsandtheresultsofscientpossibletheuseofadvTheoveralllayoutofKeywords:blastfurnace,whirltopcombustionhot目錄 1 2 2 2 2 4 5 6 81.3物料平衡計算 9 9 2.1高爐爐型 2.3.2高爐爐襯的設(shè)計與砌筑 2.4高爐冷卻設(shè)備 2.4.1冷卻設(shè)備的作用 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第IV頁 2.5.2送風支管 2.5.3直吹管 2.5.4風口裝置 2.6.1高爐本體鋼結(jié)構(gòu) 2.6.2爐殼 2.6.3爐體框架 2.6.4爐缸爐身支柱和爐腰支圈以及支柱坐圈 2.7高爐基礎(chǔ) 2.7.2對高爐基礎(chǔ)的要求 3高爐煉鐵車間供料系統(tǒng) 3.1車間的運轉(zhuǎn) 3.2.1貯礦槽與貯焦槽 3.2.2槽下運輸稱量 3.3上料設(shè)備 4爐頂裝料設(shè)備 4.1無鐘式爐頂裝料設(shè)備 4.1.1串罐式無鐘爐頂裝料設(shè)備 4.1.2無鐘式爐頂?shù)牟剂戏绞?4.2探料裝置 5送風系統(tǒng) 5.1.2高爐鼓風機的工作原理和特性 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第V頁 5.2.2外燃式熱風爐的特點 6高爐噴吹煤粉系統(tǒng) 6.2高爐噴煤系統(tǒng) 6.2.1單管路串罐噴吹系統(tǒng) 6.2.2噴吹罐組有效容積的確定 6.3煤粉噴吹的安全措施 6.3.1制粉系統(tǒng)的安全措施 6.3.2噴吹系統(tǒng)的安全措施 7爐煤氣處理系統(tǒng) 7.2粗除塵裝置 7.3精細除塵裝置 8渣鐵處理系統(tǒng) 8.1風口平臺及出鐵場設(shè)計 8.1.2渣鐵溝和撇渣器 8.1.3擺動流嘴 8.2爐前主要設(shè)備 8.2.1開鐵口機 8.2.2堵鐵口泥炮 9能源回收利用 9.1高爐爐頂余壓發(fā)電 9.2熱風爐煙道廢氣余熱回收 參考文獻 外文翻譯 附錄 錯誤!未定義書簽。在近代國家是否發(fā)達的主要標志是其工業(yè)化及生產(chǎn)自動化的水平，即工業(yè)生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中所占的比重以及工業(yè)的機械化、自動化程度。而勞動生產(chǎn)率是衡量工業(yè)化水平極為重要的標志之一。為達到較高的勞動生產(chǎn)率需要大量的機械設(shè)備。鋼鐵工業(yè)為制造各種機械設(shè)備提供最基本的材料，屬于基礎(chǔ)材料工業(yè)的范疇。鋼鐵還可以直接為人民的日常生活服務(wù)，如為運輸業(yè)、建筑業(yè)及民用品提供基本材料。故在一定意義上說，一個國家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展狀況也反映其國民經(jīng)濟發(fā)達的程度。衡量鋼鐵工業(yè)的水平應(yīng)考察其產(chǎn)量(人均占有鋼的數(shù)量)、質(zhì)量、品種、經(jīng)濟效益及勞動生產(chǎn)率等各方面?？v觀當今世界各國，所有發(fā)達國家無一不是具有相當發(fā)達的鋼鐵工業(yè)的。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展需要多方面的條件，如穩(wěn)定可靠的原材料資源，包括鐵礦石、煤炭及某些輔助原材料，如錳礦、石灰石及耐火材料等穩(wěn)定的動力資源，如電力、水等。此外，由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大，每天原材料及產(chǎn)品的吞吐量大，需要龐大的運輸設(shè)施為其服務(wù)。一般要有鐵路或水運干線經(jīng)過鋼鐵廠。對于大型鋼鐵企業(yè)來說，還必須有重型機械的制造及電子工業(yè)為其服務(wù)。此外，建設(shè)鋼鐵企業(yè)需要的投資大，建設(shè)周期長，而回收效益慢。故雄厚的資金是發(fā)展鋼鐵企業(yè)的重要前提。鋼鐵之所以成為各種機械裝備及建筑、民用等各部門的基礎(chǔ)材料，是因為(1)有較高的強度及韌性；(3)所需資源(鐵礦、煤炭等)貯量豐富，可供長期大量采用，成本低廉；已具有成熟的生產(chǎn)技術(shù)。自古至今，與其他工業(yè)相比，鋼鐵工業(yè)相對生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、質(zhì)量好和成本低。燃料消耗量及鼓風消耗等，得到也了主要產(chǎn)品(除生鐵以外)煤氣及爐渣生產(chǎn)本工藝技術(shù)參數(shù)。高爐煉鐵工業(yè)已有200余年的歷史，技術(shù)基本成熟，計算用成分之總和換算成100%,元素含量和化合物含量要相吻合。1.2配料計算顯示計算后的綜合礦)見表1.1;3、確定冶煉條件；預定生鐵成分(%),見表1.4。表1.1成分(%)原料PS綜合礦爐塵石灰石原料燒損2綜合礦爐塵石灰石注：綜合礦=70%燒結(jié)礦+20%球團礦+10%天然礦。表1.2焦炭成分(%)固定炭灰分(13.51)有機物(1.32)揮發(fā)份(0.43)Z水S表1.3噴吹燃料成分(%)品種CHONS灰分∑煤粉表1.4生鐵成分(%)PSC其中Si、S由生鐵質(zhì)量要求定分別為0.65、0.025;Mn、P由原料條件定為0.03、某元素在生鐵、爐渣、爐氣中的分配率(%),見表1.5。SP生鐵爐渣0爐氣0050燃料消耗量(kg/t生鐵)煤粉145置換比0.7鼓風濕度12g/m3相對濕度Φ=12/1000×22.4/18=1.493%風溫1150℃入爐熟爐料溫度80℃爐頂煤氣溫度200℃焦炭冶煉強度0.96t(dm3)綜合冶煉強度0.98t(d-m3)利用系數(shù)2t/(d·m3)1.2.2計算礦石需要量G礦1、燃料帶入的鐵量GFe首先計算20kg爐塵中的焦粉量：高爐內(nèi)襯參加反應(yīng)的焦炭量為：G焦=310-2.82=307.18kg2、進入爐渣中的鐵量：式中0.3%、99.7%-分別為鐵在爐渣和生鐵中的分配率3、需要由鐵礦石帶入的鐵量為：燃=951.4+2.863-2.67=951.6kg4、冶煉1噸生鐵的鐵礦石需要量?？紤]到爐塵吹出量，入爐鐵礦石量為：G`η=G,+G塵一G焦粉=1596.11+20-2.82=1613.29kg1.2.3計算熔劑需要量G熔1、設(shè)定爐渣堿度R=CaO/SiO?=1.152、石灰石的有效熔劑性3、原料、燃料帶有的CaO量Gcao.鐵礦石帶入的CaO量為：GcaO礦=GCaO%=1596.11×7.35%=117.31kg焦炭帶入的CaO量為：煤粉帶入的CaO量為：故Gcao=Gcaow+GcaO焦+GcaO煤=117.31+1.60+1.00=119.91kg鐵礦石帶入的SiO?量為：遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第6頁焦炭帶入的SiO?量為：煤粉帶入的SiO?量為：硅素還原消耗的SiO?量為：熔劑(石灰石)需要量為：G熔=(RGsio?-Gcao)/CaO有效=(1.15×109.84-119.91)/48.75%=13.14kg1.2.4爐渣成分的計算原料、燃料及熔劑的成分見表1.6。原燃料S%%%%%%綜合礦9石灰石80∑遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第7頁Gs=3.295kg(見表1.6) 組元Z%子量為16,S原子量為32,相當已計入S/2,故表中再計入S/2。將CaO、SiO?、Al?O?、MgO四元組成換算成100%,見表1.8?！苉[P]=(0.51+0.0001)×1/1000=0.051%[C]=[100一(95.14+0.65+0.025+0.051+0.024)]%=4.11%5、生鐵含硫[S]。校核后的生鐵成分(%)見表1.9。1.3物料平衡計算1.3.1風量計算1、風口前燃燒的碳量Gc燃。(1)燃料帶入的總碳量為：Gc總=Gc焦C%m十G煤C%煤=307.18×84.74%+145×77.83%=373.16kg(2)溶入生鐵中的碳量為：(3)生成甲烷的碳量為：燃料帶入的總碳量約有1%~1.5%與氧化合生成甲烷，取1%。Gc甲烷=1%Gc總=0.01×373.16=3.73kg(4)直接還原消耗的Gc直：錳還原消耗的碳量為：Gc錳=1000[Mn]%12/55=1000×0.024%×12/55=0.05kg硅還原消耗的碳量為：Gc硅=1000[Si]24/28=1000×0.65%24/28=5.57kg磷還原消耗的碳量為：Gc磷=1000[P]60/62=1000×0.051%×60/62=0.49kg鐵直接還原消耗的碳量為：ra一般為0.4~0.5本計算取0.45一般為0.85~1.0,本計算取0.9V——設(shè)定的每噸生鐵耗風量，本計算取1200m3風口前燃燒的碳量為：2、計算鼓風量V風(1)鼓風中氧的濃度為：N=21%(1—Φ)+0.5Φ(2)GC燃燃燒需要氧的體積為：(3)煤粉帶入氧的體積為：遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第11頁1.3.2爐頂煤氣成分及數(shù)量的計算(1)由燃料碳素生成的甲烷量為：(2)焦炭揮發(fā)份及有機物中的氫量為：(3)煤粉分解產(chǎn)生的氫量為：=145×(2.35%+0.83%2/18)×22.4(4)爐缸煤氣中氫的總生產(chǎn)量為：(5)生成甲烷消耗的氫量為：(6)參加間接還原消耗的氫量為：由礦石帶入的Fe?O?的質(zhì)量為：參加還原Fe?O?為FeO的氫氣量為：由氫還原Fe?O?的質(zhì)量為：(3)石灰石分解產(chǎn)生的CO?量為：(4)焦炭揮發(fā)份中的CO?量為：4、一氧化碳的體積Vco(1)風口前碳素燃燒生成CO量為：(2)直接還原生成CO量為：(3)焦炭揮發(fā)份中CO量為：Vco揮=GCO%22.4/28=307.18×0.16%×22.4/28=0.39m3(4)間接還原消耗的CO量為：Vco向=Vcox'+Vco_還"=147.86+209.31=357.17m3(1)鼓風帶入的N?量為：遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第14頁(2)焦炭帶入的N?量為(3)煤粉帶入的N?量為表1.10煤氣成分2%r=[44CO?%+28CO%+28N?%+2H?%+16CH?%]/22.4G氣=Vrrr=1465.17×1.400=2051.2kg(1)焦炭帶入的水分為：(2)石灰石帶入的水分為：GH?O熔=GH?O%熔=13.14×1.06%(3)氫氣參加還原生成的水分為：物料平衡列入表中1.11。入相%出相%綜合礦生鐵石灰石爐渣焦炭(濕)鼓風(濕)煤氣中水煤粉爐塵∑Σ相對誤差=(3430.91-3427.16)/3430.91=0.11%<0.3%1.4熱平衡計算1、碳素氧化放熱qc(2)碳素氧化為CO放出的熱量qco:=(1042.56—104256×1.493%)×1643.11+104256×1.49遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第17頁q物=Gw×0.674×80熱量總收入：q收=qc+q風+qH?o+9cH?+q渣+q物=7741036.07+171906691+251322.40+2341324+7718.05十=209581.27+3181821.86+(4)磷酸鹽分解吸熱為=6568378.23+1767.84+2021652、脫硫吸熱=(1042.56×1.493%×18/22.4+145×0.8q唄=G煤×1048=145×1048=151960kJ表1.12各種氣體的平均比熱容=(1.284×812.66+1.777×36021+1284×256.14+1.278×29.13+1.6110、爐塵帶走的熱量=6790560.58+24074.064+22092.09+184474.911、冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失熱收入%熱支出%碳素氧化放熱氧化物分解熱風帶的熱脫硫甲烷生成熱碳酸鹽分解氫氧化放熱游離水蒸發(fā)物料物理熱鐵水帶熱成渣熱爐渣帶熱總計噴吹物分解煤氣帶熱水分分解爐塵帶熱熱損失總計熱量利用系數(shù)KKr=總熱量收入一(煤氣帶走的熱十熱損失)=100%一(4.26+4.68)%對于一般中小型高爐Kr值為80%~85%[10],近代高爐由于大型化和原料條件的改善可達到近90%碳素利用系數(shù)KcKc值對于中小型高爐為50%~60%,大型而原料條件較好的高爐可達到65%以遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第23頁2高爐本體設(shè)計質(zhì)和碳質(zhì)耐火材料綜合結(jié)構(gòu)，也有采用高純度AlO?的剛玉磚和碳化2.2爐型設(shè)計與計算設(shè)計爐型——按照設(shè)計尺寸砌筑的爐型；操作爐型——高爐投產(chǎn)后，工作一段時間，爐襯侵蝕，形狀發(fā)生變化后的爐型；合理爐型——冶煉效果較好，獲得優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)和長壽的爐型，它具有時間性、相對性。高爐冶煉是復雜的物理化學過程，設(shè)計的爐型必須適應(yīng)冶煉過程的需要，設(shè)計爐型應(yīng)能保證高爐一代獲得穩(wěn)定的較高的產(chǎn)量，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，較低的能耗和一代長壽。高爐在一代冶煉過程中，其爐襯不斷侵蝕，爐型不斷發(fā)生變化，爐型變化的程度和趨勢與冶煉原料條件、操作制度有關(guān)，與爐襯結(jié)構(gòu)和耐火材料的性能有關(guān)，還與冷卻裝置及冷卻制度有關(guān)。高爐冶煉實際上是長時間在操作爐型內(nèi)進行。因此掌握冶煉過程中爐型的變化及其趨勢，對設(shè)計合理爐型非常重要。高爐大修設(shè)計，應(yīng)對前一代高爐爐型做詳細地調(diào)查和分析。新建廠礦高爐設(shè)計，必須分析原料燃料條件、設(shè)備條件和操作條件。設(shè)計要求：設(shè)計一個年產(chǎn)煉鋼生鐵480萬噸，鑄造生鐵70萬噸的高爐車間。計算時鑄造生鐵按照煉鋼生鐵計算。2、鑄造生鐵換算煉鋼生鐵的折算系數(shù)為：1.1570萬噸×1.15=80.5萬噸年產(chǎn)煉鋼生鐵總量：480萬噸+80.5萬噸=560.5萬噸每座高爐日產(chǎn)量P=P/2=16152/2=8076t每座高爐容積為Vu′=P/nv=8076/2=4038m34、爐缸尺寸(1)爐缸直徑遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第25頁9、爐腰高度校核合理(2)爐缸高度由于不設(shè)渣口，數(shù)據(jù)參照寶鋼1號高爐，風口高度h=4.27,風口數(shù)取36。爐缸高度h=h+a=4.27+0.5=4.775、死鐵層厚度h6、爐腰直徑、爐腹角、爐腹高度選取α=81°307、爐喉直徑、爐喉高度選取h?=2.0m8、爐身角、爐身高度選取β=82°10、校核爐容：(1)爐缸體積：(2)爐腰體積：(3)爐腰體積：(4)爐身體積：(5)爐喉體積：Vu=V?+V?+V?+V?+V?=672.69+588.36+557.49+2083.39+141.7誤差：爐型設(shè)計合理，符合要求。11、繪制高爐爐型圖。高爐爐型圖見圖2.1。根據(jù)高爐爐襯的工作條件和破損機理，砌筑材料的質(zhì)量對爐襯壽命有重要的影響，故對高爐用耐火材料有如下要求：3、Fe?O?含量要低。耐火材料中的Fe?O?和SiO?在高溫下相互作用生成低熔點化合物，降低耐火材料的耐火度；在高爐內(nèi)，耐火材料中的Fe?O?有可能被滲入磚襯中的CO還原生成海綿鐵，而海綿鐵又促進CO分解產(chǎn)生石墨碳沉積，構(gòu)成對磚襯的破壞作用。4、重燒收縮要小。重燒收縮是表示耐火材料升至高溫后產(chǎn)生裂紋可高爐爐襯設(shè)計的內(nèi)容是選擇各部位爐襯的材質(zhì)，確定爐襯的厚度，說明砌筑方法以及材料計算。爐襯設(shè)計的合理可以延長高爐壽命，并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟指標。綜合分析高爐爐襯的破損機理發(fā)現(xiàn)，高溫是爐襯破損的根本條件，其次是渣鐵液、堿金屬的侵蝕，機械沖刷、滲漏、賬縮開裂、磨損等的動力作用也不可忽視，但就主次來說，應(yīng)著重從傳熱學來分析，其次也要從化學侵蝕、動力學來研究，才能得到合理的爐襯結(jié)構(gòu)。本設(shè)計采用美國UCAR公司的熱壓炭磚和法國Savoie公司的陶瓷杯技術(shù)，實現(xiàn)高爐長壽的目標。此設(shè)計爐襯所需材質(zhì)有國產(chǎn)炭磚，湘鋼莫來石磚，陶瓷杯莫來石磚，美聯(lián)炭NMA磚，陶瓷杯棕剛玉預制塊。優(yōu)良抗堿侵蝕性能的炭質(zhì)材料，采用小塊熱壓成型炭磚砌筑，以減小單塊磚的溫度梯度，并使用特殊泥漿吸收溫度造成的熱應(yīng)力，熱量能順利傳遞到冷卻系遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第29頁2、爐腹、爐腰砌磚磚縫應(yīng)不大于1mm,上下層磚縫和環(huán)縫均應(yīng)錯開。4、爐喉0A2圖2.2爐喉鋼磚1—爐喉鋼磚；2—鋼軌形吊掛；3—爐殼2.4高爐冷卻設(shè)備用[21:爐內(nèi)傳出的高溫熱量由冷卻設(shè)備帶走85%以上，只有15%的熱量通過爐殼散失。水的軟化，將鈉離子經(jīng)過離子交換劑與水中的鈣、鎂離子進行交換，而水中其它的陰離子沒有改變，軟化后水中的堿度未發(fā)生變化，而水中含鹽量比原來略有增加。為了提高高爐爐身壽命，本設(shè)計采用爐身冷卻模塊技術(shù)，將冷卻水管直接焊接在爐殼上，并澆鑄耐熱混凝土，是由爐殼厚壁鋼管耐熱混凝土構(gòu)成的大型冷卻模塊組成。冷卻模塊將爐身部位的爐殼沿徑向分成數(shù)塊，塊數(shù)取決于爐前的起重能力。將厚壁(15mm)把手型無縫鋼管作為冷卻元件直接焊在爐殼鋼甲上，在爐殼及鋼管見澆注耐熱混凝土，混凝土層高出水管110~130mm,構(gòu)成大型預制冷卻模塊。通過爐頂托圈吊裝與爐腰鋼甲對接，經(jīng)兩面焊接后即形成新爐身。(2)明顯降低爐身造價。新型冷卻模塊結(jié)構(gòu)以鋼管代替鑄鐵冷卻壁使冷卻(4)高爐大修初始即形成操作爐型，有力高爐順行，同時由于爐襯減薄，也擴大了爐容，在供排水方面無特殊要求，利用原有系統(tǒng)即可正常進行。水冷管中心線一下埋置在爐基耐火混凝土基墩上表面中，中心線以上為碳素搗固層，水冷管為φ40mm×10mm,爐底中心部位水冷管間距200～300mm邊緣水冷管間距為350～500mm,水冷管兩端伸出爐殼外50～100mm.爐殼開孔后加墊板加固，開孔處應(yīng)避開爐殼折點150mm以上。水冷爐底結(jié)構(gòu)應(yīng)保證切斷給采用軟(純)水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，工作原理見圖2.6所示，它是一個完全密閉的系統(tǒng)，用軟水作為冷卻介質(zhì)。軟水由循環(huán)泵送往冷卻設(shè)備，冷卻設(shè)備排出的冷卻水經(jīng)膨脹罐送往空氣冷卻器，經(jīng)空氣冷卻器散發(fā)于大氣中，然后再圖2.6軟(純)水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)2、冷卻效果好，高爐壽命長。它使用的冷卻介質(zhì)是軟(純)水，是經(jīng)過化高爐送風管路由熱風總管、熱風圍管、與各風口相連的送風支管(包括直吹管)及風口(包括風口中套、風口大套)等組成[3。熱風圍管的作用是將熱風總管送來的熱風均勻地分配到各送風支管中去。熱風總管和熱風圍管都由鋼板焊成，管中由耐火材料筑成的內(nèi)襯。為了不影響爐前作業(yè)，熱風圍管都采用吊掛式，大框架熱風圍管吊掛在橫梁上，熱風總管與熱風圍管的直徑相同，其直徑由下式計算：式中D——熱風總管或熱風圍管內(nèi)徑，mQ氣體實際狀態(tài)下的體積流量，m3/s氣體實際狀態(tài)下的流速，m/s。本計算取30m/s2.5.2送風支管送風支管的作用是將熱風圍管送來的熱風通過風口送入高爐爐缸，還可通過它向高爐噴吹燃料。送風支管長期處于高溫、多塵的環(huán)境中，工作條件很惡劣，所以要求送風支管密封性好，壓損小，熱量損失小，在熱脹冷縮的條件下由自動調(diào)節(jié)位移的功能。送風支管由送風支管本體、送風支管張緊裝置、送風支管附件等組成。2.5.3直吹管直吹管是高爐送風支管的一部分，尾部與彎管相連，端頭與風口緊密相連。熱風經(jīng)熱風圍管、彎管傳到直吹管，通過風口進入高爐爐缸。直吹管由端頭、管體噴吹管、尾部法蘭和端頭水冷管路五部分組成，如圖2.8所示。風口也稱風口小套或風口三套，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。風口與風口中套、風口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其他部件，形成高爐的風口設(shè)備，其結(jié)構(gòu)見圖2.9所示。風口中套的作用是支撐風口小套，其前端內(nèi)孔的錐面與風口小套的外錐面配合，上端的外錐面與大套配合，用鑄造紫銅制作。風口導套的功能是支撐風口中套與小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。風口大套的前端錐面與風口中套上端錐面配合，上端通過風口法蘭與爐體裝配連接在一起。風口導套為鑄鋼件。2.6高爐鋼結(jié)構(gòu)高爐鋼結(jié)構(gòu)包括爐殼、爐體框架、爐頂框架、平臺和梯子等。高爐鋼結(jié)構(gòu) 本設(shè)計采用爐體框架式，其結(jié)構(gòu)如圖2.10所示。其特點：是由4根支柱連接成框架，而框架是一個與高爐本體不相連接的獨立結(jié)構(gòu)。框架下部固定在高爐基礎(chǔ)上，頂端則支撐在爐頂平臺。因此爐頂框架的重量、煤氣上升管的重量、各層平臺及水管重量，完全由大框架直接傳給基礎(chǔ)。只由裝料設(shè)備重量經(jīng)爐殼傳給基礎(chǔ)。這種結(jié)構(gòu)由于取消了爐缸支柱，框架離開高爐一定距離，所以風口平臺寬敞，爐前操作方便，還有利于大修時高爐容積的擴大。爐殼是高爐的外殼，里面有冷卻設(shè)備和爐襯，頂部是裝料設(shè)備和煤氣上升管，下部坐落在高爐基礎(chǔ)上，是不等截面的圓筒體。爐殼的主要作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌磚的牢固性、承受爐內(nèi)壓力和起到爐體密封作用，因此爐殼必須具有一定強度。爐殼厚度應(yīng)與工作條件相適應(yīng)，各部位厚度可由下式計算； ββ爐喉爐身下弦?guī)t底爐腹爐缸爐底爐質(zhì)封板支柱的數(shù)目為12個(風口數(shù)目的一半),并且均勻地分布在爐缸周圍，其圖2.12爐腰支圈2.7高爐基礎(chǔ)圖2.13所示：圖2.13高爐基礎(chǔ)5耐熱混凝土基墩；6—鋼筋混凝土基座遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第38頁供應(yīng)原料作用7。從高爐貯礦槽頂部到高爐爐頂裝料設(shè)備屬于煉鐵廠管轄范圍，它負責向高爐按規(guī)定的原料品種、數(shù)量、分批地及時供應(yīng)?，F(xiàn)代高爐對原料供(1)保證連續(xù)地、均衡地供應(yīng)高爐冶煉所需的原料，并為進一步強化冶煉篩分等。焦炭運輸過程中應(yīng)盡量減少破碎率。(3)由于貯運的原料數(shù)量大，對大、中型高爐應(yīng)該盡可能實現(xiàn)機械化和自動化，提高配料、稱量的準確度。(4)原料供應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)和落料點都有灰塵產(chǎn)生，應(yīng)有通風除塵設(shè)施。新建的煉鐵車間，多采用人造富礦——燒結(jié)礦和球團礦為原料，運輸設(shè)備原料破碎率低，并且輕便，大大簡化了礦槽結(jié)構(gòu)。皮帶機的運輸能力應(yīng)該滿足高爐對燃料的需求，同時還應(yīng)該考慮物料的特性如粒度、堆比重、動堆積角等因素。皮帶機的主要技術(shù)參數(shù)可以計算，也可本設(shè)計的高爐容積是4038m3,皮帶機的技術(shù)參數(shù)見表3.1。容積寬度速度/mmin水平長度傾角能力/th-電機功率×臺/kW3.2貯礦槽和貯焦槽及槽下運輸篩分稱量存12～18h的礦石量，貯焦槽貯存6～8h的焦炭量。高爐有效容積/m3貯礦槽容積與高爐容積之比貯焦槽容積與高爐容積之比焦槽個數(shù)/個>1.12220.7～0.52燒結(jié)礦V妮=6460.8×70%=4522.56m3則，燒結(jié)礦倉為565.32×8m3燒結(jié)礦貯礦槽上面高度5.3m,邊長9m,下面錐臺高度4m,錐臺下邊長球團礦天然礦貯礦槽上面高度4.3m,邊長9m,下面錐臺高度4m,錐臺4爐頂裝料設(shè)備(1)要適應(yīng)高爐生產(chǎn)能力；(3)保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進行；(5)易于實現(xiàn)自動化操作。1、投資較低，和并罐式無鐘爐頂相比可減 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第43頁2344.1.2無鐘式爐頂?shù)牟剂戏绞綗o鐘式爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽可以實現(xiàn)多種布料方式，根據(jù)生產(chǎn)對爐喉布料的要求，常用的有以下4種方式，見圖4.1。意調(diào)節(jié)，所以可在爐喉的任一半徑做單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)布料，將焦炭和礦石布在不同半徑上以調(diào)整煤氣分布。的旋轉(zhuǎn)運動，每轉(zhuǎn)一圈跳變一個傾角這種布料法能把爐料布到爐喉截面任意部位，并且可以根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整料層厚度，也能獲得較平坦的料面。爐內(nèi)產(chǎn)生偏析或局部崩料時，采用該布料方式。布料時旋轉(zhuǎn)溜槽在指定的弧段內(nèi)慢速來回擺動。 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第44頁4.2探料裝置的25～40倍。5送風系統(tǒng)高爐送風系統(tǒng)包括鼓風機、冷風管路、熱風爐、熱風管路以及管路上的各種閥門等。高爐冶煉首先要使爐內(nèi)的燃料燃燒才能進行生產(chǎn)，而燃料燃燒所需的氧，要靠鼓風機供給足夠的風，鼓風機供給的風還必須克服高爐內(nèi)料柱的阻力，才能使燃燒生成的煤氣上升和合理分布，才能使爐料順利下降，由此可知鼓風機的風量和風壓對高爐生產(chǎn)的重要性。熱風帶入高爐的熱量約占總熱量的四分之一，目前鼓風溫度一般為1000~1200℃,最高可達1400℃,提高風溫是降低焦比的重要手段，也有利于增大噴煤量。準確選擇鼓風機，合理布置管路系統(tǒng)，閥門工作可靠，熱風爐工作效率高，是保證高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)的重要因素。5.1高爐用鼓風機5.1.1高爐冶煉對鼓風機的要求高爐冶煉時對鼓風機的要求：1、要有足夠的鼓風量。高爐鼓風機要保證向高爐提供足夠的空氣，以保證焦炭的燃燒。入爐風量通過物料平衡計算得到，用公式近似計算：式中q?—標態(tài)入爐風量(以下簡稱風量),即在高爐風口處進入高爐內(nèi)的標準狀態(tài)下的鼓風流量，m3/min;Vu—高爐有效容積，4038m3;I—高爐冶煉強度，0.96t/(d·m3)V—每噸干焦消耗標態(tài)風量，m3/t。每噸干焦消耗標態(tài)風量主要與焦炭灰分和鼓風濕度有關(guān)，一般在2450~2800m3/t之間。2、要有足夠的鼓風壓力。高爐鼓風機出口風壓應(yīng)能克服送風系統(tǒng)的阻力損失、克服料柱的阻力損失、保證高爐爐頂壓力符合要求。鼓風機出口風壓可用下式表示：3、既能均勻、穩(wěn)定地送風，又要有良好的調(diào)節(jié)性能和一定的調(diào)節(jié)范圍。當高爐要求固定風量操作時，風量應(yīng)不受風壓波動的影響，即當風壓波動時，風量不應(yīng)受風壓波動的影響。也有定風壓操作的，如解決路礦不順或熱風爐換爐時，它要求變動風量時保證風壓的穩(wěn)定。此外，高爐操作常要加風或減風，當采用不同的爐頂壓力操作，爐內(nèi)料柱透氣性變化時，都需要風機出口風量和風壓能在較大范圍內(nèi)變動。在不同氣候條件下，例如在夏季和冬季，由于大氣溫度、壓力和濕度的變化，風機的實際出口風量和風壓必然有相應(yīng)的變化。5.1.2高爐鼓風機的工作原理和特性常用的高爐鼓風機有離心式和軸流式兩種。我國新建的1000m3以上的高爐，均采用軸流式鼓風機，本設(shè)計選用軸流式的鼓風機。1、氣體在風機中沿軸向流動，轉(zhuǎn)折少，風機效率高，可達90%左右；2、工作葉輪直徑較小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，運行穩(wěn)定，功率大，更能適應(yīng)3、汽輪機驅(qū)動的軸流式鼓風機，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)排風參數(shù)；采用電動機驅(qū)動的軸流式鼓風機，可調(diào)節(jié)導流葉片角度來調(diào)節(jié)排風參數(shù)，兩者都有較寬的工作范圍；4、特性曲線斜度很大，近似等流量工作，即管網(wǎng)阻力變化時風量變化很小，能滿足高爐穩(wěn)定風量操作的要求。5.1.3高爐鼓風機的選擇容積/鼓風機型號風量/m3/min風壓/MPa轉(zhuǎn)速/rmin傳動方式壓縮比3.5汽動Z-3250-46軸流式壓縮比4.2電動K-4250-41離心式汽動靜葉可調(diào)軸流式壓縮比4.0汽輪機汽動靜葉可調(diào)軸流式同步電動高爐的有效容積和生產(chǎn)能力，同時還要考慮到使用地區(qū)的自然氣候條件，以及高爐的冶煉條件。例如：高爐鼓風機最大質(zhì)量鼓風量應(yīng)能滿足夏季高爐最高冶煉強度的要求；冬季，風機應(yīng)能在經(jīng)濟區(qū)域工作，不放風，不飛動。我國不同容積的高爐配置鼓風機情況如表5.1所示。遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第48頁5.2熱風爐風交替進行，為保證向高爐連續(xù)供風，通常每座高爐配置3座或4座熱風爐。風爐3種基本形式，本設(shè)計選用外燃式熱風爐。方式連接起來。就兩個室的頂部連接方式的不同可以分為4種基本形式，見圖圖5.2外燃式熱風爐結(jié)構(gòu)示意圖遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第49頁6高爐噴吹煤粉系統(tǒng)從高爐風口裝置吹入粉狀的煤粉，代替了部分價格昂貴而且資源日益缺乏(1)能持續(xù)穩(wěn)定地噴入爐內(nèi)；(3)計量準確，并可按高爐操作的需要調(diào)節(jié)噴入量；(4)設(shè)備簡單、安全。高爐噴吹煤粉工藝流程包括兩個系統(tǒng)，即煤粉的制備與煤粉的噴吹。煤粉是由磨煤機加工出來的。我設(shè)計的是采用MPS中速磨煤機。煤粉收集設(shè)備采用PPCS氣箱式脈沖布袋收粉器。噴吹罐下只設(shè)一條噴吹管路的噴吹形式稱為單管路噴吹。單管路噴吹必須與多頭分配器配合使用。各風口噴煤量的均勻程度取決于多頭分配器的結(jié)構(gòu)形式和支管補氣調(diào)節(jié)的可靠性。串罐噴吹工藝是將3個罐重疊布置的，從上到下3個罐依次為煤粉倉、中間罐和噴吹罐。打開上鐘閥，煤粉由煤粉倉落入中間罐內(nèi)，裝滿煤粉后關(guān)上鐘閥。當噴吹罐內(nèi)煤粉下降到底料位時，中間罐開始充壓，向罐內(nèi)充入氮氣，使中間罐壓力與噴吹罐壓力相等，依次打開均壓閥、下鐘閥和中鐘閥，待中間罐寡頭閥上軟連接上鐘閥長蝶閥下鐘閥限位拉桿間為噴吹罐的有效容積。式中Vu—高爐有效容積，4038m3;G—噴煤量，0.15t/t鐵.噴吹罐的有效容積Vp為：T—倒灌周期，一般取0.5h;Q—小時煤粉噴吹量，t/h;2、貯煤罐有效容積的確定。貯煤罐的有效容積與噴吹罐相近。貯煤罐最低料面是鐘閥，最高料面距該罐球面交接處留800～1000mm,最低與最高料面間的容積即為該罐的有效容積。3、收集罐有效容積的確定。三灌單列式的噴吹罐組在貯煤罐之上裝有收集罐，它的有效容積應(yīng)該保證在上鐘閥關(guān)閉時，即由貯煤罐向噴吹罐加煤粉時，貯存送來的煤粉，即式中Vs—收集罐的有效容積，m3;t?—上鐘閥處在關(guān)閉狀態(tài)的時間，取13min;Vp—噴吹罐有效容積，m3.依據(jù)計算結(jié)果和考慮其它因素，選擇各罐的具體尺寸如下表6.1所示：單位噴吹罐貯煤罐收集罐有效容積直徑高度56.3煤粉噴吹的安全措施利用熱風爐廢氣配合燃燒爐的煙氣做干燥劑和煤粉的載氣，控制制粉系統(tǒng)O?<15%,在重要部位，如收塵氣入口、球磨機入口等處安裝緊急充N?裝置；向高爐輸粉的倉式泵用N?沖壓與流化；減少系統(tǒng)漏風；消除局部積粉和煤粉外泄；部分電器儀表改為防爆型并接地，所有容器、管道法蘭、閥門均采取防靜在噴吹煙煤的情況下，中間罐和噴吹罐要用N?沖壓、流化。在停噴進入罐內(nèi)檢修之前，要先用空氣吹趕罐內(nèi)殘存的N?,以免N?窒息、中毒。整個噴吹系統(tǒng)的設(shè)備必須遙控，操作人員遠離設(shè)備區(qū)，操作系統(tǒng)必須聯(lián)鎖 7爐煤氣處理系統(tǒng)此系統(tǒng)由重力除塵器與布袋除塵器組成的煤氣凈化系統(tǒng)。高爐煤氣由爐頂爐頭引出，經(jīng)導出管、上升管、下降管進入除塵器。煤氣導出管的設(shè)置應(yīng)有利于煤氣在爐喉截面上的均勻分布，減少爐塵攜帶量。本設(shè)計4038m3高爐設(shè)有四根導出管，均勻分布在爐頭處，總截面積大于爐喉截面的40%,煤氣在導出管的標態(tài)流速為3～4m/s,導出管傾角為53°。由上升管通向除塵器的一段為煤氣下降管，為保證下降管內(nèi)不沉積灰塵，下降管煤氣標態(tài)流速應(yīng)大于上升管煤氣流速。為此，下降管截面積為上升管截面積的80%,同時應(yīng)保證下降管傾角大于40°。7.2粗除塵裝置煤氣經(jīng)中心導入管后，氣流突然轉(zhuǎn)向，流速的突然降低，煤氣中的灰塵顆粒在慣性力和重力的作用下沉降到除塵器底部。底部設(shè)有清灰裝置，定期清除7.3精細除塵裝置而氣體通過布袋繼續(xù)運動，屬于干法除塵，可以省去脫水設(shè)備，投資較低，特遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第55頁錐形集灰斗，水平傾斜角應(yīng)大于60°,以8渣鐵處理系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng)是高爐生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，及時合理地處理好生鐵和爐渣是保證高爐按時正常出鐵、出渣，確保高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和改善環(huán)境重要手段。選定這些設(shè)備時應(yīng)該做到：既注意不斷提高勞動生產(chǎn)率，為高爐進一步強化創(chuàng)造條件，又要關(guān)心工人健康，改進操作，用機械化自動化代替繁重的體力勞動。在高爐下部，沿高爐爐缸風口前設(shè)置的工作平臺為風口平臺。為了操作方便，風口平臺一般比風口中心線低1150～1250mm,應(yīng)該平坦并且還要留有排水坡度，其操作面積隨爐容大小而異，一般由爐殼外徑算起，凈空寬度為3～7m冷卻設(shè)備，操作一些閥門等。出鐵場是布置鐵溝、安裝爐前設(shè)備、進行出鐵放渣操作的爐前工作平臺。出鐵場一般比風口平臺約低1.5m。出鐵場面積的大小，取決于渣鐵溝的布置和爐前操作的需要。出鐵場長度與鐵溝流嘴數(shù)目及布置有關(guān)，而高度則要保證任何一個鐵溝流嘴下沿不低于4.8m,以便機車能夠通過。出鐵場長度一般為40~出鐵場在主鐵溝區(qū)域應(yīng)保持平坦，其余部分做成由中心向兩側(cè)和由鐵口向兩端目前4000m3以上巨型高爐設(shè)3個出鐵口，本設(shè)計的高爐是4038m3,設(shè)計3個風口平臺和出鐵場的結(jié)構(gòu)：空架的，它是支持在鋼筋混凝土柱子上的預制鋼筋混凝土板或直接搗制成的鋼筋混凝土平臺。其下面可做倉庫和存放泥溝，防止渣鐵溝下沉，一般要砌耐火磚和紅磚基礎(chǔ)層，最上面地坪立砌一層紅磚或廢耐火磚。鐵溝的坡度9%～12%。圖8.1撇渣器示意圖支鐵溝的結(jié)構(gòu)與主鐵溝相同，坡度一般為6%,在流嘴處可達10%。遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第58頁擺動時間12秒。8.2爐前主要設(shè)備機構(gòu)組成。按驅(qū)動方式可將泥炮分為汽動泥炮、電動泥炮和液壓泥炮3種?，F(xiàn)8.3.1魚雷罐車盛接鐵水并將鐵水運出鐵廠采用魚雷罐車。8.3.2鑄鐵機鑄鐵機是把鐵水連續(xù)鑄成鐵塊的機械化設(shè)備。本設(shè)計采用雙鏈式鑄鐵機，可按下式計算：式中Q—鑄鐵機產(chǎn)量；P—單個鐵塊重量；A—兩塊鐵模中心距；V—鏈帶速度；K?—鑄一罐鐵水的澆鑄時間與鑄一罐鐵水的總時間之比，取0.625;K?—鑄鐵機作業(yè)率，取0.69;K?—鐵水鑄成鐵塊的收得率，取97.5%。8.4爐渣處理設(shè)備高爐爐渣可以作為水泥原料、隔熱材料以及其他建筑材料等。高爐渣處理處理，特殊情況采用干渣生產(chǎn)。8.4.1拉薩法水淬渣拉薩法水淬渣的特點是水淬后的渣漿通過管道送到離高爐較遠的地方，再進行脫水等處理。該法的優(yōu)點是：工藝布置靈活，爐渣粒化充分，成品渣含水分低，質(zhì)量高，沖渣時產(chǎn)生的大量有害氣體經(jīng)過處理后排空，避免了有害氣體污染車間環(huán)境。其缺點是設(shè)備復雜，耗電量大，渣泵及運輸管道容易磨損等。8.4.2干渣生產(chǎn)干渣坑作為爐渣處理的備用手段，用于處理開爐初期爐渣、爐況失常時渣中的帶鐵的爐渣以及在水沖渣系統(tǒng)事故檢修時的爐渣。遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第60頁遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第61頁9能源回收利用為了回收高爐煤氣的物理能，在高爐煤氣系統(tǒng)設(shè)置透平發(fā)電機組(簡稱[12]馬竹梧.鋼鐵工業(yè)自動化煉鐵卷[M],北京，冶金工業(yè)出版社，2002.9高爐爐頂煤氣成分及其變化對爐內(nèi)冶煉的影響distribution,differentoperationalfurnacegasflowdistributionlaw.Accor遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第64頁間接還原也稱為煤氣還原。煤氣還原發(fā)生在CO或者H?與固態(tài)鐵氧化物爐料之間。煤氣還原去除鐵礦石中大約2/3的氧。CO的間接還原反應(yīng)表示如下：爐料從料線位置下降，在500℃左右赤鐵礦開始還原成磁鐵礦。在600-900℃發(fā)生磁鐵礦到浮氏體的還原。浮氏體到FeO?.5的還原發(fā)生在900-1100℃。達到熔化溫度(1100-1150℃)時，所有FeO已經(jīng)轉(zhuǎn)變成FeO?5。FeO?5的直接還原以液—固相反應(yīng)的形式進行。在回旋區(qū)內(nèi)焦炭與熱風(空氣)發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成參與間接還原的CO氣體：燃燒反應(yīng)放熱用來加熱爐料，生成的CO氣體用來還原鐵氧化物。間接還原由溫度和CO平衡分壓控制。如下圖所示。氧化物與CO類似。溫度高于900℃時氫氣的還原能力更強。通過分析爐頂煤氣可知氫氣的利用率約為40%,而CO的利用率約為50%。遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第65頁失反應(yīng)(C+CO?=2CO)以及水煤氣反應(yīng)(H?O+C=CO+H?)與間接還原反應(yīng)疊條件的布料矩陣，具體爐料在爐內(nèi)的分布要求爐喉邊緣有一個1米左右寬的平表1杭鋼高爐配料制度燃批礦批表2高爐技術(shù)指標產(chǎn)度和璃系數(shù)K凰倡氣和用211碎25年10靜434遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第67頁圖2實驗裝置示意圖圖3五孔探針構(gòu)造及工作原理示意圖15個測量孔，用五孔探針測定氣流速度及方向(見圖3),用熱球電風速儀校正速度，實驗時雷諾數(shù)(Re)的范圍為1000—3000,與實際高爐十分接近，測定的限制流股不同之處是：風口回旋區(qū)的四壁是透氣散料床，雖然存在環(huán)流與射流的合并與分離，但因有一部分氣流透過散料床逸出，因此分離后反向回旋運動不如限制流股劇烈另一方面與自由沉沒射流也有區(qū)別，因環(huán)流與射流的分離而氣流速度逐漸減小，因此其核心段并不具備速度相似性。一般言之，上部比下部環(huán)流發(fā)達，原因在于上部氣流有逸出通路。按實際高爐設(shè)定左、右邊界氣流發(fā)展的上邊界條件的計算結(jié)果可以看出上上部料柱中心透氣性好，風口區(qū)出來氣流的穿透性可得到很好的發(fā)揮。所以可以看出，中心透氣性好時，發(fā)達的環(huán)流對周圍散料床的影響更為明顯。環(huán)流中心的位置決定了風口回旋區(qū)流線發(fā)源的密集程度，環(huán)流中心越接近風口循環(huán)區(qū)中心，則流股更密集地從風口中心軸線附近發(fā)源。由于氣流在焦炭層中沿阻力最小方向前進，通過計算結(jié)果可以定性看出不同類型軟融帶構(gòu)造對氣流分布的影響，成銳角配置的“A”型軟融帶使中心氣流型軟融帶，中心氣流壓得很低而不利于強化，但因間接還原發(fā)展而焦比較低，“V”型軟融帶使護缸工作不夠活躍，而“W”型是“A”型的變種，有部分氣流沿邊沿上升，軟融帶上部中心氣流較為抑制(如圖4)。1.4高爐爐型結(jié)構(gòu)對煤氣流分布影響高爐五段爐型結(jié)構(gòu)是與高爐煉鐵工藝原理相適應(yīng)的，具體爐型尺寸比例是由高爐冶煉強度決定的，高爐合理爐型的判斷標準就是煤氣流分布合理，高爐穩(wěn)定順行，其關(guān)鍵就是根據(jù)高爐冶煉流程，使高爐各段煤氣流速控制在合理范且長壽狀態(tài)最好，按照寶鋼3號高爐最大爐腹煤氣量10820m3/min計算各斷面上寶鋼2號高爐第二代大修爐容由4063m3擴大至4706m3,爐容擴大了15.9%,為了利用了原有爐體框架等結(jié)構(gòu)，爐缸直徑和爐喉直徑擴大得比較多，特別是容易吹透，使邊緣氣流發(fā)展，而且爐腰煤氣流速快，不僅導致高爐軟熔帶根部不穩(wěn)定，而且使容易軟熔帶根部上移，正常情況，高爐軟熔帶根部應(yīng)該穩(wěn)定在爐腰下部和爐腹處，2號高爐爐腰直徑偏小，邊緣氣流強，流速快，使軟熔帶根5所示。—1T30A—1u100—1E3716—TE3741心，上部需要通過布料制度控制邊緣氣流，寶鋼根據(jù)上述基本原則，風量由爐腰直徑要大，因此透氣性優(yōu)于3號高爐，高約1000m3/min,通過能力要高約10%,同時，在相同爐腹煤氣量時，2號高爐寶鋼1號高爐爐身最上部的水冷壁呈“口”形，其下面水冷壁沿爐殼配置，損情況如圖7所示。根據(jù)2008年8月30日停爐解剖調(diào)查，三層水冷壁全部保持得非常完好，致使“口”形水冷壁懸空在爐內(nèi)，下部水冷壁的凸臺突出在爐內(nèi)。這就為焦 炭與礦石形成透氣性良好的焦礦混合層創(chuàng)造了條件，這種結(jié)構(gòu)即使采用低料線操作，降低料線至“口”形水冷壁之下，采用壓制邊緣的裝料制度，也不避免下面兩層水冷壁凸臺對爐料的干擾，導致強的邊緣氣流和高的熱負荷，引起爐殼燒紅、開裂，爐身上部的結(jié)構(gòu)不合理是導致壽命縮短的重要原因之一。新日鐵進行了模型試驗認為，邊緣氣流難以控制是由于高爐生產(chǎn)后期爐身剖面產(chǎn)生不規(guī)則凸凹不平行狀。爐料下降時，在此處產(chǎn)生煤氣容易穿透的焦礦混合層和焦炭疏松層?？梢?，爐身結(jié)構(gòu)對高爐邊緣煤氣流控制影響較大，設(shè)計爐型應(yīng)該盡量保持爐身各層完整性和均勻平滑過渡。寶鋼2號高爐第二代和4號高爐的爐身結(jié)構(gòu)的差別很小，如圖8所示，但2、4號高爐爐墻波動情況。圖8高爐身結(jié)構(gòu)雌寶鋼4號高爐是水冷壁與冷卻板的第一次配合設(shè)計，為了使水冷壁與下部的冷卻板很好地過渡，在形成操作內(nèi)型冷卻板前端磚襯脫落之后，操作內(nèi)型的剖面與水冷壁表面一致，設(shè)計爐身上部的水冷壁與高爐內(nèi)型線之間留有175mm的間隙，兩者之間的夾角約為1.383°,實際爐身上部的角度為79.835°,而寶鋼2號高爐水冷壁完全按照內(nèi)型線敷設(shè)，這是寶鋼4號高爐與2號高爐的差別，可能是引起4號高爐爐頂壓力經(jīng)?！懊凹狻痹?，這說明爐身上部的角度對布料和煤氣分布有重大影響。日本曾經(jīng)對爐身角與管道因素進行過研究，如圖10所示，為了避免管道行程，侵蝕后的爐身角應(yīng)該控制在80°以上。43210爐身角/(")遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第74頁圖11高爐爐身結(jié)構(gòu)[1]王筱留.鋼鐵冶金學(煉鐵部分)[M].北京：冶金工業(yè)出版社發(fā)行部，2009.4.[2]周學初.杭鋼新一號高爐煤氣利用率提高操作實踐[C].2008年中小高爐煉鐵[3]林成城，項鐘庸.高爐爐型結(jié)構(gòu)對煤氣流分布影響[C].第七屆(2009)中國鋼University,Katahira,Aoba-ku,Sendai980-8577Ja(ReceivedonMarch15,2001;acceptedinfinalformonJuly1,2002)Themultipleinjectionofcarbonaceousmateblastfurnacehasreceivedespecialconsiderablydecreaseincokerateandincreas遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第78頁operation.TheresultsobtainedinthisinvestigationhaveshInaddition,thetotalamountofthegreenhousesintheoffgasisdecreased,whichKEYWORDS:blastfurnace;mathematicalmodel;multi-phaseflow;pulverized70%oftheenergyinput.About30%ofthetotalcostofpigironproductionthefuelsusedintheblastfurnace.Therefore,tremendouseffortshavebeeordertoreducethefuelrateoftheblastfurnace,oratleast,replacethecokepulverizedcoal,tar,oil,naturalgasandsoon.Thimetalcostandimprovettechnologyhasachievedmaturityandseveralblastfurnacesovertoperatedwithpulverizedcoalratesover200kg/thm.However,naturalgasinjectionrecognizedadvantagesofnaturalhighproductivityandenvironme reduction,whichdemandsconsiderablenotablebenefitisthepreventionoftheglobalwarming,sincewaterisgeneratedpossibilitiesofcombinedinjectionofnaturalgasandpulverizedcoalintheblastHowever,adetailedmathemathematicalmodeloftheblastfurnaceispresentedtosimulatetheblastfurnaceoperationwithmultipleinjectionofpulverizedcoalandnaturalgaswiththeblastresponseforhighratesofnaturalgasandpulverizedcoalinjection.Themodelistosimulatetheprocessofmultipleinjection.遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第80頁packedbedregionwithintheblastfurnace,fromthesurfaceoftheslaginthehearthinteractions.Thus,thegoverningeqequation,representedbyEtransfercoefficientwhichassumesdifferentmeaningfophasetoconsiderthenaturalgasinjection.2.2.BehaviorofNaturalGasintheBlastFurnaceequationshavemasssourcesduetochemicalreactionsandphasFe:O,FoO4FeO,Fe,CaO,Al:O?,Mg0,SFe:OzFe?O4.FeO,Fe.Ca0,AFe?O,Fe?O.FeO,Fe,CaO,Al?O?.MgO.SIO?,HC,SiC,SiO,Al?Oy.CaO,MgO,Fe.C.siFe?.SiO.Al?O?.CaO.Mg0.gpreviousreports.6-8)Inthissection,detailsofchemicalreactionsofthenaturalgasthetuyereplaysanimportantroleintheefficiencyofthecombustioninthiszone.Naturalgascombustionphaseinsidetheblastfurnaceincreases.Inaddition,theore/cokeratiointcoalorallcokeoperation.Thecalorificvalueofthenaturalpulverizedcoal.However,thehighconcentrationofhydrogeninthegasphasepromotesefficientreductionintheshaftwithlessenergycons 遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第82頁phase,whichisastronglyendothermic.Thereforetheroleofnaturalgasforensurethecompletereductionofenergyconsumptionoftheblastfurnace.Moreover,thedirectreductiolowerslagrate,higherproductivity,lowersiliconcon21Fe;Oa(s)H→Fe?O?()上Fe.O(s)H?Fe(s)mel,Fe(1)FO(s)_QOFO4(s)CO,FeJO)r'n4q1-nlglsmgL稱nfe。心1r2c,n,al0,lzh-anlj-,上風-A·-1ma8,Ma)-39),a-0o)-上-0-f,),號照0m(熱⑩-20,4gJ-Mop)+細),成+rr此l)50,1g]-M0,+4Aq-p-/,kw7Amathematicalmodeloftheblastfurnacehasbeendevelopedwhichsimulatetheratescalculatedbykineticequaconstantinallcasestoexaminetheeffectofmultipleinjectionwhilecompositionandinjectionratet/day/m3,representingtomaketheblastfurnaceprocesscleaner.HFR:HeatflowratioOPi:Partialpressure[1]A.Babich,S.Yaroshevskii,A.Formoso,A.Cores,L.GarciaandV.Nozdrachev:ISIJInt.,39(1999),229.[2]J.M.Steiler:ICSTI/Ironmakin(1998),343.[3]J.C.Agarwal,F.C.Brown,D.L.ChSmith:ICSTI/IronmakingConf.Proc.,Vol.57,ISS,Warrendale,PA,(1998),443.[4]J.C.Agarwal,F.C.Brown,D.L.Chin,G.S.SICSTI/IronmakingConf.Proc.,Vol.57,ISS,Warrendale,PA,(1998),105.[5]O.Lingiardi,O.Burrai,C.GFuentealba,P.EtchevarneandJ.M.Gonzalez:ICSTI/IronmakingConf.Proc.,Vol.57,ISS,Warrendale,PA,(1999),135.[6]P.R.Austin,H.NogamiandJ.Yagi:ISIUJ[7]J.A.Castro,H.NogamiandJ.Yagi:ISIJInt[8]P.R.Austin,H.NogamiMcGraw-Hill,NewYork,(1984),Table3-5.[10]KagakuKogakuBinran(5theTokyo,(1988),232.[11]V.Ya.Basevich:Prog.EnergyCombust.Sci.,13(1987),199.[13]T.Akiyama,R.TakahashiandJ.Yagi:ISLJInt.,33(1993),703.遼寧科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第85頁對于噴吹煤粉和天然氣同時富氧的高爐的數(shù)值研究(收稿日期2001年3月15日，發(fā)表日期2002年7月1日)占70%的能量輸入。大約生鐵生產(chǎn)總消耗的30%是由于在高爐中燃料的使在高爐風口噴吹天然氣代替在高爐爐頂補充焦炭并且提供了大量的氫，這就取代了在高爐中作為軸心氣體的一氧化碳。和一氧化碳比氫氣是一種更好的還原性氣體并且通過減少需要大量能量的直接還原的數(shù)量來節(jié)約能源。另一噴吹天然氣和噴煤相比幾乎沒有資本投資或特殊設(shè)備。主要投資所需要的被料來說，并不代表高投