高炉炉型设计-文档资料.ppt

高炉炉型设计高炉炉型设计 课程设计21 1一、一、高炉炉型的概念高炉炉型的概念高炉是一种生产液态生铁的鼓风竖炉。其工作空高炉是一种生产液态生铁的鼓风竖炉。其工作空间是用耐火材料砌筑而成的，高炉内部工作空间间是用耐火材料砌筑而成的，高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型（剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型（Blast Furnace Profile）。高炉冶炼的实质是上升的煤气）。高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间进行传热和传质的过程，因流和下降的炉料之间进行传热和传质的过程，因此必须提供相应的空间。高炉炉型必须适应原燃此必须提供相应的空间。高炉炉型必须适应原燃料条件的要求，保证冶炼过程的顺行料条件的要求，保证冶炼过程的顺行。2 2通过对高炉炉型的大量研究和探索，人们通过对高炉炉型的大量研究和探索，人们逐步认识了高炉炉型与原燃料和鼓风制度逐步认识了高炉炉型与原燃料和鼓风制度的适应关系，即炉型与炉料运动和煤气流的适应关系，即炉型与炉料运动和煤气流运动规律的适应性。炉型是随着原燃料条运动规律的适应性。炉型是随着原燃料条件的改善，操作技术水平的提高，科学技件的改善，操作技术水平的提高，科学技术的进步而不断发展变化的，逐步形成了术的进步而不断发展变化的，逐步形成了现代的五段式高炉炉型。现代的五段式高炉炉型。3 3五段式高炉炉型由炉缸五段式高炉炉型由炉缸(Hearth)、炉腹炉腹(Bosh)、炉腰、炉腰(Belly)、炉身、炉身(Shaft)和炉喉和炉喉(Throat)组成。其中炉缸、炉腰和炉喉呈圆组成。其中炉缸、炉腰和炉喉呈圆筒筒形，炉腹呈倒圆台形，炉身呈圆台形。形，炉腹呈倒圆台形，炉身呈圆台形。这种两头小中间大的准圆筒型，符合炉料这种两头小中间大的准圆筒型，符合炉料下降时受热膨胀、松动和软化熔化的要求，下降时受热膨胀、松动和软化熔化的要求，同时也与煤气上升过程中温度下降、体积同时也与煤气上升过程中温度下降、体积收缩相适应。随着精料和高压操作等新技收缩相适应。随着精料和高压操作等新技术的发展，高炉炉型进一步向着术的发展，高炉炉型进一步向着“矮胖矮胖”、“大型横向大型横向”发展。发展。4 4世界高炉之王世界高炉之王沙钢沙钢5860立方米炼铁高炉立方米炼铁高炉5 5日本第二大钢铁集团日本第二大钢铁集团日本日本JFE钢铁福山厂钢铁福山厂。（左起）第（左起）第2高炉、第高炉、第3高炉、第高炉、第4高炉、第高炉、第5高炉，高炉，4号高炉号高炉2006年年5月扩容到月扩容到5000立方米，立方米，5号高炉扩容到号高炉扩容到5500立方米立方米6 6全世界共有全世界共有9座座5500m以上特大型炼铁高炉以上特大型炼铁高炉1、沙钢的5860m高炉；2、日本新日铁大分厂1号、2号高炉（容积均为5775m）3、俄罗斯北方钢铁切列波维茨厂5号高炉（容积5580m）4、日本新日铁君津厂4号高炉（容积5555m）5、德国蒂森钢铁斯韦尔根厂2号高炉（容积5513m），6、日本JFE福山厂5号高炉（容积5500m）7、韩国浦项光阳钢厂4号高炉（容积5500m）8、中国京唐钢铁1号高炉（容积5500m）。（截止到2009年11月）7 7中国高炉现状中国高炉现状 由于我国存在大量高污染、高能耗的小型高炉，国家从2005年制定钢铁产业政策时，就明确要淘汰300m以下的高炉。2009年初，进一步将高炉淘汰标准提高到1000m，这将直接压缩落后钢铁产能1.8亿吨以上。从2009年 后，我国大型炼铁高炉将进入建设高潮。5月21日，唐山曹妃甸首钢京唐公司新建成的5500立方米1号高炉试生产成功。10月21日，沙钢5860m高炉投产。2010年首钢京唐5500立方米2号高炉将投产。此外宝钢湛江、武钢防城港项目均有建设5000立方米以上大型高炉的计划。8 8二、二、高炉炉型的表示方法高炉炉型的表示方法高炉炉型通常用通过高炉中心线的纵剖面高炉炉型通常用通过高炉中心线的纵剖面内型轮廓线来表示。我国高炉炉型的表示内型轮廓线来表示。我国高炉炉型的表示方法如图方法如图 1 所示。所示。高炉有效容积（高炉有效容积（Vu）：）：炉型炉型小型高炉小型高炉中型高炉中型高炉大型高炉大型高炉巨型高炉巨型高炉Vu（m3）100 255620 62040009 9图图图图1 1 高炉炉型示意图高炉炉型示意图高炉炉型示意图高炉炉型示意图Hu 有效高，有效高，mm；Vu 有效容积，有效容积，m3；h1 炉缸高度，炉缸高度，mmh2 炉腹高度，炉腹高度，mm；h3 炉腰高度，炉腰高度，mm；h4 炉身高度，炉身高度，mmh5 炉喉高度，炉喉高度，mm；hf 风口高度，风口高度，mm；hz 渣口高度，渣口高度，mmh0 死铁层高度，死铁层高度，mm；d 炉缸直径，炉缸直径，mm；D 炉腰直径，炉腰直径，mmd1 炉喉直径，炉喉直径，mm；炉腹角，炉腹角，；炉身角，炉身角，；A 炉缸面积炉缸面积1010三、炉型设计的要求三、炉型设计的要求高炉炉型的合理性，是高炉能实现高产、优质、高炉炉型的合理性是高炉能实现高产、优质、低耗、长寿的重要条件。实践证明，合理的设计低耗、长寿的重要条件。实践证明，合理的设计炉型能促进高炉冶炼指标的改善，利于寿命的延炉型能促进高炉冶炼指标的改善，利于寿命的延长。因此，炉型是高炉最基本的要素。合理炉型长。因此，炉型是高炉最基本的要素。合理炉型应该是使炉型能够很好的适应于炉料的顺利下降应该是使炉型能够很好的适应于炉料的顺利下降和煤气流的上升运动。既要符合高炉冶炼规律，和煤气流的上升运动。既要符合高炉冶炼规律，又要和原燃料、设备和生产技术等条件所达到的又要和原燃料、设备和生产技术等条件所达到的水平相适应。水平相适应。1111四、四、炉型设计的方法炉型设计的方法1高炉炉型设计分、高炉炉型设计分3种方法：种方法：（1）比较法；）比较法；（2）计算法）计算法：经验数据的统计法，对一：经验数据的统计法，对一些比较先进的高炉炉型进行统计分析，得些比较先进的高炉炉型进行统计分析，得到炉型中某些主要尺寸与炉容的关系式，到炉型中某些主要尺寸与炉容的关系式，以及各部分尺寸间的关系式。以及各部分尺寸间的关系式。（3）计算法）计算法1212在高炉炉型设计的各种方法中，理论计算在高炉炉型设计的各种方法中，理论计算法是十分重要的一种方法。通过理论计算法是十分重要的一种方法。通过理论计算得到的设计炉型，我们暂且称为理论炉型。得到的设计炉型，我们暂且称为理论炉型。尽管理论炉型一般不直接作为最终的设计尽管理论炉型一般不直接作为最终的设计结果，甚至可能与合理炉型相差较大，但结果，甚至可能与合理炉型相差较大，但是理论计算方法是建立在长期理论研究和是理论计算方法是建立在长期理论研究和生产实践经验总结的基础之上，并且直接生产实践经验总结的基础之上，并且直接从设计条件开始逐步计算直到得到完整的从设计条件开始逐步计算直到得到完整的炉型参数，相对比较严格。炉型参数，相对比较严格。13132、高炉有效容积（Vu）的选取理论计算的依据是单座高炉的生铁产量，由产量理论计算的依据是单座高炉的生铁产量，由产量确定高炉有效容积，再以有效容积为基础，计算确定高炉有效容积，再以有效容积为基础，计算其它尺寸。其它尺寸。设计年产制钢生铁设计年产制钢生铁W1万吨，年产铸造生铁万吨，年产铸造生铁W2万吨万吨按换算系数为按换算系数为1.1将铸造生铁换算成制钢生铁，将铸造生铁换算成制钢生铁，年产制钢生铁合计年产制钢生铁合计W11.1W2;日产制钢生铁年产量日产制钢生铁年产量/一年按一年按350个工作日个工作日 （W11.1W2）/3501414若设计若设计n座高炉：座高炉：单座高炉日产单座高炉日产P（W11.1W2）/350n利用系数利用系数 =单座高炉日产单座高炉日产/单座高炉有效容积单座高炉有效容积=取取 =2 2.25 t/m3 d1515五、按计算法五、按计算法进行炉型设计进行炉型设计 1大型高炉大型高炉：；有效高度有效高度 d 炉缸直径炉缸直径 中小型高炉：中小型高炉：16162、炉缸尺寸（炉缸直径、渣口高度、炉缸尺寸（炉缸直径、渣口高度、风口高度、炉缸高度）风口高度、炉缸高度）炉缸直径：炉缸直径：渣口高度：渣口高度：风口高度风口高度:k 渣口高度与风口高度之比渣口高度与风口高度之比 k=0.50.6；炉缸高度炉缸高度：h1=hf+a；a风口结构尺寸，一般取值风口结构尺寸，一般取值0.350.5m 1717 hz 渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度 P 生铁日产量，生铁日产量，t b 生铁产量波动系数，一般取值生铁产量波动系数，一般取值1.2 N 昼夜出铁次数，昼夜出铁次数，812次/d(大高炉取大值)c 渣口以下炉缸容积利用系数，一般取渣口以下炉缸容积利用系数，一般取0.550.550.6,0.6,炉容大，渣量大取低值炉容大，渣量大取低值 铁水密度，可取铁水密度，可取7.1 t/m7.1 t/m3 3d 炉缸直径，炉缸直径，m18183、死铁层厚度ho：铁口中心线到炉底砌砖 表面之距离 炉型炉型中小型高炉中小型高炉大型高炉大型高炉巨型高炉巨型高炉Vu（m3）620 6204000ho450600mm1000mm 1.82.5mm19194、炉腹高度h2 2；炉腰直径D；炉腹角 选取炉腹角:一般取值79o83o h2=选取 D/d炉型炉型小型高炉小型高炉中型高炉中型高炉大型高炉大型高炉D/d1.251.51.151.251.091.1520205、选取炉身角;炉身高度 h h4 4 ;炉喉直径 d d1 180.50o85.5o （一般大高炉炉身角取小值，小高炉取大值）d1/D=0.650.73d1=（0.650.73）*Dh4=例如：40005000m3,81o30,21216、选取炉喉高度 h5 5，炉腰高度h3 3一般h523m高炉有效高度Hu选取：炉型炉型小型高炉小型高炉中型高炉中型高炉大型高炉大型高炉巨型高炉巨型高炉Vu（m3）100 255620 6204000Hu/D3.74.52.93.52.53.11.292.19h3=Hu-h1-h2-h4-h5（炉腰高度h3等于有效高度减去其他各段高之差值）22227、高炉有效容积较核误差V=1%Vu=V1+V2+V3+V4+V5 与规划炉 容误差小于 1%，则计算符合要求有效容积 Vu等于各段容积之和：2323六、高炉炉型设计要求六、高炉炉型设计要求（1）炉型设计 高炉容积及座数确定 高炉内型设计计算 炉容校核（2）CAD绘制高炉本体图一张打印高炉炉型图(A3纸）2424高炉炉型设计学生分成6组第一组第二组第三组第四组第五组第六组人数人数555556W1制钢铁制钢铁/年年(万吨万吨)720270500480700260W2铸造生铁铸造生铁/年年(万吨万吨)7040606550302525