煉鐵課程設(shè)計(jì)說明書

煉鐵廠工程設(shè)計(jì)說明書姓名： 班級：冶103學(xué)號： 目錄TOC\o"1-5"\h\z一、設(shè)計(jì)要求 41.1、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)300萬噸制鋼生鐵的高爐 41.2、設(shè)計(jì)內(nèi)容 4（2）爐體設(shè)計(jì) 41.3、時間、地點(diǎn)安排 4\o"CurrentDocument"二、工藝計(jì)算 4\o"CurrentDocument"配料計(jì)算 4原料成分計(jì)算 4\o"CurrentDocument"參數(shù)設(shè)定 5預(yù)定生鐵成分 6礦石需求量的計(jì)算 7生鐵成分校核 7渣量及爐渣成分計(jì)算 8爐渣性能及脫硫能力的計(jì)算 9\o"CurrentDocument"物料平衡計(jì)算 9\o"CurrentDocument"風(fēng)量計(jì)算 9爐頂煤氣成分及數(shù)量計(jì)算 10編制物料平衡表 11\o"CurrentDocument"熱平衡計(jì)算 12\o"CurrentDocument"熱收入 12\o"CurrentDocument"熱支出 14編制熱量平衡表 17三、爐體設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"設(shè)定有關(guān)參數(shù) 18\o"CurrentDocument"高爐內(nèi)型設(shè)計(jì) 18\o"CurrentDocument"高爐內(nèi)襯 21\o"CurrentDocument"爐底設(shè)計(jì) 21\o"CurrentDocument"爐缸設(shè)計(jì) 22\o"CurrentDocument"爐腹設(shè)計(jì) 22爐腰設(shè)計(jì) 23爐身設(shè)計(jì) 23爐喉設(shè)計(jì) 23\o"CurrentDocument"3.4爐體冷卻 23\o"CurrentDocument"冷卻目的 23爐底冷卻形式選擇 23冷卻設(shè)備選擇 24冷卻水耗量的計(jì)算 25\o"CurrentDocument"供水水壓 26\o"CurrentDocument"高爐承重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27設(shè)計(jì)要求1.1、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)300萬噸制鋼生鐵的高爐1.2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）工藝計(jì)算（包括配料計(jì)算、物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算）；（2）爐體設(shè)計(jì)（包括爐型設(shè)計(jì)、爐襯和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等）；（3）CAD繪制高爐本體圖一張；（4）編寫設(shè)計(jì)說明書一份。1.3、時間安排：（1）12月30日~1月8日：工藝計(jì)算和爐體設(shè)計(jì)；地點(diǎn)：教三604（2）元月9日?元月1日：CAD繪圖、編寫設(shè)計(jì)說明書；二、工藝計(jì)算2.1配料計(jì)算2.1.1原料成分計(jì)算表2-1原料成分原始資料項(xiàng)目%Fe%FeO23%FeO%CaO%PO25%MgO%SiO2燒結(jié)礦58.0073.538.368.710.131.685.07天然礦63.9590.430.830.600.030.403.68爐塵40.0545.2010.806.670.154.014.86項(xiàng)目%AlO23%MnO%TiO2%VO25%S/2%燒損%E燒結(jié)礦1.720.380.100.000.0050.0099.73天然礦1.600.110.000.000.042.32100.04爐塵2.510.13C=25.560.10.00100.00

表2-2校核后原料成分資料項(xiàng)目%Fe%FeO23%FeO%CaO%PO25%MgO%SiO2燒結(jié)礦58.1673.778.388.730.131.695.08天然礦63.9390.390.830.600.030.403.68爐塵40.0545.2010.816.670.154.014.86項(xiàng)目%AlO23%MnO%TiO2%VO25%S/2%燒損%E燒結(jié)礦1.720.390.100.000.0050.00100天然礦1.600.110.000.000.042.31100爐塵2.510.13C=25.560.100.00100表2-3焦炭成分固定碳灰分（12.24%）SiO2AlO23CaOMgOFeOPO2586.056.84.250.250.130.800.01揮發(fā)分（1.03%）全硫合計(jì)HO2CO2COCH4H2N20.300.300.050.250.130.681000.23表2-4煤粉成分CHONS灰份（10.50%）SiO2A12O3CaOMgOFe2O377.605.002.903.500.506.103.120.260.350.672.1.2參數(shù)設(shè)定焦比：350kg/1 煤比：150kg/t （燃料比：350+150=500kg/1）鐵水溫度：1500°C 爐渣溫度：1550°C 爐塵吹出量：18Kg/1爐頂煤氣溫度：200°C 鼓風(fēng)溫度：1200°C入爐燒結(jié)礦溫度：80C 直接還原度：0.40 爐渣堿度：1.2鼓風(fēng)濕度：1.5% 綜合冶煉強(qiáng)度：1.0t/d?m3[Si]：0.40% [S]：0.03%C=1.30+2.57tX10-3+0.04[Mn]-0.35[P]-0.03[Si]-0.54[S]鐵水2.1.3預(yù)定生鐵成分表2-5元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率項(xiàng)目FeMnPSVTi生鐵0.9980.51.00.80.1爐渣0.0020.50.00.20.9煤氣0.00.00.00.050.00.0假設(shè)冶煉一噸生鐵燒結(jié)礦的用量為1450kg，天然礦的用量是150kg。生鐵中[Si]=0.40%,[S]=0.03%。貝V：生鐵中[P]按原料帶入全部進(jìn)入生鐵計(jì)算，貝V：[P]=(1450X0.13%+150X0.03%-18X0.15%+350X0.01%)X62/142X1/1000=0.09%生鐵中[Mn]按原料帶入量的50%計(jì)算，貝V：[Mn]=(1450X0.39%+150X0.11%-18X0.13%)X55/71X50%X1/1000=0.22%生鐵中的[C]量為：[C]=(1.30+2.57X1500X10-3+0.04X0.22-0.35X0.085-0.03X0.4-0.54X0.03)/100=5.11%生鐵中的[V]為：[V]=0生鐵中的[Ti]為：[Ti]=(1450X0.10%)48/80X0.9/1000=0.08%生鐵中的[Fe]為：[Fe]=100-(0.4+0.03+0.09+0.22+5.11+0.08)/100=94.07%表2-6預(yù)定鐵水成分(%)FeMnPSSiTiVC94.070.220.090.030.400.080.005.112.1.4礦石需求量的計(jì)算焦炭帶入的鐵量：350X0.80%X56/72=2.18kg煤粉帶入的鐵量：150X0.67%X112/160=0.70kg爐塵帶走的鐵量：18X(45.20%X112/160+10.81%X56/72)=7.21kg進(jìn)入渣中的鐵量：940.7X0.002/0.998=1.89kg設(shè)需燒結(jié)礦Xkg/1,天然礦Ykg/1。根據(jù)鐵平衡940.7+7.21+1.89=58.16%X+63.93%Y+2.18+0.70 ①堿度平衡鐵水等價帶走的SiO量=1000X0.4%X60/28=8.57kg2工CaOR二 乙SiO20.873X+0.006Y-0.0667X18+350X0.0025+150X0.002612= ' 0.0508X+0.0368Y一0.0486X18+350X0.068+150X0.061一8.57…………②由式①②得X=1409.59kg,Y=213.10kg2.1.5生鐵成分校核生鐵中含［P］二(1409.59X0.13%+213.10X0.03%-18X0.15%+350X0.01%)X62/142Xl/1000=0.08%生鐵中含［Mn］二(1409.59X0.39%+213.10X0.11%-18X0.13%)X55/71X50%X1/1000=0.22%(3)生鐵中含［C］二(1.30+2.57X1500X10-3+0.04X0.22-0.35X0.085-0.03X0.4-0.54X0.03)/100=5.11%(4)生鐵中含［V］=0生鐵中含［Ti］二(1409.59X0.10%)X48/80X0.9/1000=0.08%生鐵中含［Fe］=100-(0.4+0.03+0.08+0.22+5.10+0.08)/100=94.09%表2-7校核后鐵水成分(%)FeMnPSSiTiVC94.090.220.080.030.40.0805.112.1.6渣量及爐渣成分計(jì)算ECa0=350X0.25%+150X0.26%+1409.59X8.73%+213.1X0.6%-18X6.67%=123.74kgESiO=350X6.8%+150X6.1%+1409.59X5.08%+213.1X3.68%-18X4.86%-10002X0.4%X60/28=102.95kgEAlO=350X4.25%+150X3.12%+1409.59X1.72%+213.1X1.6%-18X232.51%=45.00kgEMgO=350X0.13%+150X0.35%+1409.59X1.69%+213.1X0.4%-18X4.01%=24.12kgEMnO=(1409.59X0.39%+213.1X0.11%-18X0.13%)X0.5=2.79kgEFeO=940.9X0.002/0.998X72/56=2.42kgES=350X0.68%+150X0.50%+1409.59X0.01%+213.1X0.08%-18X0.2%-1000X0.03%=3.05kgETiO=1409.59X0.10%X0.9=1.27kg2EVO=0kg25表2-8爐渣的成分組成CaOSiO2AlO23MgOMnOFeOTiO2Kg123.74102.9545.0024.122.792.421.27%39.9433.2314.527.790.900.780.41組成VO25SECaO/SiO2Kg0.003.05309.841.20%0.000.981002.1.7爐渣性能及脫硫能力的計(jì)算(R')=50-0.25(Al0)+3(S)-0.3[Si]+30[S]023卩=50-0.25X14.52+3X0.98-0.3x0.4+30x0.030.38447=46.45(R)=CaO+MgO+FeO+MnO0=39.94+7.79+0.78+0.90=49.41(R0'V(R0) 所以能保證脫硫2.2物料平衡計(jì)算2.2.1風(fēng)量計(jì)算風(fēng)口前燃燒的碳量燃料帶入總C量GC=GC+GC=350X86.05%+150X77.60%=417.58kg總焦焦煤煤溶入生鐵中的C量GC=1000X5.11%=51.10kg生鐵生成CH的C量：(燃料帶入的總碳量約有1%與氫化合成甲烷)4GC=1%GC=1%X417.58=4.18kg甲烷 總爐塵帶走的碳量GC=18X25.55%=4.60kg爐塵直接還原消耗的C量錳還原消耗的C量=1000X0.0022X12/55=0.48kg磷還原消耗的C量=1000X0.0008X60/62=0.77kg硅還原消耗的C量=1000X0.004X24/28=3.43kg鈦還原消耗的C量=1000X0.0008X24/48=0.40kg鐵直接還原消耗的C量=940.9X12/56X0.40=80.65kg故GC=0.48+0.77+3.43+0.40+80.65=85.73kg直脫硫消耗的C量GC=3.05X12/32=1.14kg脫硫?:風(fēng)口前燃燒的碳量GC=417.58-51.10-4.18-4.60-85.73-1.14=270.83kg燃風(fēng)量計(jì)算鼓風(fēng)中氧的濃度=21%(1-1.5%)+0.5X1.5%=21.44%風(fēng)口前碳燃燒消耗的氧V =270.83X22.4/24=252.77m3O2=252.77/21.44%=1178.96m3風(fēng)2.2.2爐頂煤氣成分及數(shù)量計(jì)算甲烷的體積VCH4由燃料C生成的CH量=4.18X22.4/12=7.80m34焦炭揮發(fā)分中的CH量=350X0.0005X22.4/16=0.25m34故V=7.84+0.25=8.09m3CH4氫的體積VH2由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的H量=1178.96X1.5%=17.68m32焦炭揮發(fā)分中的H量=350X0.0025X22.4/2=9.80m32煤粉中的H量=150X0.025X22.4/2=42.00m32生成甲烷消耗的H量=8.09X2=16.18m32參加間接還原消耗的氫氣量=(17.68+9.80+42.00)X0.35=24.67m3=(17.68+9.80+42.00)X(1-0.35)-16.18=29.63m3H2二氧化碳的體積VCO2由礦石和煤粉帶入的Fe0的量=1409.59X73.77%+213.10X90.39%+150X230.67%-18X45.20%=1225.34kg參加還原FeO為FeO的氫氣量=24.67X(1-0.9)X2/22.4=0.22kg23由氫還原的FeO的量=0.22X160/2=17.60kg23由CO還原的FeO的量=1225.34-17.60=1207.74kg23故CO=1207.74X22.4/160=169.08m32還還原FeO為Fe生成CO的量=940.7X(1-0.4-2467"9燈6)x2 940.7X22.422.4/56=203.57m3焦炭揮發(fā)分中的CO量=350X0.30%X22.4/44=0.53m32礦石中的CO量二(213.10X0.6%/56+213.10X0.40%/40)X22.4=0.992故V=169.08+203.57+0.53+0.99=373.18m3CO2一氧化碳的體積VCO風(fēng)口前碳燃燒生成CO量二GCX22.4/12=270.83X22.4/12=505.55m3燃直接還原生成CO量=85.73X22.4/12=160.03m3焦炭揮發(fā)分中的CO量=350X0.3%X22.4/28=0.84m3間接還原消耗的CO量=203.57+155.16=358.73m3故V=505.55+160.03+0.84-358.73=307.69m3CO氮?dú)獾捏w積VN2鼓風(fēng)帶入的N量=1178.96X(1-1.5%)X79%=917.41m32焦炭帶入的N量=350X0.13%X22.4/28=0.36m32煤粉帶入的N量=160X1.75%X22.4/28=2.24m32故V=917.41+0.36+2.24=920.01m3N2由以上結(jié)果可得煤氣成分表，見表2-8表2-9煤氣成分表成分CO2CON2H2CH4Em3373.18307.69920.0129.638.091638.60%22.7718.7856.151.810.491002.2.3編制物料平衡表鼓風(fēng)量的計(jì)算每立方米鼓風(fēng)的質(zhì)量為P風(fēng)0.21(1—1.5%)32+0.79(1—1.5%)28+18xl.5%P=-風(fēng)G=VXp=1178.96X1.28=1509.07kg風(fēng)風(fēng)風(fēng)（2） 煤氣質(zhì)量的計(jì)算44x22.88%+28xl8.63%+28x55.80%+2xl.82%+16x0.87%p二 煤氣 22.4=1.39kg/m3所以煤氣的質(zhì)量G=VXp=1638.60X1.39=2277.65kg煤氣煤氣 煤氣（3） 煤氣中的水分氫氣參加還原生成的水分量=24.67X2/22.4X18/2=19.82kg則G=19.82kgH2O由以上計(jì)算結(jié)果編制物料平衡表，見表2-9表2-10物料平衡表收入項(xiàng)支出項(xiàng)組成質(zhì)量/kg百分?jǐn)?shù)％組成質(zhì)量/kg百分?jǐn)?shù)％燒結(jié)礦1409.5940.03生鐵100028.33天然礦213.102.92爐渣309.848.78焦炭3509.94煤氣2277.6561.82煤粉1504.26煤氣水分19.820.56鼓風(fēng)1509.0742.85爐塵180.51總計(jì)3631.76100總計(jì)3625.31100校核誤差：皿76-3625.31xl00%=0.18%V0.3%3529.97故符合要求熱平衡計(jì)算2.3.1熱收入（1）碳氧化放熱碳氧化為CO?放出熱量QCO的計(jì)算：碳氧化為CO的體積為：V=V-V =359.26-0.53=358.73m3C02氧化C02煤氣 C02揮發(fā)Q=V X33436.2X12/22.4=374.31X33436.2CO2 C02氧化12/22.4=6425661.44kJ其中：33436.2為C氧化為CO的反應(yīng)熱2碳素氧化為CO放出熱量Q的計(jì)算：CO碳素氧化為CO的體積為：V=V-V =307.69-0.84=306.85m3CO氧化CO煤氣CO揮發(fā)Q=VX9840.6X12/22.4=306.85X9840.6X12/22.4=1617636.49kJCOCO氧化其中：9840.6為C氧化為CO的反應(yīng)熱由上述計(jì)算可得：Q=Q+Q=6425661.44+1617636.49=8043297.93kJCCO2CO(2)鼓風(fēng)帶入的熱量Q風(fēng)Q=VX(1—?)XC+VXdXC風(fēng)風(fēng) 空 風(fēng) HO2=1178.96X(1-1.5%)X1708.9+1178.96X1.5%X2110.5=2021826.80kJC 1200°C下空氣的熱容量空C 1200C下水蒸氣的熱容量H2OH氧化成HO放出的熱量22H氧化成HO放熱為13454.09kJ/kg22Q=19.82X13454.09=266660.06kJ水CH生成熱4生產(chǎn)1kgCH產(chǎn)生的熱量為4709.56kJ4Q=V X4709.56X16/22.4=8.09X4709.56X16/22.4=27214.53kJCH4CH4爐料物理熱Q物80C時燒結(jié)礦比熱容為0.6740kJ/kgQ=1409.59X80X0.6740=76005.09kJ物故Q=8043297.93+2021826.80+266660.06+27214.53+76005.09收=10435004.41kJ2.3.2熱支出氧化物分解吸熱Q氧分Fe的氧化物分解吸熱G=1409.59X8.38%+213.10X0.83%+350X0.80%-18X10.81%FeO=120.75kgG=1409.59X73.77%+213.10X90.39%+150X0.67%-18X45.20%Fe2O3=1225.34kg入爐礦石中FeO有25%以2FeO?SiO形態(tài)存在，其余以FeO存在。2 34G=GX25%=120.75X25%=30.19kg用°叫FeOG=120.75X75%=90.56kgFeO磁G=90.56X160/72=201.24kgFey3磁G =G -G =1225.34-201.24=1024.10kgFe2O3游 Fe2O3 FeQ?磁G=G+G=90.56+201.24=291.80kgFe3°4 FeO磁 Fef?磁因?yàn)?FeO?SiO的分解熱為4078.25kJ/kg2FeO的分解熱為4803.33kJ/kg34FeO的分解熱為5156.57kJ/kg23故Q =30.19X4078.25=123122.37kJQ=291.80X4803.33=1401611.69kJFe3O4Q=1024.10X5156.57=5280843.34kJFe2O3游故Q=123122.37+1401611.69+5280843.34=6805577.40Fe分Mn氧化物分解吸熱由MnO分解產(chǎn)生的1kgMn吸熱7366.02kJQ=0.22%X1000X7366.02=16205.24kJMn分Si氧化物分解吸熱由SiO分解產(chǎn)生的lkgSi吸熱31102.37kJ2Q=0.4%X1000X31102.37=124409.48kJSiO2分P氧化物分解吸熱由PO分解產(chǎn)生lkgP吸熱35782.6kJ25Q=0.08%X1000X35782.6=28626.08kJp分因此氧化物分解吸熱Q氧分=QFe分+QMn分+Q&O分+=6805577.40+16205.24+124409.48+28626.08=6974818.20kJ（2） 脫硫吸熱設(shè)燒結(jié)礦中S以FeS存在，脫出1kgS吸熱8359.05kJQ=GX8359.05=3.05X8359.05=25495.10kJ脫SS渣（3） 碳酸鹽分解吸熱=0.60%X213.10X22.4/56=0.51m3CaO?CO2=0.40%X213.10X22.4/40=0.48m3MgO-CO2CaCO和MgCO分解每產(chǎn)生1kgCO吸收的熱量分別為4048kJ和2489kJ3 3 2所以Q =0.51X44/22.4X4048+0.48X44/22.4X2489碳酸分=6402.00kJ4）水分解吸熱Q=V風(fēng)X0.015X13454.1X18/22.4H2O分=1178.96X0.015X13454.1X18/22.4=191191.89kJ5）鐵水帶走的熱量鐵水帶走的熱量為1259.85kJ/kgQ=1000X1259.85=1259850.00kJ鐵水（6）爐渣帶走的熱量爐渣帶走的熱量為1910.26kJ/kgQ=309.84X1910.26渣=591874.96kJ（7）煤粉分解吸熱煤粉分解吸熱1045kJ/kgQ=150.00X1045.00煤粉=156750kJ（8）爐頂煤氣帶走的熱量200°C以下煤氣各種氣體的比熱容見表如下表2-11煤氣中各氣體的比熱容組分N2CO2COH2CH4HO2比熱容kJ/m31.2841.7771.2841.2781.6101.605干煤氣帶走的熱量Q=(1.777X373.18+1.284X307.69+1.284X920.01+1.278X干煤氣29.63+1.610X8.09)X200=458079.94kJ煤氣中水帶走的熱量Q=1.605X19.82X22.4/18X(200-100)H2O=3958.71kJ故Q=Q+Q=458079.94+3958.71=462038.65kJ煤氣干煤氣H2O爐塵帶走的熱量爐塵比熱容為0.7542kJ/kgQ=GX0.7542X200=18X0.7542X200爐塵塵=18X0.7542X200=18X0.7542X200=2715.12kJ則Q=Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q出氧分脫s碳酸分H2O鐵水渣煤粉煤氣爐塵=6974818.20+25495.10+6402.00+191191.89+1259850.00+591874.96+156750.00+462038.65+2715.12=9671585.92kJ

由上可得：冷卻及爐殼散熱熱損失Q=Q-Q=10435004.41-9671135.92=763868.49kJ損收出2.3.3編制熱量平衡表根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，列出熱量平衡表，見表2-11表2-12熱量平衡表熱收入熱量/kJ百分?jǐn)?shù)％熱支出熱量/kJ百分?jǐn)?shù)％碳素氧化放熱8043297.9377.08氧化物分解吸熱6974818.2066.84熱風(fēng)帶入熱量2021826.8019.38脫S吸熱25495.100.24氫氣氧化放熱266660.062.55水分解吸熱191191.891.83甲烷生成熱27214.530.26鐵水物理熱1259850.0012.08爐料物理熱76005.090.73爐渣物理熱591874.965.67煤氣物理熱462038.654.43噴吹物分解熱156750.001.50爐塵物理熱2715.120.03碳酸鹽分解吸熱6402.000.06冷卻及熱損763868.497.32總計(jì)10435004.41100總計(jì)10435004.41100熱利用系數(shù)K=總熱量收入-（煤氣帶走的熱+熱損失）T=100%-(4.43%+7.32%)=89.25%碳利用系數(shù)K= 碳素氧化放熱 ％C=除進(jìn)入鐵中的碳全部燃燒放熱 %= 8043297.93(350x86.05%+150x77.60%-1000x5.11%-18x25.56%)x33436.2=66.48%三、爐體設(shè)計(jì)3.1設(shè)定有關(guān)參數(shù)綜合冶煉強(qiáng)度：1.00t/m3.d; 年均工作日：355天；年產(chǎn)量：300X1041;每晝夜出鐵次數(shù)n=10。Y3.2高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)確定容積V'U日產(chǎn)量P=300X104/355=8450.701綜合焦比K二焦比+煤比X置換比(取0.80)綜=350+150X0.80=470.00有效容積利用系數(shù)n=I/K=1.00X103/470.00=2.131/m3.dayV有效容積：VU'=P/nV=3967.47m3爐缸尺寸爐缸的直徑d=0.4087V0.4205U=0.4087X3967.470.4205=13.40m取e=1.2,C=0.55,Y=7.1t/m3，則渣口高度h=1.27—=1.27 1.2x845°.7o=2.i5mZ nCyd2 10X0.55X7.1X13.402r風(fēng)口高度：風(fēng)口中心線與鐵口中心線間距離稱為風(fēng)口高度,風(fēng)口與渣口的高度差應(yīng)能容納上渣量和提供一定的燃燒空間。取k=0.5：H=h/k=4.30mfZ由經(jīng)驗(yàn)公式h=1.42O6Vuo.159-34.87O7Vu-o.841=4.86m1死鐵層厚度h±0.0937V/d2=2.10m0U爐腰直徑D、爐腹角a、爐腹高度h和有效高度H2U根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式D=0.5684V0.3924=0.5684x3967.470.3924=14.60U選a=81.5°，則爐腹高度人=1(D-d)tana二1(14.60-13.40)tan81.5°=4.01m222選H/D=2.24U則有效高度H=2.24X14.60=32.58mU爐喉直徑d,爐喉高度h15d=0.4317V0.3777=9.48m1Uh=0.3527V0.2446-28.3805V-0.75545 U U=0.3527X3967.470.2446-28.3805X3967.47-0.7554=2.48m爐身角B、爐身高度h、爐腰高度h43選取B=82°i D一dh= 11anB42=14-60-9-48tan82°2=18.08m因此h=H-(h+h+h+h)3U 1 2 4 5=32.58-(5.27+4.86+18.08+2.48)=3.08m校核爐容兀=dzXh=665.04m314 1兀V=h(D2+D?d+d2)=587.36m32122兀D2?h=465.38m33=43冗V=h(D2+D?d+d2)=2088.42m34124 1 1兀=d2?h=174.96m35415V'=V+V+V+V+V=3981.16m3U1 2 3 4 5誤差：3981.16-3967.47X100%=0.35%<1%符合要求3967.47風(fēng)口設(shè)計(jì)風(fēng)口數(shù)nn=2(d+2)=2(13.4+2)=31個，取n=32鐵口數(shù)目鐵口數(shù)取4個表3-2爐型設(shè)計(jì)尺寸名稱單位設(shè)計(jì)值名稱單位設(shè)計(jì)值VUm33967h1mm4860dmm13400h2mm4010Dmm14600h3mm3080d1mm9480h4mm18080HUmm32580h5mm2480h0mm2100a081.5°hzmm2150B082°hfmm4300鐵口數(shù)個4風(fēng)口數(shù)個32高爐內(nèi)襯內(nèi)襯主要是直接抵抗冶煉過程中的機(jī)械熱力，化學(xué)侵蝕，保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)，減少熱損。爐襯質(zhì)量的好壞與砌筑的狀況直接影響高爐的壽命。內(nèi)襯設(shè)計(jì)的原則有：（1）利用冶煉本身的特點(diǎn)、耐火磚性質(zhì)、冷卻設(shè)施以及他們的整體性，并借助合理冷卻制度延長爐齡；（2）根據(jù)爐體各部分工作條件及侵蝕機(jī)理選用耐火材料及冷卻方式。（3）考慮可能有的侵蝕程度，使被侵蝕的內(nèi)襯所形成的爐型合理。爐缸、爐底承受高溫、高壓、渣鐵沖刷侵蝕和滲透作用，工作條件非常惡劣。爐缸、爐底是高爐重要部分，被侵蝕破壞程度是決定高爐大修的關(guān)鍵。3.3.1爐底設(shè)計(jì)爐底采用碳磚，為了防止碳磚在烘爐和開爐時被氧化,在碳磚表面應(yīng)砌一層粘土磚保護(hù)層?為吸收砌體膨脹,砌體與周圍冷卻壁之間應(yīng)留100?150mm縫隙,縫隙內(nèi)填滿碳素?fù)v打料,爐殼的圓錐體部分的縫隙應(yīng)取較大值,以便碳搗操作,保證質(zhì)量，同時防止磚襯膨脹產(chǎn)生對爐殼的推力,避免爐殼開裂而泄漏煤氣.本設(shè)計(jì)采用陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)，它是在爐底碳磚和爐缸碳磚的內(nèi)緣砌筑一高鋁質(zhì)杯狀剛玉磚砌體層。陶瓷杯下鋪8層碳磚，每層400mm。碳磚砌筑在水冷管的炭搗層上。其厚度計(jì)算如下：1）鐵口中心線到侵蝕最深處：S=（T—T）入人101其中：T為鐵口中心線鐵水溫度：1490°C0T鐵水凝固溫度：1150C1入為鐵水導(dǎo)熱系數(shù)：62.7KJ/m?h?Cq為陸地中心通過死鐵層的垂直熱流強(qiáng)度：8199KJ/m3?h所以：S=（1490-1150）X62.7/8199=2.6m2）剩余厚度：S二K?d?lgL2T3式中：系數(shù)K=0.0022T+0.2T取1100°CT為爐底侵蝕面上的鐵水溫度，取1200C2T為爐底中心溫度，取1000C31200所以：S=（0.0022X1100+0.2）X11.84Xlg=2.46m21000由上可得：爐底厚度=$+S—h=2.6+2.46—1.2=3.64m120在爐底密封板上填一層厚度為60mm的高導(dǎo)熱性碳素材料，在其上面平砌8層厚度為400mm的碳磚，再在上面?zhèn)绕鲆粚雍駷?00mm的高鋁磚。3.3.2爐缸設(shè)計(jì)爐缸工作條件與爐底相似，而且裝有鐵口、風(fēng)口。每天有大量的鐵水流過鐵口，開堵鐵口有劇烈的溫度波動和機(jī)械振動。風(fēng)口前邊是燃燒帶，為高爐內(nèi)溫度最高的區(qū)域。為此爐缸用碳磚砌筑，風(fēng)口、渣口及鐵口處采用異形炭磚砌筑，碳磚砌筑為薄縫（1.5mm），上下層碳磚磚縫均砌在中間。爐缸炭磚砌筑以薄縫相連，上下層炭磚的磚縫均砌筑在中間。風(fēng)口、渣口和鐵口采用異型炭磚砌筑。砌體與冷卻壁之間留有100?150mm縫隙，本設(shè)計(jì)為150mm，其中填以炭質(zhì)填料。第一層環(huán)砌炭磚最好能蓋上三塊半爐底滿鋪的炭磚，因此其長度一般大于（400+40）X3.5=1540mm。（本設(shè)計(jì)取1760mm）3.3.3爐腹設(shè)計(jì)爐腹位于風(fēng)口之上，此部位受強(qiáng)烈的熱應(yīng)力作用，不僅爐襯內(nèi)表面溫度高，而且由溫度波動引起的熱沖擊、破壞力很大；同時還承受由上部落入爐缸的渣鐵水和高速向上運(yùn)動的高溫煤氣的沖刷、化學(xué)侵蝕及氧化作用，再加上爐料的壓力和摩擦力及崩料時的巨大沖擊力。開爐后爐腹部位的砌磚很快被侵蝕掉，靠渣皮工作，一般砌一層厚345mm高鋁磚，傾斜部分按每三層磚錯臺一次砌筑。砌磚磚縫應(yīng)不大于1mm（本設(shè)計(jì)取1mm），上下層磚縫和環(huán)縫均應(yīng)錯開。3.3.4爐腰設(shè)計(jì)爐腰緊靠爐腹，侵蝕作用也相似。本設(shè)計(jì)采用過渡式爐腰結(jié)構(gòu)，該部位砌筑一層345mm厚的高鋁磚，砌磚緊靠冷卻壁，砌磚磚縫應(yīng)不大于1mm（本設(shè)計(jì)取1mm），上下層磚縫和環(huán)縫均應(yīng)錯開。爐身設(shè)計(jì)爐身中下部受到侵蝕情況與爐腰較為相似，采用YB407-63型高鋁磚，厚度為345mm；爐身上部和中部溫度較低（400?800°C）,無爐渣形成和渣蝕危害，這部位主要承受爐料沖擊、爐塵上升的磨損或熱沖擊（最高達(dá)50C/min）或者受到堿、鋅等的侵入和碳的沉積而遭受破壞。所以該部位主要采用低氣孔率的優(yōu)質(zhì)粘土磚及高鋁磚，本設(shè)計(jì)采用800mm粘土磚。爐喉設(shè)計(jì)此處主要受到固體爐料的摩擦和夾帶爐塵的高速煤氣流的沖刷，以及裝入爐料時溫度急劇變化帶來的影響，所以采用耐磨和耐熱的鑄鋼制成的爐喉鋼磚ZG35砌筑，壁厚741mm。爐體冷卻3.4.1冷卻目的通過合理的爐體冷卻可以：（1） 充分冷卻內(nèi)襯，延長壽命。（2） 維持合理爐型（3） 當(dāng)耐火內(nèi)襯被侵蝕后，必須保護(hù)高爐爐殼免受損壞。3.4.2爐底冷卻形式選擇大型高爐爐缸直徑較大，周圍徑向冷卻壁的冷卻，已不足以將爐底中心部位的熱量散發(fā)出去，如不進(jìn)行冷卻則向下侵蝕嚴(yán)重。目前，多數(shù)高爐爐底都采用水冷的方法，即水冷爐底。水冷管中心線以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?fù)v固層，水冷管為46XG146mmX10mm，爐底中心部位水冷管間距200?300mm（本設(shè)計(jì)取200mm），邊緣水冷管間距為300?500mm（本設(shè)計(jì)取350mm），水冷管兩端伸出爐殼外50?100mm。爐殼開孔后加墊板固定，開空處應(yīng)避開爐殼折點(diǎn)150mm以上。水冷爐底結(jié)構(gòu)應(yīng)保證切斷給水后，可排出管內(nèi)積水，工作時排水口要高出水冷管水平面，保證管內(nèi)充滿水。3.4.3冷卻設(shè)備選擇目前主要冷卻方式有水冷、風(fēng)冷和汽化冷卻方式三種，從爐體看有外部和內(nèi)部兩種形式。外部冷卻也稱噴水冷卻。內(nèi)部冷卻主要有光面冷卻壁（3-3），鑲磚冷卻壁（3-4），支梁式水箱。圖3-3光面冷卻壁圖3-4鑲磚冷卻鑲磚冷卻壁冷卻壁是把無縫鋼管鑄入生鐵中制成的，分鑲磚和光面兩種。前者用于爐腹以上，后者用于爐缸爐底周圍。光面的冷卻強(qiáng)度相對地比鑲磚的大，但鑲磚表面耐磨又易結(jié)渣皮，渣皮可以代替爐襯工作。冷卻壁的好處是爐殼開孔小而少，不損壞爐殼鋼板強(qiáng)度，有良好的密封性，特別是在采用高壓操作的高爐上，更顯出它的特殊優(yōu)越性。它的缺點(diǎn)是冷卻壁損壞后不能更換，只有備用水冷卻。爐缸和爐底部位冷卻設(shè)備選擇爐缸和爐底選用光面冷卻壁，砌與冷卻壁之間留100?150mm（本設(shè)計(jì)取150mm）的縫隙，其中填以炭質(zhì)填料。光面冷卻壁與爐殼之間留20mm的縫隙，并用稀泥漿灌滿。光面冷卻壁尺寸大小要考慮到制造與安裝的方便，冷卻壁寬度一般為700?1500mm，厚度80?120mm（本設(shè)計(jì)取120mm），高度視爐殼折點(diǎn)而定，一般小于3000mm（本設(shè)計(jì)取1300mm）。安裝時，同段冷卻壁間直縫為20mm，上下段間水平縫為30mm，上下兩段冷卻壁間垂直縫應(yīng)相互錯開，縫間用鐵質(zhì)銹接料銹接嚴(yán)密。爐腹、爐腰和爐身這些部位采用鑲磚冷卻壁冷卻，冷卻壁緊靠爐襯。從外形看，鑲磚冷卻壁一般有三種結(jié)構(gòu)形式：普通型、上部帶凸臺型和中間帶凸臺型。鑲磚冷卻壁厚度為250?350mm（本設(shè)計(jì)取350mm），高度小于3000mm。爐腹和爐腰采用普通型鑲磚冷卻壁，爐腹部位冷卻壁高度取1600mm，爐腰部位冷卻壁高度取2000mm;爐身采用上部帶凸臺型鑲磚冷卻壁，高度2000mm，凸臺突出長度200mm，肋高200mm。凸臺冷卻壁的凸臺部分起到支撐上部砌磚的作用，可以取消最長層的支梁水箱，簡化了冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了爐殼開孔。爐喉爐喉鋼磚采用二段式水冷：爐頭部位噴涂FN-130噴涂料作為內(nèi)襯，使用壽命一代爐役。風(fēng)口24個風(fēng)口，每套風(fēng)口由大、中、小三個水套組成，采用鑄銅貫流式風(fēng)口，熱傳導(dǎo)率大，冷卻效果好。爐頂采用噴水冷卻。3.4.4冷卻水耗量的計(jì)算根據(jù)Q=cM（t-t）X103得0冷卻水耗量M=蘭C(t-t)X1030式中Q 熱負(fù)荷，kcal/h；c 水的質(zhì)量熱容量，lkcal/(kg?°C)；M 冷卻水的消耗量t/h；t 冷卻水出水溫度，C；t 冷卻水進(jìn)水溫度，C；0△t取5C。根據(jù)大型高爐總熱負(fù)荷計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式：Q=0.12n+0.0045VU式中，n 風(fēng)口數(shù)，個，n=32V 高爐有效容積，m3，2307.88U所以Q=0.12X32+0.0045X2307.88=14.23X106kcal/h