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1、学 号：201334690141 毕业设计说明书 GRADUATE DESIGN 设计题目：设计一座年产200万吨的高炉炼铁车间 —重点煤气处理系统 学生姓名：赵喆 专业班级：13冶金工程 学 院：工程教育实验班 指导教师：贾艳 副教授 2016年05月15日 摘 要 现代炼铁生产是用高炉来完成的。高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或者含铁原料还原成液态生铁的过程。本设计任务是设计一个年生产能
2、力达200万吨炼铁高炉车间。 本次设计的高炉 1100m³。高炉炉型为五段式，高炉炉衬设计依据各个部分的工作条件的不同以及炉衬破损的机理，选择相应的耐火材料。热风炉采用的传统改进型内燃式热风炉，燃烧室为复合型断面，热风炉数量为3座，关于热风炉的设计部分还包括热风炉的各种设备以及相应的技术参数。上料系统采用的是可不间断上料，原料破损率低的皮带运输上料，炉顶装料设备是并罐式无钟炉顶。煤气处理系统的功能是降低高炉煤气粉尘含量，一般分为三个阶段--粗除尘、半精细除尘、精细除尘。煤粉喷吹系统采用了单管路串罐式直接喷吹工艺，这种工艺大大提高了喷吹效率，改善冶炼条件。本设计中还包括了其他一些环节的设计，例
3、如渣铁处理系统。在设计的同时，广泛参考借鉴前辈的研究数据和国内外同级别炉容的高炉的实际生产经验，从理论和实践并举的角度出发，努力使本设计的高炉在技术操作上实现自动化和机械化，并把对环境的损害降到最低。 关键词 原始配料；煤气处理系统；本体设计 Abstract Modern iron production is done in blast furnaces. Blast furnace iron is the process of reducing iron ore or iron ore raw material into liquid iron by using redu
4、cer (coke, coal, etc.). The design task is to design an annual production capacity of 2 million tons of steel furnace workshop. The design is 1100m cubed. The furnace type of blast furnace is five, and the blast furnace lining is designed according to the working conditions of different parts and
5、 the mechanism of lining damage, selecting the corresponding refractory materials. Modification of hot blast stove adopts traditional internal combustion hot blast stove, the combustion chamber for complex section, hot blast stove number for 3, the design of the hot blast stove part also includes al
6、l kinds of equipment and corresponding technical parameters of hot blast stove. The loading system is used on the belt conveyance which is not discontinuous, the material damage rate is low, the top loading equipment is the roof of the bell. The function of the gas treatment system is to reduce the
7、amount of dust in blast furnace gas, which is generally divided into three stages -- coarse dust, semi-fine dusting and fine dusting. The blow-blow system of coal powder is used for the direct injection of single pipe canister are included in the design. In the design at the same time, the broad pre
8、decessors research data and reference at home and abroad with the actual level of furnace of the blast furnace production experience, from the perspective of both theory and practice, to make the design of blast furnace automation and mechanization on technical operation, and to minimize the damage
9、to the environment. Keywords raw ingredients; Gas treatment system; Ontology design 目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 设计概述 7 1.1 高炉炼铁发展概况 7 1.2 高炉及其设备 7 1.3 炼铁设计的基本原则 8 第2章 高炉炼铁工艺计算 9 2.1 原始配料 9 2.2 高炉配料计算 11 2.2.1 每吨铁矿石用量计算 11 2.2.2 高炉生铁成分计算 11 2.2.3 渣量及炉渣成分计算 12 2.3 物料平衡计算 13 2.3
10、1 根据碳平衡计算入炉风量 13 2.4 热平衡计算 18 2.4.1工艺热收入 18 2.4.2 工艺热支出 19 2.4.3 热平衡表 23 第3章 高炉炼铁车间设计 24 3.1 生铁产量的确定 24 3.2 高炉炼铁车间总容积的确定 24 3.3 高炉座数的确定 24 第4章 高炉本体设计 25 4.1 炉型设计 25 4.1.1炉缸高度 25 4.1.2炉缸直径 25 4.1.3死铁层厚度 26 4.1.4炉腰直径、炉腹角、炉腹高度 26 4.1.5炉喉直径、炉喉高度 26 4.1.6炉身角、炉身高度、炉腰高度 26 4.1.7校核炉容 27 4
11、2 炉衬设计 27 4.2.1 炉底和炉缸 27 4.2.2 炉腹 28 4.2.3 炉腰和炉身下部 28 4.2.4 炉身上部和炉喉 28 4.3炉衬砌筑 28 4.4基座与基墩 28 4.5 高炉冷却系统 29 4.5.1冷却设备的作用 29 4.5.2 冷却介质 29 4.5.3 冷却系统选择 29 4.5.4 各部位的冷却设备选择与设计 30 4.5.5冷却设备的工作制度 30 4.6 高炉钢结构 31 4.6.1 高炉本体钢结构 31 4.6.2 炉壳 31 4.6.3 热风围管 32 第5章 上料系统 33 5.1 高炉上料系统概述 33 5
12、2 矿槽与焦槽 33 5.2.1 矿槽 33 5.2.2 焦槽 34 5.3给料，筛分与称量 34 5.3.1 给料器 34 5.3.2 筛分设备 34 5.3.3 炉料称量 35 5.4 上料 35 5.4.1 上料设备 35 5.4.2 设备内容简算 35 5.5 炉顶装料设备 36 5.5.1设备概述 36 5.5.2 并罐式无料钟炉顶 37 5.6 布料方式 37 5.7 探料装置 37 第6章 送风系统 38 6.1 高炉鼓风机 38 6.1.1 高炉鼓风机技术要求 38 6.1.2 高炉入炉风量的计算 38 6.1.3 鼓风机风量 38 6
13、1.4 高炉鼓风压力 39 6.1.5高炉鼓风机选择 39 6.2 热风炉 40 6.2.1基本参数的确定 40 6.2.2 热风炉座数的确定 40 6.2.3 热风炉管道 41 6.2.4 热风炉主体设备以及尺寸的计算 41 6.3 高炉送风管路 43 6.3.1 热风围管 43 6.3.2送风支管 43 6.3.3风口 44 第7章 煤气处理系统 45 7.1 荒煤气管道 45 7.1.1 导出管 45 7.1.2 上升管 45 7.1.3 下降管 45 7.2 粗除尘 46 7.3 半精细除尘介绍 47 7.4 精细除尘 47 7.5 其他附属设备
14、 47 第8章 喷吹系统 48 8.1 喷吹工序 48 8.2 喷吹设备容积的确定 48 8.2.1喷吹罐有效容积的确定 48 8.2.2 贮煤罐 48 8.3喷吹主要设备 48 8.4 安全措施 49 8.4.1 煤粉爆炸的条件 49 8.4.2 采取的安全措施 50 第9章 渣铁处理系统 51 9.1风口平台及出铁场的布置 51 9.2 炉渣处理 51 9.3 铁水处理 51 9.4 渣铁沟和撇渣器设计 51 9.5 炉前设备的选择 52 结 论 53 参考文献 54 致 谢 55 附 录 56 第1章 设计概述 随
15、着改革开放打开国门，我国的经济飞速发展，也促进了钢铁业的飞速发展。但是由于其是资源消耗大户，尤其是能源消耗，同时高炉所产生的废气废渣等如果不做适当的利用或处理，对环境会形成极大的破坏，因此钢铁业的发展又面临着严峻的挑战。为了使得钢铁业朝向节能环保高效的方向发展，就必须对目前的炼铁技术进行创新和改进。 本次设计的任务是年产200万吨的炼铁高炉车间，在计算与设计时参考借鉴了许多前辈们的心血研究，以及国内外同行的生产经验，旨在设计出一座各项经济技术指标优良，而且环保的炼铁车间。此次设计结合了当前世界高炉发展的趋势，和考虑到我国减少农田占用的基本国情，进行了合理的设计。但由于专业知识和经验的不足，在
16、设计过程中或多或少存在有偏差和错误的地方，欢迎各位老师同学们向我提出您珍贵的建议和意见。 1.1 高炉炼铁发展概况 钢铁长久以来是人类使用量最多的，使用范围最广的重要材料。钢铁在我们日常生产生活中发挥着至关重要的作用，人们使用的生产生活工具和生活基本设施也全直接或间接地使用过钢铁。衡量一个国家工业化水平的重要标志就是这个国家的钢铁产量，而且其钢铁质量也影响着这个国家其他工业产品的质量，所以钢铁业对一个国家的工业发展具有至关重要的作用。 石钢公司通过完善的质量监控体系保证在线产品及出厂产品质量，2003年荣获全国质量效益型先进企业称号、“2003年度全国用户满意企业”荣誉称号及省级用户满意
17、企业称号，多项产品被评为省用户满意产品。因此，本设计数据以石钢生产为依据。 最近几年来我国钢铁行业的发展面临巨大的挑战，特别是经济危机以来，全球经济增速缓慢，以及我国正处于产业结构调整期以及越来越重视环境问题，大量高能耗的产业面临着整改甚至关闭，去年河北等地就关闭了一些小型钢铁厂并炸毁部分高能耗的高炉，房地产市场的长期低迷也使钢铁需求量持续下降，使得近几年来我国的钢铁生产状况供大于求的状况。 1.2 高炉及其设备 生铁冶炼的最主要设备是五段式高炉本体（炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉），外形是圆筒形，炉壳材料为钢板材料，内村为耐火材料，在炉壳和耐火材料之间 布置有冷却设备。要想把铁矿石变成
18、铁水，只靠高炉本体是完不成的，还需要其它系统的配合，如供料、送风、煤气处理、渣铁处理、喷吹燃料等处理系统。 1.3 炼铁设计的基本原则 炼铁高炉在可行性、环保、安全性、经济性等方面多做细致深入的考虑，可归纳为以下几项基本原则： （1）客观性 以事实客观的数据为设计依据，保证能成功地付诸实施。 （2）合法性 确定设计原则和设计方案符合国家工业建设的方针和政策。 （3）先进性 设计必须根据高炉的当前以及未来发展趋势，反映出钢铁研究领域的最新研究成果。 （4）经济性 在综合各方面的考虑的情况下，选择单位产品经济效益最佳的方案。 （5）综合性 在设计中，要从全局考虑，尽量做到各
19、部分设计之间能相互协调，不冲突矛盾。 （6）标准化 在设计时应尽量采用标准化的设计，这样可以缩短建设时间，节约建设成本。 第2章 高炉炼铁工艺计算 高炉炼铁工艺计算包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。这是在设计一座新高炉时或者高炉采用新冶炼技术之前选择各项生产指标、确定各物料用量以及工艺参数的重要依。 2.1 原始配料 冶炼一吨生铁需要一定数量的矿石、熔剂和燃料。对于炼铁设计的计算工艺，燃料的用料是预先确定的，是已知的量，配料计算的主要目的是求出在满足炉渣碱度要求的条件下，冶炼规定成分生铁所需的矿石和熔剂的数量。计算已知数据如下： 一、原燃料成分如表2-1～2-3所示（本
20、设计数据以石钢生产为依据，数据如表） 二、炼钢用生产，规定生铁成分[Si]=0.25%，[S]=0.028%。 根据石钢数据设计整合如下表 石钢数据表(%) 名称 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 S P TiO2 ZnO PB块 62.31 2.85 0.31 1.41 0.1 0.06 高镁球 62.100 5.110 0.260 4.140 0.650 0.012 0.130 0.051 烧结矿 54.78 9.9 6.03 11.5 1
21、91 2.58 0.022 0.066 0.13 0.017 原料 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 S P TiO2 烧结矿 54.78 9.9 6.03 11.5 1.91 2.58 0.022 0.066 0.13 PB块 62.31 - 2.85 - 0.31 1.41 - 0.100 0.06 高镁球 62.100 - 5.110 0.260 4.140 0.650 - 0.012 0.130 混合矿 36.628 7.9
22、85 5.698 8.637 2.684 2.054 0.587 0.623 1.031 炉尘 46.367 14.698 13.658 8.698 1.654 1.654 0.984 0.698 - 原料 C MnO2 MnO Fe2O3 FeS P2O5 ZnO H2O ∑ 烧结矿 - - 0.147 67.251 0.054 0.148 3.99 - 100.00 PB块 - 3.465 - 86.547 - 0.154 - 2.600 100.00 高镁球 - - 0.132 8
23、9.235 - 0.016 0.100 0.051 100.00 混合矿 - 0.656 0.146 76.235 0.085 0.135 42.928 0.521 100.00 炉尘 13.654 - 0.235 45.223 0.254 0.050 - - 100.00 表2-1 原料成分表(%) 注：高炉采用三种矿石混合冶炼（烧结矿：PB块：高镁球矿=75：15:14） 表2-2 焦炭成分表(%) 固定碳 灰分（13.66%） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 83.75
24、6.26 5.32 0.77 0.12 0.85 0.03 0.01 挥发分（0.97%） 有机物（1.52%） 合计 全硫 游离水 CO2 CO CH4 H2 N2 H N S 0.10 0.64 0.10 0.10 0.04 0.70 0.28 0.56 100.00 0.562 3.24 表2-3 煤粉成分表(%) 灰分（16.78%） 合计 82.50 1.86 1.83 0.36 0.24 0.75 5.57 5.31 0.54 0.23 0.72
25、 100 三、设计焦比K=390kg，煤比M=110kg。 四、炉渣碱度R=CaO/SiO2=1.2。 五、元素在生铁、炉渣与煤气中的分配率，如表2-4所示。 表2-4 表元素分配率表 项目 生铁 0.996 0.5 1.0 - 炉渣 0.003 0.5 0 - 煤气 0 0 0 0.05 六、铁的直接还原度，氢的利用率。 七、鼓风湿度测定为12.5g/m3（湿风）。 八、热风温度为1100℃。 九、高炉使用冷烧结矿，炉顶温度为200℃。 十、高炉有效容积利用系数。 2.2 高炉配料计算 2.2.1
26、每吨铁矿石用量计算 配料燃料带入的铁量（焦比K=390kg，煤比M=110kg） 矿石用量 2.2.2 高炉生铁成分计算 生铁成分表如下表所示 表2-5 生铁成分表(%) Fe Si Mn P S C ∑ 95.21 0.25 0.10 0.03 0.03 4.38 100 2.2.3 渣量及炉渣成分计算 炉料带入的各种炉渣组分的数量为 渣中MnO量： 渣中FeO量： 1t生铁炉料带入的硫量： 进入生铁的硫量： 进入煤气的硫量： 进入渣中的硫量： 炉渣组成如表2-6所示。
27、 表2-6 炉渣组成表 项目 CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO FeO S/2 ∑ 数量/kg 192.38 41.89 178.93 50.71 1.25 3.67 1.38 514.93 成分/% 41.62 12.77 34.67 9.81 0.23 0.72 0.27 100.00 炉渣性能校核： 炉渣实际碱度R=214.60/178.91=1.20(与规定碱度相符)； 炉渣脱硫之硫的分配系数Ls=2×0.28/0.028=20； 查阅炉渣相图可知，该炉渣熔化温度为1450℃； 黏度：1500℃时，2.5
28、泊；1400℃时，4泊。 由炉渣成分及性能校核可以看出，这种炉渣是能够符合高炉冶炼要求的。 四、炉渣性能和脱硫能力验算 (1)安拉姆教授提出的渣中氧化物总和检查炉渣的脱硫能力，为达到渣中含S 1.0%以上、生铁含硫0.02%，炉渣中w（RO）必须达到： w（RO）%=50-0.25×16.00+3×0.9-（0.3×0.33+30×0.024）/0.345377=45.32 (2)实际碱度： w（RO）%=w（CaO）%+w（MgO）%+w（MnO）%+（FeO）%=39.91+10.56+0.96+0.88=52.31因为实际大于要求的，所以能够保证脱硫
29、 2.3 物料平衡计算 2.3.1 根据碳平衡计算入炉风量 每吨生铁各项耗碳是：燃料带入的可燃碳量Cf 生成CH4的耗碳量 生铁渗碳 式中 U——每吨生铁的渣量，kg; (S) ——渣中含硫量。 铁的直接还原耗碳量 风口前燃烧碳量 风口碳量所占比例为 鼓风含氧量 因此，每吨生铁的鼓风量 鼓风密度 每吨生铁的鼓风质量 2.3.2 煤气组分和煤气质量计算 1、CH4的体积 2、H2的体积 鼓风湿分分解的氢 燃料带入的氢 入炉的氢气总量 生成CH4耗氢 假设有35%的氢参加还原（），的氢量为还
30、原 进入煤气的氢量 高炉中氢的还原度 3、CO2 的体积 矿石带入的CO2 焦炭带入的CO2 由炉料带入的CO2 高级氧化铁还原成的CO2 矿石中二氧化锰还原生成氧化锰产生的CO2 由FeO还原成Fe生成的CO2 因还原生成的CO2总量 煤气中的CO2总量 4、CO的体积 风口前燃烧的碳生成的CO 铁直接还原生成的CO 其他直接还原生成的CO 上列三项CO总量
31、 焦炭挥发分带入的CO 扣除间接还原消耗的CO后，进入煤气中的CO总量为 5、 N2的体积 鼓风带入的N2 焦炭煤粉带入的N2 煤气中N2的总量 将上列计算结果列表2-7，求出煤气（干）总量及煤气成分。 表2-7 煤气组成表 项目 CO2 CO H2 CH4 N2 ∑ 体积/m3 340.07 371.14 34.33 8.52 926.93 1680.99 含量/% 20.23 22.08 2.04 0.51 55.14 100.00 煤气和鼓
32、风体积比为 煤气密度 每吨生铁的煤气质量 三、煤气中水量计算 还原生成的 矿石带入的结晶水 焦炭带入的游离水 四、考虑炉料的机械损失，实际入炉量： 矿石量 焦炭量 因此，机械损失（含炉尘）量为 列物料平衡表2-8，计算物料平衡误差 表2-8 物料平衡表 物料输入 物料支出 项目 数量（kg） 项目 数量（kg） 矿石 1829.33 生铁 1000 焦炭 421.12 炉渣 515.92 煤粉 110 煤气 2299.24 鼓风 1523.75 煤气中的水汽 50.8 - -
33、 炉尘 62.75 总计 3916.34 总计 3928.21 物料平衡误差： 绝对误差=∣3915.34-3928.21∣=12.86kg 相对误差=12.87/3915.34=0.32% 2.4 热平衡计算 2.4.1工艺热收入 1、氧化成CO的碳量则为 碳素氧化热 由还原反应生成的CO2为340.07m3，相当于氧化生成CO2的碳量是 碳素氧化热为 2、鼓风带入的热量 查表可知1100℃时，干空气比焓375.1kcal/m3，水蒸气比焓457.6kcal/m3。每吨生铁的风量为1190.51m3,因而鼓风带入的物理热为： 3
34、氢氧化热及CH4生成热 氢参加还原生成的水量为H2Or=21.75kg，生成甲烷的耗碳是，这两部分热量为 4、因采用冷矿，炉料带入物理热可忽略不计 以上各项总热收入为 2.4.2 工艺热支出 1、氧化物分解耗热 （1）铁氧化物分解耗热 烧结矿中以硅酸铁形态存在的FeO量为 以Fe3O4形态存在的FeO量则为 以Fe3O4形态存在的Fe2O3量为 因此，矿石带入的Fe3O4量为 矿石带入的赤铁矿量为 燃料带入的FeO量为 进入渣的FeO量3.65kg 需分解的硅酸铁中FeO总量为 因此，铁氧化分解耗热 （2）其他氧化物
35、分解耗热 氧化物分解耗热总量 2、碳酸盐分加热 生矿中二氧化碳的量 其中，以CaCO3形态存在则为 以MgCO3形态存在的则为 则以MgCO3形态存在的量为0kg 碳酸盐分加热 3、脱硫耗热 4、水分分解耗热 5、游离水蒸发耗热 6、铁水带走热量（取铁水比焓280kcal/kg） 7、喷吹煤粉分解耗热（无烟煤分解耗热250kcal/kg） 8、炉渣带走热量（取炉渣比焓420kcal/kg） 9、煤气带走热量 高炉煤气是
36、高炉炼铁的副产品，煤气成分以N2、C02和C0为主，其特点是含尘量大、不易着火、燃烧不稳定、热值低，一般为3 000～3 800 kJ／m3，产出波动大，尤其是高炉休风或发生待料的时候。高炉煤气的主要用户是高炉热风炉、焦炉、电站锅炉以及燃用高焦混合煤气的轧钢加热炉等。由于高炉煤气的热值较低，一般企业在煤气平衡不好时首先选择放散高炉煤气，因此高炉煤气放散率一般作为衡量一个企业煤气平衡措施和水平的标志。 当炉顶温度200℃时，查表2-9可知各气体组分的比焓是（kJ/m3）。 表2-9 各气体组分比焓 CO2 CO H2 CH4 N2 H2O 85.4 62.7 62.2
37、 87.4 62.6 72.8 干煤气带走的热量(煤气比66.51kcal/m³，其平均热熔为0.3325kcal/(m³.℃)) 煤气中的水蒸气带走的热量（还原生成的水量27.07m3，水蒸气100℃时的比焓为36kcal/kg） 炉尘带走的热量为 因此，煤气带走的热量为 10、工艺热损失 热支出9项总和为 高炉热损失 热损失所占比例：122753.6/10166013=1.21% 2.4.3 热平衡表 计算热平衡指标 表2-10 热平衡表 热收入 热支出 项目 Kcal kJ 百分比
38、 项目 Kcal kJ 百分比 碳素氧化热 1901485.2 7948208.14 78.18 氧化物分解热 1604978.8 6708894.76 66.52 鼓风物理热 448082.67 1872984.87 18.42 脱硫耗热 7541.1 31521.8 0.31 氢氧化热 76238.56 318677.17 3.13 碳酸盐分加热 0 0 0 炉料物理热 0 0 0 水分分解热 50250.08 210045.31 2.08 游离水蒸发热 11076.87 46301.31 0.4
39、6 喷吹分解热 27500 114950 1.14 铁水带走热量 280000 1170400 11.6 炉渣带走热 216686.41 905749.15 8.96 煤气带走热 118656.46 473407.41 4.69 热损失 29366.89 122753.6 1.22 总计 2432040.5 10087500.40 100.00 总计 2432040.5 10087500.42 100.00 高炉有效热量利用系数 高炉碳素热能利用系数
40、 第3章 高炉炼铁车间设计 3.1 生铁产量的确定 本设计任务书上的生铁产量为年产200万吨。 3.2 高炉炼铁车间总容积的确定 高炉炼铁车间日产量（t），即： 确定工作日： 日产量 3.3 高炉座数的确定 随着近年来管理水平的提高，新建的钢铁厂高炉的数目通常只有2～3座。本车间设计的高炉数目为2座。 则 （1）每座高炉日产 （2）根据高炉炼铁车间日产量和高炉有效利用系数（）计算每座高炉有效容积： ，取1100m³。 第4章 高炉本体设计 高炉本体设计主要是高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备的设计以及高
41、炉炉型设计等。要进行高炉本体设计首先要进行高炉炉衬的设计。一般规定高炉有效容积大于650，小于4000立方米的称为大型高炉，有效高度与炉腰直径比有关。由有效容积1100m³确定参数，所以高径比在2.65-2.85且随着高炉有效容积的增加，高径比在减小取2.85。 4.1 炉型设计 高炉炉型指的是高炉工作空间的内部剖面形状，采用五段式设计—炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。 4.1.1炉缸高度 选取，一昼夜出铁次数取为10，则渣口高度 ，取2.0m 。 取风口、渣口中心线的高度差安装风口的结构尺寸， 则炉缸高炉为 风口数目，取n=20。 4.1.2炉缸直径 冶炼强度， 取燃
42、烧强度，则炉缸直径为 取7.5m 校核 合理 4.1.3死铁层厚度 选取 4.1.4炉腰直径、炉腹角、炉腹高度 选取D/d=1.13，则D=1.13×7.5=8.51（m），取8.50（m） 选取α=80.50°，则炉腹高度 ，取3m 校核α 则α=80.54° 4.1.5炉喉直径、炉喉高度 选取,则 选取 4.1.6炉身角、炉身高度、炉腰高度 选取β=84°，则 校核β 选取 求得 4.1.7校核炉容 炉缸体积 炉腹体积 炉腰体积 炉身体积 炉喉体积 高炉总体积 误差：
43、 炉型设计合理，均与现存高炉的尺寸范围相符合。 4.2 炉衬设计 4.2.1 炉底和炉缸 炉底、炉缸在耐火材料上的选择有不同的方案，典型的结构有两大类：全炭砖炉缸侧壁和综合炉底结合的结构（简称全炭转结构），综合炉缸侧壁和综合炉底结合的结构（简称陶瓷杯结构）。本设计采用全炭转结构，主要耐火材料是碳质-微孔大块炭砖、半石墨化大块炭砖、石墨砖（炉底最底下1-2层）。 4.2.2 炉腹 炉腹的工作条件恶劣，在高炉开始工作不久后耐火材料就被侵蚀，该部分主要是靠衬砖表面形成的渣皮进行工作。所以，在炉腹部分要维持一代炉龄寿命采取的主要措施是靠加强冷却。所以本设计炉腹采用高铝砖，周围采用镶砖冷却
44、壁。 4.2.3 炉腰和炉身下部 从炉腹到炉身下部的炉衬受到的破坏有机械冲刷作用、渗透作用、化学侵蚀作用、热震作用。 本设计采用的是砖壁合一的薄壁炉衬。砖壁合一的薄壁内衬结构主要包括两种布置形式。第一种为全铸铁冷却壁形式，第二种为铸铁和铜冷却壁二者混合形式。本设计采用第二种形式即铸铁冷却壁和铜冷却壁混合形式，在炉腹、炉腰及炉身下部这三个部位均采用铜冷却壁。 4.2.4 炉身上部和炉喉 炉身上部温度较低，主要所受破坏煤气流冲刷与炉料摩擦。本设计炉身上部以高铝砖砌筑，炉身上部没有设内衬，由冷却壁维持正常工作。 炉喉所受的破坏作用更多，例如煤气流的冲刷作用、固体炉料的摩擦作用、装料时温度
45、急剧波动的热震破坏作用，甚至受到炉料的直接撞击作用。所以本设计采用炉喉钢砖为炉喉衬板。 4.3炉衬砌筑 不定形耐火材料：根据风口铁口的具体尺寸再做选择和调整。 砖型和砖数：用G-1直型砖与G-3或G-5楔形砖配合使用，或用G-2直型砖与G-4或G-6楔形砖配合使用。 4.4基座与基墩 把高炉全部荷载均匀地传给地基，高炉基础下沉会引起高炉钢结构变形，管路破裂。且钢筋混凝土700℃时失去强度。当没有耐热混凝土基墩和炉底冷却设备，炉底破损到一定程度后，会引起基础破坏。本设计采用水冷炉底及耐热基墩。 基墩的作用是隔热和调节铁口标高。基墩用耐热混凝土做成。基墩的形状为圆柱体，直径尺寸与炉
46、底相适应，并要求高度一般为2.5-3.0m，本设计为3.0m。钢环与炉壳之间留150mm空隙，内填充碳素材料。基墩与基础之间留有10mm的水平温度缝，其间填充石英砂，以抵抗形变损害。 地表面积： 其中：安全系数K=0.96，地基土质承载能力S=25t/㎡ 总载荷取 P=6×V=7380t 本设计基座选用正八边形，其对角线长为40m。 4.5 高炉冷却系统 4.5.1冷却设备的作用 长期在高温下工作的高炉炉衬，必须经过冷却才能使其寿命延长，从而延长高炉的寿命，因此，高炉有一系列的冷却设备来保证高炉安全平稳运行，这些冷却设备的主要作用有以下四点： 1.连续不间断地降低耐火砖衬的温度。
47、 2.冷却炉衬表面从而使炉渣在炉衬表面冷却凝结从而在炉衬表面形成保护性渣皮。 3.冷却炉壳和相关金属构件，防止其被高温破坏。 4.支撑高炉内衬。 4.5.2 冷却介质 本设计采用水冷的方式，因为水可以凭借其最大的比热容带走大量的热，而且水的价格便宜，运输方便，有利于降低生产成本。 4.5.3 冷却系统选择 高炉冷却系统主要有汽化冷却、开式工业水循环冷却、软（纯）水密闭循环冷却三种系统。本设计采用软（纯）水密闭循环冷却系统，此系统有以下优点： 1.工作性能不仅可靠而且稳定； 2.具有良好的冷却效果，可延长高炉寿命； 3.节水、节能。 4.5.4 各部位的冷却设备选择与设计
48、 炉底侧面和炉缸 本设计中炉底和炉缸部位采用光面冷却壁。风口冷却壁尺寸大小要考虑到制造与安装的方便，冷却壁宽度一般为700~1500mm，厚度80~120mm。高度视炉壳折点而定，一般小于3000mm。因此采用光面冷却壁。 炉腹、炉腰 这两个地方均采用镶砖冷却壁。冷却壁紧靠炉衬。炉腹采用不带凸台的镶砖冷却壁，厚度为250~350，高度小于3000（炉腹取1600，炉腰取2000） 炉身 本设计炉身采用板壁结合冷却结构形式。可以取消最上层的支梁水箱，减少了炉壳开孔。 炉顶采用喷水冷却 。 4.5.5冷却设备的工作制度 一、水的消耗量：先计算出炉体的热负荷。炉体总热负荷计算经验公式
49、如下： Q — 炉体热负荷，106kJ/h； n— 高炉风口数，个； Vu— 高炉有效容积，m3。 炉体总热负荷与总冷却水用量关系如下： Q — 炉体热负荷，kJ/h； M — 炉体总的冷却水用量，t/h； C — 冷却水比热，kJ/(kg ·℃) to，t—冷却水进、出水温度，℃。 本设计要求：冷却水进水温度<33℃，出水温度在50℃～60℃之间，冷却水的比热为4.18 kJ/(kg ·℃)。 M = = =118.90t /h 本设计高炉总的冷却水用量为118.90 t/h 。 二、高炉供水水压的确定 对炉体的供水压力有着
50、严格的要求，对于选择不同部位的水压本设计参考了表4-1。 表4-1 部分高炉炉体供水压力 炉容/m³ 300 620 >1000 主管及风口/Mpa 0.25~0.30 0.30~0.35 0.35~0.40 炉体上部/Mpa 0.10~0.14 0.14~0.16 0.15~0.18 炉体中部/Mpa 0.15~0.20 0.20~0.25 0.20~0.25 本设计炉容1100m³，根据表4-1选取给水压力：供水主管0.36Mpa，炉体中部0.24Mpa，炉体上部0.17Mpa。 4.6 高炉钢结构 高炉基础主要作用是承受载荷，其承受的
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