冶金课程的设计炼铁高炉的设计.doc

目录 1.高炉本体设计 1 1.1高炉相关生产数据设计 1 1.1.1 年工作日 2 1.1.2 高炉有效容积 2 1.2高炉内型设计 4 1.2.1 炉缸结构尺寸 6 1.2.2 炉腰结构尺寸 9 1.2.3 炉腹结构尺寸 9 1.2.4 炉喉结构尺寸 10 1.2.5 炉身结构尺寸 11 1.2.6 其余结构尺寸 12 1.2.7 炉容校核 12 1.3高炉内型设计总结 13 1.3.1设计参数汇总 13 1.3.2本炉型设计特点 15 2.高炉耐火炉衬及冷却装置 16 2.1高炉耐火炉衬设计 16 2.1.1 炉衬破损机理 16 2.1.2 高炉用耐火材料 16 2.1.3 高炉炉衬的设计与砌筑 18 2.2高炉冷却设备 21 2.2.1冷却设备的作用 21 2.2.2 冷却介质冷却介质 22 2.2.3 冷却板（又称扁水箱） 22 2.2.4板壁结合冷却结构 22 2.2.5新型冷却壁——铜冷却壁 22 2.2.6 炉身冷却模块技术 22 2.4.7 水冷炉底 23 3.参考文献 24 4.设计总结和感言 25 1.高炉本体设计 高炉是横断面为圆形的圆筒状炼铁竖炉。外部用钢结构做支撑，表面为钢板作的炉壳，壳内砌耐火砖内衬。现代高炉被称为“五段式”高炉，其高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。（“五段式”内型如图一所示。） 高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（现代高炉也辅助性地喷吹煤粉、重油、天然气等燃料代替焦炭）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，与铁分离为两相，后从渣口排出（有的从铁口与铁液一同排出）。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。 高炉冶炼的主要产品是生铁，另外还有副产高炉渣和高炉煤气。高炉炼铁具有技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点。目前这种方法生产的铁已占世界铁总产量的绝大部分。 1.1高炉相关生产数据设计 在本次设计中，需要设计和计算的高炉相关生产数据，主要包括：高炉日产量（P）、高炉有效容积利用系数（）和高炉有效容积（）。 1.1.1 年工作日 高炉的一代寿命为20年，其中20年内有一次大修需60天，每年有一次小修，每次需2天，则 年工作日为：（365×20-60-2×20）÷20=360 天 本设计给定高炉年产量235万吨，故高炉炼铁车间日产量（P） 1.1.2 高炉有效容积 高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离称为高炉有效高度（Hu）；对于无钟炉顶，高炉有效高度为旋转溜槽最低位置的下缘到铁口中心线之间的距离。在有效高度的范围内，炉型所包括的容积为高炉有效容积（Vu）。而从铁口中心线到炉顶法兰间的距离为高炉全高。 高炉的有效高度对高炉内煤气与炉料之间的传热、传质过程有很大的影响。在相同炉容和冶炼温度条件下，增大有效高度炉料与煤气流接触的机会增多，有利于改善传热、传质过程，降低燃料的消耗；但过分增加有效高度料柱对煤气的阻力增大，容易形成料供对炉料下降不利，甚至破坏高炉顺行。 有效高度与炉腰直径的比值（Hu/D）是表示高炉“矮胖”或“细长”的一个重要设计指标。不同炉型的高炉高径比范围见表1 表1 高炉的有效高度与炉腰直径的比值 巨型高炉 大型高炉 中型高炉 小型高炉 约2.0 2.5～3.1 2.9～3.5 3.7～4.5 可见，随着高炉有效容积的增加，Hu/D的值在逐渐降低。 我国曾对炉容做过系列设计，并习惯性规定Vu≤100为小型高炉，Vu=255～620为中型高炉，Vu600为大型高炉（现在把小于1000的高炉统称为小型高炉）。把高炉分为大、中、小型是因为在设计炉型时，每种类型的高炉对于某些参数的选取有共同之处。近代Vu4000的高炉称为巨型高炉，其设计参数的选取与一般大型高炉也有差别 如表2所示，不同炉容级别高炉各项生产指标各有变化。 表2 设计年平均利用系数、燃料比和焦比 炉容级别/m3 1000 2000 3000 4000 5000 设计年平均利用系数t·(m3·d)-1 2.0~2.4 2.0~2.35 2.0~2.3 2.0~2.3 2.0~2.25 设计年平均燃料比Kg·t-1 ≤520 ≤515 ≤510 ≤505 ≤500 设计年平均焦比Kg·t-1 ≤360 ≤340 ≤330 ≤310 ≤310 本设计中，设计任务书给定：焦比（K）为460kg，煤比（K’）为120kg，煤粉置换比0.75。所以，高炉的 综合焦比 有效容积利用系