冶金技術(shù)畢業(yè)設(shè)計（論文）-年產(chǎn)量200萬噸生鐵的高爐系統(tǒng)設(shè)計.doc

萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文標題：高爐煉鐵系統(tǒng)設(shè)計作者： 學(xué)校名稱：萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：冶金技術(shù)年級：07冶金技術(shù)指導(dǎo)教師： 日期：2010.4.1i摘 要本設(shè)計要求建年產(chǎn)量為200萬噸生鐵的高爐系統(tǒng)。高爐車間的七大系統(tǒng)：即高爐本體系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)都做了較為詳細的敘述。 高爐煉鐵是獲得生鐵的主要手段，是鋼鐵冶金過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，在國民經(jīng)濟建設(shè)中起著舉足輕重的作用。高爐是煉鐵的主要設(shè)備，本著優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和對環(huán)境污染小的方針，在預(yù)設(shè)計建造一座年產(chǎn)生鐵200萬噸的高爐煉鐵系統(tǒng)，本設(shè)計說明書詳細的對其進行了高爐設(shè)計，其中包括緒論、工藝計算（包括配料計算、物料平衡和熱平衡）、高爐爐型設(shè)計、高爐各部位爐襯的選擇、爐體冷卻設(shè)備的選擇、風(fēng)口及出鐵場的設(shè)計、原料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、 煤氣處理系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、高爐噴吹系統(tǒng)等。設(shè)計的同時還結(jié)合國內(nèi)外相同爐容高爐的一些先進的生產(chǎn)操作經(jīng)驗和相關(guān)的數(shù)據(jù)，力爭使該設(shè)計的高爐做到高度機械化、自動化和大型化，以期達到最佳的生產(chǎn)效益。關(guān)鍵詞：高爐；煉鐵；設(shè)計；煤氣處理；渣鉄處理；1緒論1.1概述鋼鐵是重要的金屬材料之一，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，鋼鐵生產(chǎn)水平是一個國家發(fā)展程度的標志?，F(xiàn)代任何國家是否發(fā)達的主要標志是其工業(yè)化及自動化的水平，及工業(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?fàn)顩r也反映其國民經(jīng)濟發(fā)達的程度。到目前為止還看不出，有任何其他材料在可預(yù)見的將來，能代替鋼鐵現(xiàn)有的地位。一座年產(chǎn)200萬噸煉鋼鐵水的煉鐵廠車間的設(shè)計首先要進行廠址選擇，根據(jù)唐山地區(qū)的原燃料條件和唐鋼的工藝以及環(huán)境條件，設(shè)計年產(chǎn)200萬噸的煉鐵車間對于唐山地區(qū)的許多鋼鐵廠都具有比較好的借鑒作用。因此，本設(shè)計的深度和廣度都比較適宜，工作量比較大。本人查閱的煉鐵設(shè)計的相關(guān)文獻，設(shè)計思路比較清晰，設(shè)計結(jié)果對實際生產(chǎn)具有比較好的指導(dǎo)作用。1.2 高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟技術(shù)指標衡量高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效果的技術(shù)經(jīng)濟指標，主要有：（1）高爐有效容積利用系數(shù)（v）。高爐有效容積利用系數(shù)是指每晝夜、每1 m3高爐有效容積的生鐵產(chǎn)量，即高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量P與高爐有效容積V有之比： v=v是高爐冶煉的一個重要指標，v愈大，高爐生產(chǎn)率愈高，目前，一般大型高爐超過2.0t/(m3d),一些先進高爐可達2.22.3 t/(m3d)。小型高爐的v更高,100300 m3高爐的利用系數(shù)為2.83.2 t/(m3d)。（2）焦比（K）。焦比是指冶煉每噸生鐵消耗的焦碳量，即每晝夜焦碳消耗量Qk與每晝夜生鐵產(chǎn)量P之比 K= 焦碳的消耗量約占生鐵成本的3040，欲降低生鐵成本必須力求降低焦比。焦比大小與冶煉條件密切相關(guān)，一般情況下焦比為450500Kg/t,噴吹煤粉可以有效地降低焦比。（3）煤比（Y）。冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量稱為煤比。當(dāng)每晝夜煤粉的消耗量為時，則： Y= 噴吹其它輔助燃料時的計算方法類同，但氣體燃料應(yīng)以體積（）計算。單位質(zhì)量的煤粉所代替的焦炭的質(zhì)量稱為煤焦置換比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置換比為0.70.9。（4）冶煉強度（I）。冶煉強度是每晝夜 、每1高爐有效容積燃燒的焦炭量，即高爐一晝夜焦炭消耗量與有效容積的比值：I= 冶煉強度表示高爐的作業(yè)強度，它與鼓入高爐的風(fēng)量成正比，在焦比不變的情況下，冶煉強度越高，高爐產(chǎn)率越大，當(dāng)前國內(nèi)外大型高爐一般為1.05左右。 （5）生鐵合格率?；瘜W(xué)成分符合國家標準的生鐵稱為合格生鐵，合格生鐵占總產(chǎn)生鐵量的百分數(shù)為生鐵合格率。它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的指針。 （6）生鐵成本。生產(chǎn)1t合格生鐵所消耗的所有原料、燃料、材料、水電、人工等一切費用的總和，單位為元/t。 （7）休風(fēng)率。休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)時間占高爐規(guī)定作業(yè)時間的百分數(shù)。休風(fēng)率反映高爐設(shè)備維護的水平。先進高爐休風(fēng)率小于1。實踐證明，休風(fēng)率降低1，產(chǎn)量可提高2。 （8）高爐一代壽命。高爐一代壽命是從點火開爐到停爐大修之間的冶煉時間，或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時間。大型高爐一代壽命為1015年。 判斷高爐一代壽命結(jié)束的準則主要是高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟性和安全性。如果高爐的破損程度已使生產(chǎn)陷入效率低、質(zhì)量差、成本高、故障多、安全差的境地，就應(yīng)該考慮停爐大修或改建。衡量高爐爐齡的指標有兩條，一是高爐的爐齡，二是一代爐齡內(nèi)單位容積的產(chǎn)鐵量。1.3高爐冶煉現(xiàn)狀及發(fā)展（1）爐容大型化及其空間尺寸的橫向發(fā)展：（2）精料：精料是改善高爐冶煉的基礎(chǔ)，近代高爐冶煉必須將精料列為頭等重要措施,精料包括提高入爐況品味，改善入爐原料的還原性能，提高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成分和整粒。（3）提高鼓風(fēng)溫度：提高鼓風(fēng)溫度可以大幅度降低焦比，特別是在鼓風(fēng)溫度比較低時效果更為顯著。(4)高壓操作：高壓操作可以延長煤氣在爐內(nèi)的停留時間，改善煤氣熱能及化學(xué)能利用，有利于高壓操作，為強化冶煉創(chuàng)造條件。（5）富養(yǎng)大噴吹：從60年代起，世界各國都在發(fā)展向爐內(nèi)噴吹燃料的技術(shù)，取代部分焦炭。噴吹得燃料有重油、天然氣和煤粉等，燃料種類的選擇與國家和地區(qū)的資源條件有關(guān)。目前國內(nèi)外大多以噴吹煤粉（無煙煤和煙煤）為主。（6）電子計算機的應(yīng)用：60年代起高爐開始以用計算機，目前已可以控制配料、裝料和熱風(fēng)爐操作。高爐冶煉計算機控制的最終目標是實現(xiàn)總體全部自動化控制，但由于目前冶煉技術(shù)水平，還難于實現(xiàn)這一目標。1.4本設(shè)計采用的新技術(shù) 無鐘爐頂和皮帶上料，旋轉(zhuǎn)溜槽布料可實現(xiàn)多種布料方式。 熱風(fēng)爐爐頂采用錐球形，有利于拱頂氣流分布和熱風(fēng)溫度升高。 爐前水渣處理采用過濾法水淬渣。 爐體冷卻采用軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)。 余熱回收和余壓發(fā)電。 采用噴煤技術(shù)。 采用計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)，對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行監(jiān)控1.5 高爐輔助設(shè)計和生產(chǎn)流程圖高爐及輔助設(shè)備如下：高爐本體 上料系統(tǒng) 送風(fēng)系統(tǒng) 煤氣除塵系統(tǒng) 渣鐵處理系統(tǒng) 噴吹燃料系統(tǒng)。流程圖如下：原料（燒結(jié)礦、焦碳、球團礦）上料系統(tǒng) 噴煤系統(tǒng) 高爐 熱風(fēng)爐 鼓風(fēng)機 爐渣 生鐵 煤氣 水渣 渣棉 干渣 鑄鋼 鑄造 除塵 凈煤氣 燃氣廠 水泥材料 絕熱材料 建筑鋪路材料 熱裝鑄鋼 鑄造機 爐塵 燒結(jié)2高爐本體設(shè)計2.1. 總述高爐包括基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、爐襯、冷卻設(shè)備以及高爐爐型設(shè)計等。高爐的大小以高爐有效容積表示，高爐有效容積和高爐座數(shù)表明高爐車間的規(guī)模，高爐爐型設(shè)計是高爐本題設(shè)計的基礎(chǔ)8。近代高爐爐型向著大型橫向發(fā)展，目前，世界高爐有效容積最大的是5580m3 ，高徑比2.0左右。高爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計的先進、合理是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的先決條件，也是高爐輔助系統(tǒng)設(shè)計和造型的依據(jù)9。2.2 確定年工作日：347天日產(chǎn)量 P總=3458.2t2.3 定容積：選定高爐座數(shù)為2座，利用系數(shù)為: =2.0t/（m3 d） 每座高爐日產(chǎn)量： P= =1729.1t每座高爐容積 ： = =864.6m32.4 爐缸尺寸 1. 爐缸直徑 選定冶煉強度 I=0.95t（m3d）;燃燒強度=1.05 t（h），則: d=0.23=0.23=6.43m 取d=6.4m 校核 =26.88 合理 2. 爐缸高度 1) 渣口高度hz=1.647m 取hz =1.7m2) 風(fēng)口高度 = =3.03m 取=3.0m3) 風(fēng)口數(shù)目 n=2(d+2)=2(6.4+2)=16.8 取n=18個 4) 風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸 選取 a=0.5m 則:5) 爐缸高度 h1=hf+a=3.0+0.5=3.5m2.5 死鐵層厚度 選取 h0=1.5m 2.6 爐腰直徑 爐腹角 爐腹高度選取 =1.10 則 D=1.096.4=7.04 取D=7m選取=8030 則 = =8030=1.76m 取=1.7m 校核 = =5.67 =80028133112.7 爐喉直徑 爐喉高度 選取 =0.64 則 =0.647=4.48 取= 4.5m 選取 h5=2.0m2.8 爐身角 爐身高度 爐腰高度 選取 =840 則 h4=11.89m 取h4=12m 校核 tan=9.6 =8103211611 選取 Hu/D=3.0 則 Hu=3.07=21 取Hu=21m h3=Hu-h1-h2-h4-h5=21-3.5-1.7-12-2.0=1.8m2.9 校核爐容1. 爐缸體積: V1= =112.54m3 2. 爐腹體積: V2=59.95m3 3. 爐腰體積: V3=54.35 m34. 爐身體積: V4=316.36m3 5.爐喉體積：V5 = =31.79 5 高爐容積： = V1VVV4112.54+59.95+54.35+316.36+31.79574.99m 誤差： =0.33%1% 爐型設(shè)計合理，符合要求。 3 供料系統(tǒng)各種入爐原料(含焦炭) 均采用帶式輸送機輸送至高爐礦槽，保證了供料系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。槽下取消稱量車，采用稱量皮帶自動配料，保證了上料的準確性和合理性10。并設(shè)置相應(yīng)的除塵設(shè)施, 改善槽下操作環(huán)境。原料系統(tǒng)包括：卸料、堆料、冶煉前的準備（破碎、篩分、混勻），運輸?shù)劫A礦槽上；按高爐的需要配料、稱量；裝入料車或上料皮帶，經(jīng)過爐頂裝料裝置裝入高爐等11。3.1 焦礦槽容積的確定貯礦槽的容積大約能貯存1218小時的礦石 ，68小時的焦炭。據(jù)此設(shè)定貯礦槽的容積及焦槽的容積：7684.8m3 3362.1m33.1.1貯礦槽和附礦槽的布置、容積及數(shù)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(yīng)設(shè)置一些數(shù)目的雜礦槽，以貯存熔劑和洗爐料等。1. 貯礦槽結(jié)構(gòu)：采用鋼鋼筋混凝土混合式結(jié)構(gòu)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(nèi)加襯板，槽底板與水平面夾角50 55。2. 本設(shè)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(jié)礦、球團礦、巴西礦、石灰石的個數(shù)分別為4、2、2、2。 單個礦槽的容積為：=7684.8/10 = 768.48 取=768礦槽貯存能力（貯存時間）：7684.824/(48032.2)= 17.45 小時3. 礦槽參數(shù)本設(shè)計中貯礦槽設(shè)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(shè)計雜礦槽：752 塊礦槽：10023.1.2 焦礦槽的布置、容積及數(shù)目的確定1本設(shè)計中設(shè)四個焦槽。每個焦槽容積為：3362.1/4=840.5， 焦槽貯存能力（時間）：3362.124/(48032.2)=7.64小時 2另備一個100碎焦槽。3.2皮帶上料機能力的確定1. 皮帶機選擇：選皮帶機傾角為12，采用槽型皮帶，皮帶速度2，皮帶水平投影長度為258，輸送量5000。寬度選擇如下：= ,式中 膠帶機寬度，膠帶輸送量，斷面系數(shù)，=320輸送帶速度，取=2物料堆比重，1.6 傾角系數(shù)，=0.92速度系數(shù)，=1.0代入數(shù)據(jù)，則:=1.46 取 = 1.5 2. 為保證膠帶安全運行，設(shè)計時采取了以下措施：膠帶機由兩個方向驅(qū)動，連續(xù)運轉(zhuǎn)。設(shè)三個電機，兩個運轉(zhuǎn)，一個備用；為預(yù)防反轉(zhuǎn)，有兩個電機做制動用；拉緊膠帶用液壓缸；為防止?fàn)t頂高溫，在裝料設(shè)備上面設(shè)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(yù)防膠帶斷裂設(shè)備和預(yù)防停運時偶然啟動的設(shè)備。3.3 高爐槽下上料系統(tǒng)的設(shè)計與改進1. 提高槽下地坪標高本設(shè)計在槽下設(shè)置配料帶式輸送機, 并將槽下地坪提高，料坑底部和礦倉底部的標高也相應(yīng)提高, 改善了操作環(huán)境和采光條件, 使設(shè)備維護檢修方便, 并為實現(xiàn)PLC上料自動化創(chuàng)造了更好的條件。2. 主卷揚機室座落于礦槽頂部受總圖布局、場地緊張限制, 在主控樓已無法布置主卷揚機。在經(jīng)過比較和計算后, 將主卷場機室布置在礦倉頂部端頭的位置, 礦倉平臺與爐前平臺通過走道和梯子連接起來, 方便管理。3. 焦炭槽下篩分帶式輸送機將焦炭送至焦炭槽, 倉下設(shè)置焦炭篩, 篩下物用DJ型大傾角波紋擋邊帶式輸送機送至碎焦倉。與普通帶式輸送機相比, 該設(shè)備具有運行穩(wěn)定, 故障率低, 維修量小, 安裝、維護簡單, 工藝布置緊湊合理, 總圖布局靈活等特點。這項技術(shù)的采用克服了碎焦卷揚機故障多, 維修困難等缺點, 運行可靠。既提高了作業(yè)率, 又節(jié)省場地, 減少工程投資。4. 槽下上料系統(tǒng)采用PLC 自動稱量早期高爐上料控制系統(tǒng)多采用繼電控制，主要存在兩大缺陷，一是控制系統(tǒng)復(fù)雜；二是工作模式只有手動和機旁兩種操作方式，不能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展及普及應(yīng)用，采用PLC 作為主控制器實現(xiàn)高爐上料系統(tǒng)的自動控制成為技術(shù)進步的必然13。它有效解決了傳統(tǒng)繼電控制的缺陷，提高高爐上料系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實全性、可靠性和自動化,為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了技術(shù)和設(shè)備條件。槽下稱量系統(tǒng)和上料系統(tǒng)均采用PLC 自動控制。設(shè)計中采用了分散稱量、集中校核、自動補償?shù)姆绞? 使稱量準確、合理。燒結(jié)礦、規(guī)格礦及熔劑礦通過礦倉閘門、電機振動給料機落入分散稱量斗稱量, 通過帶式輸送機輸送到中間稱量斗復(fù)核, 校驗后再下到料車, 如有差異, 則通過PLC 微機系統(tǒng)自動補償。焦炭通過焦倉閘門給料, 在槽下經(jīng)焦炭振動篩篩分后, 合格焦炭進入焦炭稱量斗稱量, 碎焦則由大傾角波紋擋邊帶式輸送機送至碎焦倉。4 送風(fēng)系統(tǒng)高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括高爐鼓風(fēng)機、冷風(fēng)管路、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管路及管路上的各種閥門等。高爐送風(fēng)制度是高爐操作的根本制度，是高爐穩(wěn)定順行、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要條件。高爐合理送風(fēng)制度應(yīng)達到以下要求：爐料正常穩(wěn)定下降，爐況順行；初始煤氣流達到合理的分布；爐缸活躍且均勻，渣鐵物理熱充沛，鐵水質(zhì)量合格；有利于爐型和設(shè)備的維護。4.1 高爐鼓風(fēng)機的選擇高爐鼓風(fēng)機用來提供燃料所必需的氧氣、熱空氣和焦炭在風(fēng)口燃燒所生成的煤氣，又是在鼓風(fēng)機提供的風(fēng)壓下才能克服料柱阻力從爐頂排出。4.1.1 高爐入爐風(fēng)量= 4780.88 m3/min高爐有效容積；每噸干焦消耗標態(tài)風(fēng)量，2700 m3/t 高爐冶煉強度，取1.05tm3dt標態(tài)入爐風(fēng)量，m3/min4.1.2 鼓風(fēng)機風(fēng)量 =(1+10)4780.88=5258.96 m3/min高爐入爐風(fēng)量，m3/min高爐要求的鼓風(fēng)機出口風(fēng)量，m3/min 送風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)，對大型高爐為104.1.3高爐鼓風(fēng)壓力1. 高爐爐頂壓力： 3.0 105 Pa=0.30 2. 高爐料柱阻力損失： 1.3105 Pa0.133. 高爐送風(fēng)系統(tǒng)阻力損失： 21040.02則:鼓風(fēng)機出口風(fēng)壓:=+ +=0.30+0.13+0.02=0.45 4.1.4 鼓風(fēng)機的選擇1. 對鼓風(fēng)機出口風(fēng)量的修正風(fēng)量修正系數(shù)：0.95，實際供風(fēng)量：5258.96/0.95=5535.72. 對風(fēng)機出口風(fēng)壓的確定風(fēng)壓修正系數(shù)：=1.04出口風(fēng)壓： = =0.433. 風(fēng)機選擇表10 風(fēng)機選擇系數(shù)風(fēng)機型號風(fēng) 量風(fēng) 壓轉(zhuǎn) 速功 率傳動方式O5700-3157001.655506750汽動此風(fēng)機為離心式風(fēng)機，二座高爐裝三座，一臺備用4.2 熱風(fēng)爐4.2.1 熱風(fēng)爐座數(shù)的確定本設(shè)計每座高爐配備四座熱風(fēng)爐。4.2.2 熱風(fēng)爐工藝布置本設(shè)計的四座熱風(fēng)爐采用一字型排列。4.2.3 熱風(fēng)爐型式的確定本設(shè)計采用改進型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。4.2.4 熱風(fēng)爐主要尺寸的計算高爐容積為864.6，配備四座改進型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。1. 確定基本參數(shù) 1) 取單位爐容蓄熱面積為90/;2) 定熱風(fēng)爐鋼殼下部內(nèi)徑10000,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(jié)構(gòu)及熱風(fēng)爐內(nèi)徑下部：1) 大墻厚：3452) 隔熱磚（輕質(zhì)粘土磚）：1133) 填料層（水渣石棉填料）：604) 不定型噴涂料：40共計：345+113+60+40=5585) 熱風(fēng)爐內(nèi)徑：=10000-5582=8844燃燒室隔墻結(jié)構(gòu)：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(jù)經(jīng)驗，選燃燒室面積占熱風(fēng)爐內(nèi)截面積的28%1) 熱風(fēng)爐內(nèi)截面積：=61.42) 燃燒室面積：=61.428%=17.194. 蓄熱室截面積=61.4-17.19=44.215. 選格子磚選七孔磚，格孔直徑為43，查表知1格子磚受熱面積：=38.06 /6. 蓄熱室蓄熱面積1) 4座熱風(fēng)爐總蓄熱面積：864.690=241560 2) 1座熱風(fēng)爐蓄熱面積：2415604=60390 7. 1高蓄熱室蓄熱面積144.2138.06=1682.63 8. 蓄熱室高度=35.89 9. 拱頂高度采用錐球形拱頂，見圖1熱風(fēng)爐拱腳內(nèi)徑:=10000-2(40+60)=9800據(jù)經(jīng)驗:=0.60=0.609.8=5.88 圖1 錐球形拱頂拱頂由球冠和圓錐臺組成，具體尺寸如下：據(jù)經(jīng)驗：球冠弦長=0.45=0.459.8=4.41,球冠圓心角為120,圓錐斜邊與水平夾角為60。10. 熱風(fēng)爐全高及高徑比支柱及爐篦高：2.0+0.5=2.5燃燒室比蓄熱室高：0.4大墻比燃燒室高：1.2拱頂磚襯：400高鋁磚+230輕質(zhì)高鋁磚+113硅藻土磚+40噴涂層=783則：=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。5.2.5 熱風(fēng)爐管道及閥門1. 熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)有冷風(fēng)管、熱風(fēng)管、混風(fēng)管、燃燒用凈煤氣管和助燃風(fēng)管、倒流休風(fēng)管等，這些管道均為普通碳素鋼板焊成。管道直徑根據(jù)合適的流速確定，按下式計算： 式中 - 圓形管道內(nèi)徑， - 氣體在實際狀態(tài)下的體積流量， - 氣體在實際狀態(tài)下的流速，。管道內(nèi)氣體流速參考數(shù)據(jù)見表11：表11 管道內(nèi)氣體流速參考數(shù)據(jù)名稱實際流速（）冷風(fēng)管道正風(fēng)壓1520負風(fēng)壓1015熱風(fēng)管道正風(fēng)壓3035負風(fēng)壓2530凈煤氣管道612根據(jù)我國高爐熱風(fēng)爐管道內(nèi)徑參考數(shù)據(jù)，本設(shè)計選取熱風(fēng)爐管道內(nèi)徑見表12：表12 熱風(fēng)爐管道內(nèi)徑高爐容積凈煤氣總管凈煤氣管道冷風(fēng)總管冷風(fēng)直管熱風(fēng)總管熱風(fēng)圍管冷風(fēng)混風(fēng)管12101500110014001200150015001200熱風(fēng)爐的煙道設(shè)置在熱風(fēng)爐組一側(cè)的地面以下，為耐熱混凝土結(jié)構(gòu)。斷面形狀為圓形。煙道的高度為1200mm，寬度為800mm，煙道內(nèi)流速為25m/s。熱風(fēng)爐組的煙囪設(shè)置在遠離高爐方向末端，為混凝土結(jié)構(gòu)，高度為70m。2. 熱風(fēng)爐主要閥門有：1) 熱風(fēng)閥：安裝在熱風(fēng)出口和熱風(fēng)主管之間的熱風(fēng)短管上。其作用是：在燃燒期關(guān)閉，割斷熱風(fēng)爐與熱風(fēng)管道之間的聯(lián)系。2) 切斷閥：由閘板閥、曲柄盤式閥、盤式煙道閥構(gòu)成。其作用是：切斷煤氣、助燃空氣、冷風(fēng)及煙氣。3) 調(diào)節(jié)閥：一般采用蝶形閥，其作用是：調(diào)節(jié)煤氣流量、助燃空氣流量、冷風(fēng)流量及混風(fēng)的冷風(fēng)流量等。4) 充風(fēng)閥：其作用是：熱風(fēng)爐從燃燒期轉(zhuǎn)換到送風(fēng)期，當(dāng)冷風(fēng)閥上沒有設(shè)置均壓小閥時，在冷風(fēng)閥打開之前必須使用充風(fēng)閥提高熱風(fēng)爐的壓力。5) 廢氣閥：其作用在于：熱風(fēng)爐從送風(fēng)期轉(zhuǎn)入燃燒期時，在煙道閥打開之前應(yīng)打開廢氣閥，將熱風(fēng)爐內(nèi)相當(dāng)于鼓風(fēng)壓力的壓縮空氣由廢氣閥放掉以降低爐內(nèi)壓力。6) 放風(fēng)閥和消音器：位于鼓風(fēng)機和熱風(fēng)爐組織間的冷風(fēng)管道上。其作用在于：在鼓風(fēng)機不停止工作的情況下，用放風(fēng)閥把一部分或全部鼓風(fēng)排放到大氣中去的方法來調(diào)節(jié)入爐風(fēng)量。7) 冷風(fēng)閥：是位于冷風(fēng)之管上的切斷閥。其作用是：在送風(fēng)期，打開冷風(fēng)閥可以把高爐鼓風(fēng)機鼓出的冷風(fēng)送入熱風(fēng)爐。燃燒期則關(guān)掉冷風(fēng)閥，以切斷冷風(fēng)管。4.3 風(fēng)口的選擇風(fēng)口的面積和長度對進風(fēng)狀態(tài)起著決定作用14。生產(chǎn)實踐表明，在一定冶煉強度下，必須有合理的風(fēng)速與鼓風(fēng)動能相對應(yīng)，其標準是能使初始煤氣流達到合理的分布，爐缸活躍均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，保證爐料正常下降，使?fàn)t況順行15。4.4 送風(fēng)制度的影響1. 風(fēng)速和鼓風(fēng)動能。風(fēng)速分為標準狀態(tài)風(fēng)速和實際風(fēng)速，在實際生產(chǎn)中對高爐生產(chǎn)起指導(dǎo)作用的是實際風(fēng)速。為了保持風(fēng)口前一定的回旋區(qū)深度，在煤氣量大和透氣性差、煤氣擴散條件差時，風(fēng)速和鼓風(fēng)性能應(yīng)小一些16。所以，凡是減少煤氣體積和改善透氣性的因素就需提高鼓風(fēng)動能，反之，則需相應(yīng)減小風(fēng)速和鼓風(fēng)動能。高爐采用大風(fēng)量風(fēng)機生產(chǎn),適宜的操作制度是實現(xiàn)高爐穩(wěn)產(chǎn)、順行、高產(chǎn)的重要保證17。高爐操作制度主要包括:送風(fēng)制度、裝料制度、造渣制度和熱制度,各種制度密切相關(guān),相互影響。當(dāng)造渣制度和熱制度不合適時,也會引起爐況不順,但在實際生產(chǎn)過程中,常因送風(fēng)制度和裝料制度不當(dāng),引起造渣制度和熱制度波動。因此,建立適宜的送風(fēng)制度和裝料制度,是充分發(fā)揮大風(fēng)機生產(chǎn)優(yōu)勢、獲取較高效益的關(guān)鍵。2. 風(fēng)口前燃燒燃料產(chǎn)生的熱煤氣參數(shù)，主要是風(fēng)口前理論燃燒溫度。用口前理論燃燒溫度來表示爐缸熱狀態(tài)在理論和實踐上都具有可行性，所以我們可以通過研究理論燃燒溫度來研究爐缸熱狀態(tài),生產(chǎn)中通過控制理論燃燒溫度在一定程度上控制爐缸熱狀態(tài)。3. 風(fēng)口循環(huán)區(qū)面積與深度。風(fēng)口數(shù)目多一些，風(fēng)口循環(huán)區(qū)面積大一些，有利于爐缸工作均勻和爐況順行。循環(huán)區(qū)深一些，有利于活躍爐缸中心，也有利于改善爐渣與鐵水的良好接觸，保證爐渣的脫硫能力。5 渣鐵處理系統(tǒng)高爐冶煉中有大量高溫液態(tài)的生鐵和爐渣由高爐下部的鐵口和渣口放出。及時、合理的處理這些生鐵和爐渣是保證高爐正常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。為了搞好這些工作，必須有完好的出鐵和出渣設(shè)施及足夠的運輸能力。5.1 風(fēng)口平臺及出鐵場風(fēng)口平臺是設(shè)置在高爐下部沿高爐爐缸四周風(fēng)口前設(shè)置的工作平臺，為了操作方便，風(fēng)口平臺一般比風(fēng)口中心線低11501250，應(yīng)該平坦并且還要留有排水坡度。其主要作用是方便高爐操作人員窺視風(fēng)口，了解爐內(nèi)情況及布置上渣溝。出鐵場是布置鐵溝、安裝爐前設(shè)備、進行放渣出鐵操作的爐前平臺。大型高爐鐵口數(shù)目多時，可設(shè)24個出鐵場，本設(shè)計的高爐設(shè)有二個出鐵場。本設(shè)計風(fēng)口平臺及出鐵場采用架空的結(jié)構(gòu)形式，支撐在鋼筋混凝土柱子上的預(yù)制鋼筋混凝土板，上面填充1.5厚的沙子，最上面地坪立砌一層建筑磚。本設(shè)計風(fēng)口平臺的標高比出鐵場的標高要高1.5，風(fēng)口平臺比風(fēng)口中心線低1250，凈空寬度為6 。上面布置2條上渣溝。出鐵場的位置應(yīng)與鐵口位置相適應(yīng)。其長度為50，寬度為20，高度保證任何一個渣鐵溜嘴下沿不低于5。出鐵場上面布置出鐵溝和下渣溝。5.2爐渣處理設(shè)備輪法粒化渣處理工藝與其它水沖渣工藝相比具有能耗低、噸渣耗水量小;成品渣含水量低、質(zhì)量好;操作安全、不發(fā)生爆炸、作業(yè)率高;占地面積小、投資省;環(huán)境保護好等優(yōu)點，是一項值得推廣的新技術(shù)、新工藝。該工藝設(shè)備與國內(nèi)外同類設(shè)備相比也有很大改進并具獨到之處，從而提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠性，保證了整個工藝的安全運轉(zhuǎn)和熔渣的?；Ч?。從高爐爐渣處理的發(fā)展來看，無論新上項目還是改擴建或大修項目，輪法粒化渣處理工藝因其經(jīng)濟性、可靠性而成為首選工藝。現(xiàn)國內(nèi)唐鋼二煉鐵、寶新煉鐵廠已采用，其它許多廠家也正準備采用此工藝。因此，輪法?；幚砉に囋谖覈鴳?yīng)用前景廣闊18。鑒于本設(shè)計也采用輪法?；幚砉に?. 工藝流程：高爐熔渣經(jīng)流渣嘴流至?；?，被快速旋轉(zhuǎn)的?；喎指睢⑵扑椴⒈粧佒亮；迳线M行二次?；瑫r四周向碎渣噴水冷卻進行水淬，經(jīng)急冷后流人脫水器，在脫水器水槽中進行二次水淬、冷卻，然后被?；乃擅撍魃系暮Y斗從水中撈出，在脫水器轉(zhuǎn)鼓的緩慢轉(zhuǎn)動過程中脫水、干燥并被提升至高點，然后流人出料斗，經(jīng)榴槽滑人皮帶并運至存渣場。濾出的水在脫水器水槽中，經(jīng)溢流裝置流人循環(huán)水罐中，經(jīng)補充新水后，由循環(huán)泵抽出進人下次循環(huán)。循環(huán)水罐中的沉渣由氣力提升機或渣漿泵提升至脫水器，再次過濾。此過程中產(chǎn)生的大量蒸汽經(jīng)集氣管、煙囪排人大氣。在生產(chǎn)中可以隨時自動或手動調(diào)整?；?、脫水器轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速和溢流裝置的工作狀態(tài)，以適應(yīng)高爐出渣量的變化并控制成品渣的質(zhì)量和溫度。成品渣有95 0C左右的余溫，依靠此余熱水分再次被蒸發(fā)，使成品渣的含水量小于10%。1：流渣咀；2：粒化器；3：脫水器；4：集氣管；5：壓縮空氣；6：出料斗；7、8：皮帶輸送機；9：氣力提升機；10：循環(huán)水罐；11：工業(yè)用水；12：新水；13：粒化泵；14：工業(yè)用水；15：循環(huán)用水；16：溢流裝置圖2 輪法粒化渣處理工藝流程圖2. 工藝特點及與其它水沖渣工藝的比較輪法?；幚砉に嚫淖兞藗鹘y(tǒng)工藝用高壓水分割、?；墼?、水力輸送至沉淀池或脫水裝置、抓斗起吊等方式，而是用機械方式將熔渣分割、破碎再水淬、冷卻、皮帶輸送。輪法粒化渣處理工藝與其它渣處理工藝相比有以下優(yōu)點:1) 能耗低、噸渣耗水量小OCP法和INBA法處理熔渣，噸渣耗水量大，循環(huán)水量與熔渣之比分別為l0:1和7:1,其中只有7%左右的水被蒸發(fā)，93%的水進人循環(huán)水系統(tǒng)，補充水量小于10%。由于補充水量占循環(huán)水量的比例較小，所以循環(huán)水水溫降低不多，循環(huán)水再進人下次循環(huán)之前需進人冷卻系統(tǒng)進行冷卻，然后再進人下次循環(huán)。這樣就需要增設(shè)龐大復(fù)雜的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)(冷卻塔、上塔水泵等設(shè)施)故噸渣耗電量高，投資大。而輪法?；幚砉に噰嵲乃啃。葹?12):1,其中70%的水被蒸發(fā)，只有30%的水進入循環(huán)水系統(tǒng)。補充水量占循環(huán)水量的70%，故循環(huán)水升溫較少，不需設(shè)冷卻塔等設(shè)施。輪法?；幚砉に噰嵲碾娏渴瞧渌椒ǖ?/5，再考慮到其它設(shè)施，輪法?；幚砉に囕^OCP之法等噸渣耗電量總節(jié)減2/31/2。2) 成品渣含水量低、質(zhì)量好 用OCP法、INBA法和沉淀法等所得的成品渣含水量約占20%30%。為減少外運渣的含水量，需在渣池附近增設(shè)濾水設(shè)施及堆渣場存放濾水設(shè)施，同時外運時會造成廠區(qū)道路泥濘或結(jié)冰。而輪法處理的成品渣含水量低，小于10%，可直接裝車外運，減少了運輸量，降低了水泥廠的生產(chǎn)成本(不用特殊烘烤)。由于該方法可以通過控制?；b置來控制成品渣質(zhì)量，這是其它方法無法比擬的。3) 操作安全、不發(fā)生爆炸、作業(yè)率高 采用OCP法、INBA法，當(dāng)熔渣中含鐵時會產(chǎn)生爆炸，開爐時最為明顯(在高爐生產(chǎn)中，事故狀態(tài)的熔渣帶鐵是不可避免的。INBA法高壓水遇帶鐵熔渣會產(chǎn)生爆炸，這種情況只能使渣處理系統(tǒng)停止運行，需設(shè)干渣坑來解決事故時熔渣的排放問題)。而采用輪法?；幚砉に嚰词乖泻F40%也不會產(chǎn)生爆炸，作業(yè)率可達100%,無需設(shè)于渣坑。唐山鋼鐵公司二煉鐵的實際經(jīng)驗已證明了這一點。 4) 占地面積小、投資省 由于輪法粒化渣處理工藝設(shè)備布置緊湊、不需要較大的冷卻系統(tǒng)和渣池等，因而占地面積小、投資省。5) 環(huán)境保護好 輪法?；幚砉に囍饕O(shè)備有:擺動流渣嘴、?；鳌⒚撍?、滋流裝置、氣力提升機(氣泡泵)或渣漿泵等。5.3 鐵溝流咀布置5.3.1 渣鐵溝的設(shè)計在保證渣、鐵分離的前提下，盡量縮短渣鐵溝長度。1. 設(shè)計參數(shù)：1) 鐵溝坡度：主鐵溝段坡度為9，支鐵溝段坡度為：6，下渣溝坡度為7，流嘴處坡度為10。2) 主鐵溝長為15，寬1.2，身1.2。2. 構(gòu)造：1) 渣溝：80厚的鑄鐵槽內(nèi)搗一層墊溝料，鋪上河沙即可。2) 鐵溝：80厚的鑄鐵槽內(nèi)，砌一層115的粘土磚，上面搗一碳素耐火泥。3. 撇渣器：位于主鐵溝末端，利用渣鐵比重不同，用擋渣板把下渣擋住，只讓鐵水從下面通過，達到了渣鐵分離的目的。本設(shè)計如下：1)渣溝的下渣口到撇渣器中心線的距離為500；2)下渣溝砂壩底高于殘渣溝砂壩；3)殘渣溝砂壩下沿與溝頭在同一水平面。5.3.2 流咀的設(shè)計本設(shè)計采用擺動流咀。擺動流咀安裝在出鐵場下面，其作用是把經(jīng)鐵水溝流出來的鐵水注入出鐵場平臺下的任意一個鐵水罐中。設(shè)置擺動流嘴縮短了鐵水溝長度，簡化了出鐵場布置，減輕了許多修補鐵溝的作業(yè)。 6 煤氣除塵系統(tǒng)高爐冶煉過程中，從爐頂排除大量煙氣，每噸生鐵約產(chǎn)生1800標準立方米煤氣，其中含2024%，約含2%， 0.5%，發(fā)熱值約3500。因此高爐煤氣具有一定使用價值。由高爐爐頂排出的煤氣，其溫度150300，標態(tài)時含有粉塵約40100，需降溫除去后才能使用。高爐煤氣由爐頂封板（爐頭）引出，經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進入除塵器。6.1 導(dǎo)出管采用四根導(dǎo)出管沿爐周圍均勻分布。高爐爐頂導(dǎo)出口處的截面積取爐喉面積的45%，導(dǎo)出管與水平面的傾斜角為53，故每根導(dǎo)出管的截面積為： = =5.79 導(dǎo)出管的內(nèi)徑為：= 導(dǎo)出管口煤氣流速為3.5。6.2 上升管導(dǎo)出管上部成對地合并在一起，過渡到上部的垂直部分，此垂直部分稱為煤氣上升管，上升管總面積為爐喉截面積的35% 其總截面積為: =4.51每根管直徑為 =2.40 煤氣流速為6。 內(nèi)砌一層113輕質(zhì)粘土磚，殼厚10；上升管高度應(yīng)保證下降管的傾角不小于40。6.3 下降管由下降管通向重力除塵器的一段管道為煤氣下降管，為保證下降管內(nèi)不沉積灰塵，下降管煤氣流速取7.5，為此下降管總截面積應(yīng)為上升管總截面積的80%，同時應(yīng)保證下降管傾角大于40。總截面積為：4.5180%=3.608 內(nèi)徑： = 2.14 內(nèi)砌113輕質(zhì)粘磚殼厚12。 7 噴吹燃料系統(tǒng)它包括原料的儲存、運輸、煤粉的制備、收集及煤粉噴吹等系統(tǒng)，主要任務(wù)是均勻穩(wěn)定地向高爐噴吹大量煤粉，以代替焦，降低焦炭消耗。7.1 煤粉噴吹系統(tǒng)煤粉噴吹系統(tǒng)是從制煤粉倉后面到高爐煤粉噴槍間的整套設(shè)施，主要包括煤粉輸送、煤粉收集、煤粉噴吹、煤粉的分配及風(fēng)口噴吹等。 1.直接噴吹工藝：在煤粉制備站與高爐之間距離小于300情況下，將噴吹設(shè)施布置在制粉站的煤粉倉下面不設(shè)輸粉設(shè)施的工藝稱為直接噴吹。該種工藝簡化了噴吹工藝流程和設(shè)施。不僅降低了工程投資（約降低25%），而且減小了噴吹煤粉的中間環(huán)節(jié)。對噴吹易爆煤粉，可大大降低其不安全因素。 2. 串罐噴吹：即將煤粉倉、中間罐與噴吹罐自上而下重疊設(shè)置，串罐式噴吹罐可連續(xù)噴吹，噴吹量穩(wěn)定，設(shè)備利用率高，廠房占地面積小。 3. 單管路噴吹：即由噴吹罐到高爐僅設(shè)一條管線稱為單管路噴吹。單管路噴吹可滿足噴吹易爆易揮發(fā)煤種的要求，是目前噴煤高爐廣泛采用的一種噴煤形式。 7.2噴煤應(yīng)注意的問題煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的燃燒行為直接影響高爐噴煤效果和高爐生產(chǎn)過程。假如噴煤量較大，而風(fēng)溫、富氧水平較低,煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)的燃燒率較低,就會有大量的未燃煤粉存在。一部分未燃煤粉會隨爐頂煤氣帶出爐外,隨渣鐵排出爐外，起無效作用；另一部分未燃煤粉滯留在爐內(nèi)，參加滲碳、氣化、直接還原等,起有效作用22。但當(dāng)滯留在爐內(nèi)的未燃煤粉超過一定量時，也會起到相反的作用，如爐缸內(nèi)未燃煤粉過多，就會影響爐缸內(nèi)爐渣的透液性，引起爐缸堆積，渣中帶鐵，大量燒壞風(fēng)口、渣口，爐渣流動性變差,不利于高爐出渣出鐵；如高爐上部滯留的未燃煤粉過多，就會影響整個料柱的透氣性、透液性，特別是對軟熔帶部位的透氣性影響極大，造成高爐風(fēng)壓升高，風(fēng)量降低，總差壓升高，易造成爐況難行；如大量的未燃煤粉粘于爐墻，就容易造成爐墻結(jié)厚，從而影響正常生產(chǎn)23。因此，了解煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)的燃燒情況具有重要意義。7.3噴吹工藝流程 噴吹的工藝流程見圖4：供 氣原煤貯運煤粉制備煤粉噴吹熱煙氣高爐圖4 噴吹的工藝流程圖7.4高爐噴吹廢塑料的現(xiàn)狀與前景隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品的品種和數(shù)量都大幅度增長，幾乎占據(jù)了人們生活的方方面面，隨之而來的是廢塑料量也大大增加，嚴重污染了