毕业论文-高炉炼铁系统设计.doc

莱芜职业技术学院毕业论文
论文标题：高炉炼铁系统设计
作者：凌宗峰
学校名称：莱芜职业技术学院
专业：冶金技术
年级：07冶金技术
指导教师：冯博楷
日期：2010.4.1

目录
内容提要与关键词¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨3
手抄在论文本上，最后再根据内容补填目录，要求手写！
正文¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨4
参考文献¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨58

摘 要
本设计要求建年产量为200万吨生铁的高炉系统。高炉车间的七大系统：即高炉本体系统、上料系统、渣铁处理系统、喷吹系统、送风系统、除尘系统和冷却系统都做了较为详细的叙述。
高炉炼铁是获得生铁的主要手段，是钢铁冶金过程中最重要的环节之一，在国民经济建设中起着举足轻重的作用。高炉是炼铁的主要设备，本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，在预设计建造一座年产生铁200万吨的高炉炼铁系统，本设计说明书详细的对其进行了高炉设计，其中包括绪论、工艺计算（包括配料计算、物料平衡和热平衡）、高炉炉型设计、高炉各部位炉衬的选择、炉体冷却设备的选择、风口及出铁场的设计、原料系统、送风系统、 煤气处理系统、渣铁处理系统、高炉喷吹系统等。设计的同时还结合国内外相同炉容高炉的一些先进的生产操作经验和相关的数据，力争使该设计的高炉做到高度机械化、自动化和大型化，以期达到最佳的生产效益。
关键词：高炉；炼铁；设计；煤气处理；渣鉄处理；

1绪论
1.1概述
钢铁是重要的金属材料之一，被广泛应用于各个领域，钢铁生产水平是一个国家发展程度的标志。现代任何国家是否发达的主要标志是其工业化及自动化的水平，及工业生产在国民经济中所占的比重以及工业的机械化、自动化程度。而劳动生产率是衡量工业化水平极为重要的标志之一。为达到较高的劳动生产率需要大量的机械设备。钢铁工业为制造各种机械设备提供最基本的材料，属于基础材料工业的范畴。钢铁还可以直接为人民的日常生活服务，如为运输业、建筑业及民用品提供基本材料。故在一定意义上说，一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。到目前为止还看不出，有任何其他材料在可预见的将来，能代替钢铁现有的地位。
一座年产200万吨炼钢铁水的炼铁厂车间的设计首先要进行厂址选择，根据唐山地区的原燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件，设计年产200万吨的炼铁车间对于唐山地区的许多钢铁厂都具有比较好的借鉴作用。因此，本设计的深度和广度都比较适宜，工作量比较大。本人查阅的炼铁设计的相关文献，设计思路比较清晰，设计结果对实际生产具有比较好的指导作用。
1.2 高炉生产主要经济技术指标
衡量高炉炼铁生产技术水平和经济效果的技术经济指标，主要有：
（1）高炉有效容积利用系数（ηv）。高炉有效容积利用系数是指每昼夜、每1 m3高炉有效容积的生铁产量，即高炉每昼夜的生铁产量P与高炉有效容积V有之比：
ηv=
ηv是高炉冶炼的一个重要指标，ηv愈大，高炉生产率愈高，目前，一般大型高炉超过2.0t/(m3•d),一些先进高炉可达2.2~2.3 t/(m3•d)。小型高炉的ηv更高,100~300 m3高炉的利用系数为2.8~3.2 t/(m3•d)。
（2）焦比（K）。焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦碳量，即每昼夜焦碳消耗量Qk与每昼夜生铁产量P之比
K=
焦碳的消耗量约占生铁成本的30％～40％，欲降低生铁成本必须力求降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切相关，一般情况下焦比为450～500Kg/t,喷吹煤粉可以有效地降低焦比。
（3）煤比（Y）。冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为时，则：
Y=
喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同，但气体燃料应以体积（）计算。
单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置换比为0.7～0.9。
（4）冶炼强度（I）。冶炼强度是每昼夜 、每1高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量与有效容积的比值：
I=
冶炼强度表示高炉的作业强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产率越大，当前国内外大型高炉一般为1.05左右。
（5）生铁合格率。化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指针。
（6）生铁成本。生产1t合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和，单位为元/t。
（7）休风率。休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。休风率反映高炉设备维护的水平。先进高炉休风率小于1％。实践证明，休风率降低1％，产量可提高2％。
（8）高炉一代寿命。高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为10～15年。
判断高炉一代寿命结束的准则主要是高炉生产的经济性和安全性。如果高炉的破损程度已使生产陷入效率低、质量差、成本高、故障多、安全差的境地，就应该考虑停炉大修或改建。衡量高炉炉龄的指标有两条，一是高炉的炉龄，二是一代炉龄内单位容积的产铁量。
1.3高炉冶炼现状及发展
（1）炉容大型化及其空间尺寸的横向发展：
（2）精料：精料是改善高炉冶炼的基础，近代高炉冶炼必须将精料列为头等重要措施,精料包括提高入炉况品味，改善入炉原料的还原性能，提高熟料率，稳定入炉原料成分和整粒。
（3）提高鼓风温度：提高鼓风温度可以大幅度降低焦比，特别是在鼓风温度比较低时效果更为显著。
(4)高压操作：高压操作可以延长煤气在炉内的停留时间，改善煤气热能及化学能利用，有利于高压操作，为强化冶炼创造条件。
（5）富养大喷吹：从60年代起，世界各国都在发展向炉内喷吹燃料的技术，取代部分焦炭。喷吹得燃料有重油、天然气和煤粉等，燃料种类的选择与国家和地区的资源条件有关。目前国内外大多以喷吹煤粉（无烟煤和烟煤）为主。
（6）电子计算机的应用：60年代起高炉开始以用计算机，目前已可以控制配料、装料和热风炉操作。
高炉冶炼计算机控制的最终目标是实现总体全部自动化控制，但由于目前冶炼技术水平，还难于实现这一目标。
1.4本设计采用的新技术
⑴ 无钟炉顶和皮带上料，旋转溜槽布料可实现多种布料方式。
⑵ 热风炉炉顶采用锥球形，有利于拱顶气流分布和热风温度升高。
⑶ 炉前水渣处理采用过滤法水淬渣。
⑷ 炉体冷却采用软水闭路循环系统。
⑸ 余热回收和余压发电。
⑹ 采用喷煤技术。
⑺ 采用计算机自动监控系统，对各生产环节进行监控
1.5 高炉辅助设计和生产流程图
高炉及辅助设备如下：①高炉本体 ②上料系统 ③送风系统 ④煤气除尘系统 ⑤渣铁处理系统 ⑥喷吹燃料系统。
流程图如下：
原料（烧结矿、焦碳、球团矿）→上料系统
↓
喷煤系统 → 高炉 ← 热风炉 ← 鼓风机
↙ ↓ ↘ ↑
炉渣 生铁 煤气 ←←
↙ ↓ ↘ ↙ ↘ ↓ ↑
水渣 渣棉 干渣 铸钢 铸造 除尘 → 净煤气 → 燃气厂
↙ ↓ ↘ ↓ ↓ ↓
水泥材料 绝热材料 建筑铺路材料 热装铸钢 铸造机 炉尘 →烧结

2高炉本体设计
2.1. 总述
高炉包括基础、钢结构、炉衬、冷却设备以及高炉炉型设计等。高炉的大小以高炉有效容积表示，高炉有效容积和高炉座数表明高炉车间的规模，高炉炉型设计是高炉本题设计的基础[8]。近代高炉炉型向着大型横向发展，目前，世界高炉有效容积最大的是5580m3 ，高径比2.0左右。高炉本体结构设计的先进、合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条件，也是高炉辅助系统设计和造型的依据[9]。
2.2 确定年工作日：347天
日产量 P总==3458.2t
2.3 定容积：
选定高炉座数为2座，利用系数为: ην =2.0t/（m3 ·d）
每座高炉日产量： P= ==1729.1t
每座高炉容积 ： = ==864.6m3
2.4 炉缸尺寸
1. 炉缸直径
选定冶炼强度 I=0.95t（m3d）;燃烧强度=1.05 t（㎡·h），
则: d=0.23·=0.23·=6.43m 取d=6.4m
校核 ==26.88 合理
2. 炉缸高度
1) 渣口高度hz===1.647m 取hz =1.7m
2) 风口高度 = ==3.03m 取=3.0m
3) 风口数目 n=2×(d+2)=2×(6.4+2)=16.8 取n=18个
4) 风口结构尺寸 选取 a=0.5m 则:
5) 炉缸高度 h1=hf+a=3.0+0.5=3.5m
2.5 死铁层厚度
选取 h0=1.5m
2.6 炉腰直径 炉腹角 炉腹高度
选取 =1.10
则 D=1.09×6.4=7.04 取D=7m
选取α=80°30′
则 = =80°30′=1.76m 取=1.7m
校核 α= ==5.67 α=8002813311
2.7 炉喉直径 炉喉高度
选取 =0.64
则 =0.64×7=4.48 取= 4.5m
选取 h5=2.0m
2.8 炉身角 炉身高度 炉腰高度
选取 β=84°0′
则 h4==′=11.89m 取h4=12m
校核β tanβ===9.6 β=8103211611
选取 Hu/D=3.0
则 Hu=3.0×7=21 取Hu=21m
h3=Hu-h1-h2-h4-h5=21-3.5-1.7-12-2.0=1.8m
2.9 校核炉容
1. 炉缸体积: V1= ==112.54m3
2. 炉腹体积: V2=
=
=59.95m3
3. 炉腰体积: V3===54.35 m3
4. 炉身体积: V4=
=
=316.36m3
5.炉喉体积：V5 = =31.79
5 高炉容积： = V1＋V＋V＋V4＝112.54+59.95+54.35+316.36+31.79
＝574.99m
误差： ＝=0.33%<1%

炉型设计合理，符合要求。

3 供料系统
各种入炉原料(含焦炭) 均采用带式输送机输送至高炉矿槽，保证了供料系统的连续性和可靠性。槽下取消称量车，采用称量皮带自动配料，保证了上料的准确性和合理性[10]。并设置相应的除尘设施, 改善槽下操作环境。
原料系统包括：卸料、堆料、冶炼前的准备（破碎、筛分、混匀），运输到贮矿槽上；按高炉的需要配料、称量；装入料车或上料皮带，经过炉顶装料装置装入高炉等[11]。
3.1 焦矿槽容积的确定
贮矿槽的容积大约能贮存12～18小时的矿石 ，6～8小时的焦炭。据此设定贮矿槽的容积及焦槽的容积：
7684.8m3
3362.1m3
3.1.1贮矿槽和附矿槽的布置、容积及数目的确定
高炉炉后贮矿槽和贮焦槽 是用来接受和贮存炉料的。此外，还应设置一些数目的杂矿槽，以贮存熔剂和洗炉料等。
1. 贮矿槽结构：采用钢—钢筋混凝土混合式结构形式，矿槽周壁用钢筋混凝土浇灌，底壁、支柱和轨道梁用钢板焊成。槽内加衬板，槽底板与水平面夹角50°～ 55°。
2. 本设计选用10个贮矿槽，槽上槽下都采用皮带运输方式。其中烧结矿、球团矿、巴西矿、石灰石的个数分别为4、2、2、2。
单个矿槽的容积为：
=7684.8/10 = 768.48 取=768
矿槽贮存能力（贮存时间）：7684.8×24/(4803×2.2)= 17.45 小时
3. 矿槽参数
本设计中贮矿槽设置为单排，采用皮带机供料，贮矿槽宽度为10 。高度为12 m。矿槽总长度决定于车间的长度，后者决定于高炉中心线的距离。单个矿槽长度（采用带式运输机）为5。
4．副矿槽设计
杂矿槽：75×2 块矿槽：100×2
3.1.2 焦矿槽的布置、容积及数目的确定
1．本设计中设四个焦槽。每个焦槽容积为：3362.1/4=840.5，
焦槽贮存能力（时间）：3362.1×24/(4803×2.2)=7.64小时
2．另备一个100碎焦槽。
3.2皮带上料机能力的确定
1. 皮带机选择：
选皮带机倾角为12°，采用槽型皮带，皮带速度2，皮带水平投影长度为258，输送量5000。宽度选择如下：
= ,
式中 —胶带机宽度，
—胶带输送量，
—断面系数，=320
—输送带速度，取=2
—物料堆比重，1.6
—倾角系数，=0.92
—速度系数，=1.0
代入数据，则:
==1.46 取 = 1.5
2. 为保证胶带安全运行，设计时采取了以下措施：胶带机由两个方向驱动，连续运转。设三个电机，两个运转，一个备用；为预防反转，有两个电机做制动用；拉紧胶带用液压缸；为防止炉顶高温，在装料设备上面设有喷水装置，温度超过某一定值时自动喷水。此外还有观察胶带爬行的装置，预防胶带断裂设备和预防停运时偶然启动的设备。
3.3 高炉槽下上料系统的设计与改进
1. 提高槽下地坪标高
本设计在槽下设置配料带式输送机, 并将槽下地坪提高，料坑底部和矿仓底部的标高也相应提高, 改善了操作环境和采光条件, 使设备维护检修方便, 并为实现PLC上料自动化创造了更好的条件。
2. 主卷扬机室座落于矿槽顶部
受总图布局、场地紧张限制, 在主控楼已无法布置主卷扬机。在经过比较和计算后, 将主卷场机室布置在矿仓顶部端头的位置, 矿仓平台与炉前平台通过走道和梯子连接起来, 方便管理。
3. 焦炭槽下筛分
带式输送机将焦炭送至焦炭槽, 仓下设置焦炭筛, 筛下物用DJ型大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。与普通带式输送机相比, 该设备具有运行稳定, 故障率低, 维修量小, 安装、维护简单, 工艺布置紧凑合理, 总图布局灵活等特点。这项技术的采用克服了碎焦卷扬机故障多, 维修困难等缺点, 运行可靠。既提高了作业率, 又节省场地, 减少工程投资。
4. 槽下上料系统采用PLC 自动称量
早期高炉上料控制系统多采用继电控制，主要存在两大缺陷，一是控制系统复杂；二是工作模式只有手动和机旁两种操作方式，不能实现自动化生产。随着电子技术的发展及普及应用，采用PLC 作为主控制器实现高炉上料系统的自动控制成为技术进步的必然[13]。它有效解决了传统继电控制的缺陷，提高高炉上料系统的稳定性、实全性、可靠性和自动化,为高炉的稳产、高产创造了技术和设备条件。
槽下称量系统和上料系统均采用PLC 自动控制。设计中采用了分散称量、集中校核、自动补偿的方式, 使称量准确、合理。烧结矿、规格矿及熔剂矿通过矿仓闸门、电机振动给料机落入分散称量斗称量, 通过带式输送机输送到中间称量斗复核, 校验后再下到料车, 如有差异, 则通过PLC 微机系统自动补偿。焦炭通过焦仓闸门给料, 在槽下经焦炭振动筛筛分后, 合格焦炭进入焦炭称量斗称量, 碎焦则由大倾角波纹挡边带式输送机送至碎焦仓。

4 送风系统
高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路及管路上的各种阀门等。高炉送风制度是高炉操作的根本制度，是高炉稳定顺行、优质、高产的重要条件。高炉合理送风制度应达到以下要求：炉料正常稳定下降，炉况顺行；初始煤气流达到合理的分布；炉缸活跃且均匀，渣铁物理热充沛，铁水质量合格；有利于炉型和设备的维护。
4.1 高炉鼓风机的选择
高炉鼓风机用来提供燃料所必需的氧气、热空气和焦炭在风口燃烧所生成的煤气，又是在鼓风机提供的风压下才能克服料柱阻力从炉顶排出。
4.1.1 高炉入炉风量
= ＝＝4780.88 m3/min
―高炉有效容积；
―每１吨干焦消耗标态风量，2700 m3/t
―高炉冶炼强度，取1.05t／m3dt
―标态入炉风量，m3/min
4.1.2 鼓风机风量
=(1+10﹪)×4780.88=5258.96 m3/min
―高炉入炉风量，m3/min
―高炉要求的鼓风机出口风量，m3/min
―送风系统漏风系数，对大型高炉为10﹪
4.1.3高炉鼓风压力
1. 高炉炉顶压力： ＝3.0 ×105 Pa=0.30
2. 高炉料柱阻力损失： ＝1.3×105 Pa＝0.13
3. 高炉送风系统阻力损失： ＝2×104＝0.02
则:
鼓风机出口风压:=+ +=0.30+0.13+0.02=0.45
4.1.4 鼓风机的选择
1. 对鼓风机出口风量的修正
风量修正系数：＝0.95，
实际供风量：＝＝5258.96/0.95=5535.7
2. 对风机出口风压的确定
风压修正系数：=1.04
出口风压： = ==0.43
3. 风机选择
表10 风机选择系数
风机型号
风 量
风 压
转 速
功 率
传动方式
O—5700--31
5700
1.6
5550
6750
汽动
此风机为离心式风机，二座高炉装三座，一台备用．
4.2 热风炉
4.2.1 热风炉座数的确定
本设计每座高炉配备四座热风炉。
4.2.2 热风炉工艺布置
本设计的四座热风炉采用一字型排列。
4.2.3 热风炉型式的确定
本设计采用改进型内燃式热风炉。
4.2.4 热风炉主要尺寸的计算
高炉容积为864.6，配备四座改进型内燃式热风炉。
1. 确定基本参数
1) 取单位炉容蓄热面积为90/;
2) 定热风炉钢壳下部内径Ф10000,炉壳及拱顶钢板厚度为20,炉底钢板厚度为36。
2.确定炉墙结构及热风炉内径
下部：1) 大墙厚：345
2) 隔热砖（轻质粘土砖）：113
3) 填料层（水渣石棉填料）：60
4) 不定型喷涂料：40
共计：345+113+60+40=558
5) 热风炉内径：=10000-558×2=8844
燃烧室隔墙结构：
上部：230硅砖+345硅砖+20滑动缝
下部：230高铝砖+345高铝砖+20滑动缝
3. 选燃烧室面积（包括隔墙）
根据经验，选燃烧室面积占热风炉内截面积的28%
1) 热风炉内截面积：=61.4
2) 燃烧室面积：=61.4×28%=17.19
4. 蓄热室截面积
=61.4-17.19=44.21
5. 选格子砖
选七孔砖，格孔直径为Φ43，查表知1格子砖受热面积：
=38.06 /
6. 蓄热室蓄热面积
1) 4座热风炉总蓄热面积：864.6×90=241560
2) 1座热风炉蓄热面积：241560÷4=60390
7. 1高蓄热室蓄热面积
1×44.21×38.06=1682.63
8. 蓄热室高度
=35.89
9. 拱顶高度
采用锥球形拱顶，见图1
热风炉拱脚内径:=10000-2×(40+60)
=9800
据经验:=0.60=0.60×9.8=5.88

图1 锥球形拱顶
拱顶由球冠和圆锥台组成，具体尺寸如下：据经验：球冠弦长=0.45=0.45×9.8=4.41,球冠圆心角为120°,圆锥斜边与水平夹角为60°。
10. 热风炉全高及高径比
支柱及炉篦高：2.0+0.5=2.5
燃烧室比蓄热室高：0.4
大墙比燃烧室高：1.2
拱顶砖衬：400高铝砖+230轻质高铝砖+113硅藻土砖+40喷涂层=783
则：
=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 热风炉管道及阀门
1. 热风炉系统设有冷风管、热风管、混风管、燃烧用净煤气管和助燃风管、倒流休风管等，这些管道均为普通碳素钢板焊成。
管道直径根据合适的流速确定，按下式计算：

式中 --- 圆形管道内径，
--- 气体在实际状态下的体积流量，
--- 气体在实际状态下的流速，。
管道内气体流速参考数据见表11：

表11 管道内气体流速参考数据
名称
实际流速（）
冷风管道
正风压
15～20
负风压
10～15
热风管道
正风压
30～35
负风压
25～30
净煤气管道
6～12

根据我国高炉热风炉管道内径参考数据，本设计选取热风炉管道内径见表12：
表12 热风炉管道内径
高炉
容积
净煤气总管
净煤气管道
冷风
总管
冷风
直管
热风
总管
热风
围管
冷风混风管
1210
1500
1100
1400
1200
1500
1500
1200
热风炉的烟道设置在热风炉组一侧的地面以下，为耐热混凝土结构。断面形状为圆形。烟道的高度为1200mm，宽度为800mm，烟道内流速为2～5m/s。
热风炉组的烟囱设置在远离高炉方向末端，为混凝土结构，高度为70m。
2. 热风炉主要阀门有：
1) 热风阀：安装在热风出口和热风主管之间的热风短管上。其作用是：在燃烧期关闭，割断热风炉与热风管道之间的联系。
2) 切断阀：由闸板阀、曲柄盘式阀、盘式烟道阀构成。其作用是：切断煤气、助燃空气、冷风及烟气。
3) 调节阀：一般采用蝶形阀，其作用是：调节煤气流量、助燃空气流量、冷风流量及混风的冷风流量等。
4) 充风阀：其作用是：热风炉从燃烧期转换到送风期，当冷风阀上没有设置均压小阀时，在冷风阀打开之前必须使用充风阀提高热风炉的压力。
5) 废气阀：其作用在于：热风炉从送风期转入燃烧期时，在烟道阀打开之前应打开废气阀，将热风炉内相当于鼓风压力的压缩空气由废气阀放掉以降低炉内压力。
6) 放风阀和消音器：位于鼓风机和热风炉组织间的冷风管道上。其作用在于：在鼓风机不停止工作的情况下，用放风阀把一部分或全部鼓风排放到大气中去的方法来调节入炉风量。
7) 冷风阀：是位于冷风之管上的切断阀。其作用是：在送风期，打开冷风阀可以把高炉鼓风机鼓出的冷风送入热风炉。燃烧期则关掉冷风阀，以切断冷风管。
4.3 风口的选择
风口的面积和长度对进风状态起着决定作用[14]。生产实践表明，在一定冶炼强度下，必须有合理的风速与鼓风动能相对应，其标准是能使初始煤气流达到合理的分布，炉缸活跃均匀，炉温稳定充沛，保证炉料正常下降，使炉况顺行[15]。
4.4 送风制度的影响
1. 风速和鼓风动能。风速分为标准状态风速和实际风速，在实际生产中对高炉生产起指导作用的是实际风速。为了保持风口前一定的回旋区深度，在煤气量大和透气性差、煤气扩散条件差时，风速和鼓风性能应小一些[16]。所以，凡是减少煤气体积和改善透气性的因素就需提高鼓风动能，反之，则需相应减小风速和鼓风动能。
高炉采用大风量风机生产,适宜的操作制度是实现高炉稳产、顺行、高产的重要保证[17]。高炉操作制度主要包括:送风制度、装料制度、造渣制度和热制度,各种制度密切相关,相互影响。当造渣制度和热制度不合适时,也会引起炉况不顺,但在实际生产过程中,常因送风制度和装料制度不当,引起造渣制度和热制度波动。因此,建立适宜的送风制度和装料制度,是充分发挥大风机生产优势、获取较高效益的关键。
2. 风口前燃烧燃料产生的热煤气参数，主要是风口前理论燃烧温度。用口前理论燃烧温度来表示炉缸热状态在理论和实践上都具有可行性，所以我们可以通过研究理论燃烧温度来研究炉缸热状态,生产中通过控制理论燃烧温度在一定程度上控制炉缸热状态。
3. 风口循环区面积与深度。
风口数目多一些，风口循环区面积大一些，有利于炉缸工作均匀和炉况顺行。循环区深一些，有利于活跃炉缸中心，也有利于改善炉渣与铁水的良好接触，保证炉渣的脱硫能力。

5 渣铁处理系统
高炉冶炼中有大量高温液态的生铁和炉渣由高炉下部的铁口和渣口放出。及时、合理的处理这些生铁和炉渣是保证高炉正常生产的重要环节。为了搞好这些工作，必须有完好的出铁和出渣设施及足够的运输能力。
5.1 风口平台及出铁场
风口平台是设置在高炉下部沿高炉炉缸四周风口前设置的工作平台，为了操作方便，风口平台一般比风口中心线低1150～1250，应该平坦并且还要留有排水坡度。其主要作用是方便高炉操作人员窥视风口，了解炉内情况及布置上渣沟。
出铁场是布置铁沟、安装炉前设备、进行放渣出铁操作的炉前平台。大型高炉铁口数目多时，可设2～4个出铁场，本设计的高炉设有二个出铁场。
本设计风口平台及出铁场采用架空的结构形式，支撑在钢筋混凝土柱子上的预制钢筋混凝土板，上面填充1.5厚的沙子，最上面地坪立砌一层建筑砖。
本设计风口平台的标高比出铁场的标高要高1.5，风口平台比风口中心线低1250，净空宽度为6 。上面布置2条上渣沟。出铁场的位置应与铁口位置相适应。其长度为50，宽度为20，高度保证任何一个渣铁溜嘴下沿不低于5。出铁场上面布置出铁沟和下渣沟。
5.2炉渣处理设备
轮法粒化渣处理工艺与其它水冲渣工艺相比具有能耗低、吨渣耗水量小;成品渣含水量低、质量好;操作安全、不发生爆炸、作业率高;占地面积小、投资省;环境保护好等优点，是一项值得推广的新技术、新工艺。该工艺设备与国内外同类设备相比也有很大改进并具独到之处，从而提高了设备运转可靠性，保证了整个工艺的安全运转和熔渣的粒化效果。从高炉炉渣处理的发展来看，无论新上项目还是改扩建或大修项目，轮法粒化渣处理工艺因其经济性、可靠性而成为首选工艺。现国内唐钢二炼铁、宝新炼铁厂已采用，其它许多厂家也正准备采用此工艺。因此，轮法粒化渣处理工艺在我国应用前景广阔[18]。鉴于本设计也采用轮法粒化渣处理工艺
1. 工艺流程：
高炉熔渣经流渣嘴流至粒化器，被快速旋转的粒化轮分割、破碎并被抛至粒化板上进行二次粒化，同时四周向碎渣喷水冷却进行水淬，经急冷后流人脱水器，在脱水器水槽中进行二次水淬、冷却，然后被粒化的水渣由脱水器上的筛斗从水中捞出，在脱水器转鼓的缓慢转动过程中脱水、干燥并被提升至高点，然后流人出料斗，经榴槽滑人皮带并运至存渣场。滤出的水在脱水器水槽中，经溢流装置流人循环水罐中，经补充新水后，由循环泵抽出进人下次循环。循环水罐中的沉渣由气力提升机或渣浆泵提升至脱水器，再次过滤。此过程中产生的大量蒸汽经集气管、烟囱排人大气。在生产中可以随时自动或手动调整粒化轮、脱水器转鼓的转速和溢流装置的工作状态，以适应高炉出渣量的变化并控制成品渣的质量和温度。成品渣有95 0C左右的余温，依靠此余热水分再次被蒸发，使成品渣的含水量小于10%。

1：流渣咀；2：粒化器；3：脱水器；4：集气管；5：压缩空气；6：出料斗；
7、8：皮带输送机；9：气力提升机；10：循环水罐；11：工业用水；
12：新水；13：粒化泵；14：工业用水；15：循环用水；16：溢流装置
图2 轮法粒化渣处理工艺流程图
2. 工艺特点及与其它水冲渣工艺的比较轮法粒化渣处理工艺改变了传统工艺用高压水分割、粒化熔渣、水力输送至沉淀池或脱水装置、抓斗起吊等方式，而是用机械方式将熔渣分割、破碎再水淬、冷却、皮带输送。轮法粒化渣处理工艺与其它渣处理工艺相比有以下优点:
1) 能耗低、吨渣耗水量小
OCP法和INBA法处理熔渣，吨渣耗水量大，循环水量与熔渣之比分别为l0:1和7:1,其中只有7%左右的水被蒸发，93%的水进人循环水系统，补充水量小于10%。由于补充水量占循环水量的比例较小，所以循环水水温降低不多，循环水再进人下次循环之前需进人冷却系统进行冷却，然后再进人下次循环。这样就需要增设庞大复杂的循环水冷却系统(冷却塔、上塔水泵等设施)故吨渣耗电量高，投资大。而轮法粒化渣处理工艺吨渣耗水量小，水渣比为(1^2):1,其中70%的水被蒸发，只有30%的水进入循环水系统。补充水量占循环水量的70%，故循环水升温较少，不需设冷却塔等设施。轮法粒化渣处理工艺吨渣耗电量是其它方法的1/5，再考虑到其它设施，轮法粒化渣处理工艺较OCP之法等吨渣耗电量总节减2/3^1/2。
2) 成品渣含水量低、质量好
用OCP法、INBA法和沉淀法等所得的成品渣含水量约占20%~30%。为减少外运渣的含水量，需在渣池附近增设滤水设施及堆渣场存放滤水设施，同时外运时会造成厂区道路泥泞或结冰。而轮法处理的成品渣含水量低，小于10%，可直接装车外运，减少了运输量，降低了水泥厂的生产成本(不用特殊烘烤)。由于该方法可以通过控制粒化装置来控制成品渣质量，这是其它方法无法比拟的。
3) 操作安全、不发生爆炸、作业率高
采用OCP法、INBA法，当熔渣中含铁时会产生爆炸，开炉时最为明显(在高炉生产中，事故状态的熔渣带铁是不可避免的。INBA法高压水遇带铁熔渣会产生爆炸，这种情况只能使渣处理系统停止运行，需设干渣坑来解决事故时熔渣的
排放问题)。而采用轮法粒化渣处理工艺即使渣中含铁40%也不会产生爆炸，作业率可达100%,无需设于渣坑。唐山钢铁公司二炼铁的实际经验已证明了这一点。
4) 占地面积小、投资省
由于轮法粒化渣处理工艺设备布置紧凑、不需要较大的冷却系统和渣池等，因而占地面积小、投资省。
5) 环境保护好
轮法粒化渣处理工艺主要设备有:摆动流渣嘴、粒化器、脱水器、滋流装置、气力提升机(气泡泵)或渣浆泵等。
5.3 铁沟流咀布置
5.3.1 渣铁沟的设计
在保证渣、铁分离的前提下，尽量缩短渣铁沟长度。
1. 设计参数：
1) 铁沟坡度：主铁沟段坡度为9﹪，支铁沟段坡度为：6﹪，下渣沟坡度为7﹪，流嘴处坡度为10﹪。
2) 主铁沟长为15，宽1.2，身1.2。
2. 构造：
1) 渣沟：80厚的铸铁槽内捣一层垫沟料，铺上河沙即可。
2) 铁沟：80厚的铸铁槽内，砌一层115的粘土砖，上面捣一碳素耐火泥。
3. 撇渣器：
位于主铁沟末端，利用渣铁比重不同，用挡渣板把下渣挡住，只让铁水从下面通过，达到了渣铁分离的目的。本设计如下：
1)渣沟的下渣口到撇渣器中心线的距离为500；
2)下渣沟砂坝底高于残渣沟砂坝；
3)残渣沟砂坝下沿与沟头在同一水平面。
5.3.2 流咀的设计
本设计采用摆动流咀。摆动流咀安装在出铁场下面，其作用是把经铁水沟流出来的铁水注入出铁场平台下的任意一个铁水罐中。设置摆动流嘴缩短了铁水沟长度，简化了出铁场布置，减轻了许多修补铁沟的作业。

6 煤气除尘系统
高炉冶炼过程中，从炉顶排除大量烟气，每吨生铁约产生1800标准立方米煤气，其中含20～24%，约含2%， 0.5%，发热值约3500。因此高炉煤气具有一定使用价值。
由高炉炉顶排出的煤气，其温度150～300，标态时含有粉尘约40～100，需降温除去后才能使用。高炉煤气由炉顶封板（炉头）引出，经导出管、上升管、下降管进入除尘器。
6.1 导出管
采用四根导出管沿炉周围均匀分布。高炉炉顶导出口处的截面积取炉喉面积的45%，导出管与水平面的倾斜角为53°，故每根导出管的截面积为：
= =5.79
导出管的内径为：=
导出管口煤气流速为3.5。
6.2 上升管
导出管上部成对地合并在一起，过渡到上部的垂直部分，此垂直部分称为煤气上升管，上升管总面积为炉喉截面积的35%
其总截面积为: ==4.51
每根管直径为 =2.40
煤气流速为6。
内砌一层113轻质粘土砖，壳厚10；上升管高度应保证下降管的倾角不小于40°。
6.3 下降管
由下降管通向重力除尘器的一段管道为煤气下降管，为保证下降管内不沉积灰尘，下降管煤气流速取7.5，为此下降管总截面积应为上升管总截面积的80%，同时应保证下降管倾角大于40°。
总截面积为：4.51×80%=3.608
内径： = 2.14
内砌113轻质粘砖壳厚12。

7 喷吹燃料系统
它包括原料的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定地向高炉喷吹大量煤粉，以代替焦，降低焦炭消耗。
7.1 煤粉喷吹系统
煤粉喷吹系统是从制煤粉仓后面到高炉煤粉喷枪间的整套设施，主要包括煤粉输送、煤粉收集、煤粉喷吹、煤粉的分配及风口喷吹等。
1.直接喷吹工艺：在煤粉制备站与高炉之间距离小于300情况下，将喷吹设施布置在制粉站的煤粉仓下面不设输粉设施的工艺称为直接喷吹。该种工艺简化了喷吹工艺流程和设施。不仅降低了工程投资（约降低25%），而且减小了喷吹煤粉的中间环节。对喷吹易爆煤粉，可大大降低其不安全因素。
2. 串罐喷吹：即将煤粉仓、中间罐与喷吹罐自上而下重叠设置，串罐式喷吹罐可连续喷吹，喷吹量稳定，设备利用率高，厂房占地面积小。
3. 单管路喷吹：即由喷吹罐到高炉仅设一条管线称为单管路喷吹。单管路喷吹可满足喷吹易爆易挥发煤种的要求，是目前喷煤高炉广泛采用的一种喷煤形式。

7.2喷煤应注意的问题
煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧行为直接影响高炉喷煤效果和高炉生产过程。假如喷煤量较大，而风温、富氧水平较低,煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧率较低,就会有大量的未燃煤粉存在。一部分未燃煤粉会随炉顶煤气带出炉外,随渣铁排出炉外，起无效作用；另一部分未燃煤粉滞留在炉内，参加渗碳、气化、直接还原等,起有效作用[22]。但当滞留在炉内的未燃煤粉超过一定量时，也会起到相反的作用，如炉缸内未燃煤粉过多，就会影响炉缸内炉渣的透液性，引起