第3章　高炉本体设计（1）.ppt

3高炉本体设计,,概念高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型。,3.1高炉炉型,3.1.1炉型的发展过程,1.无型阶段2.大腰阶段炉腰尺寸过大的炉型。炉缸和炉喉直径小，有效高度低，而炉腰直径很大。3.近代高炉,3.1.2五段式高炉炉型,Hu有效高度；h0死铁层厚度；h1炉缸高度；h2炉腹高度；h3炉腰高度；h4炉身高度；h5炉喉高度；hf风口高度；hz渣口高度；d炉缸直径；D炉腰直径；d1炉喉直径；α炉腹角；β炉身角；,图3－1五段式高炉内型图,1.高炉有效容积和有效高度,1）有效高度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），对于无钟炉顶为旋转溜槽最低位置的下缘到铁口中心线之间的距离。,2）高炉有效容积在有效高度范围内，炉型所包括的容积称为高炉有效容积（Vu）。,Hu/D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，其比值的范围是巨型高炉大型高炉中型高炉小型高炉～2.02.5～3.12.9～3.53.7～4.5,高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别设有风口、渣口与铁口。,2.炉缸,（1）炉缸直径炉缸截面燃烧强度指每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的焦炭的数量，一般为1.0～1.25t/m2h。,式中I冶炼強度，t/m3d燃燃烧強度，t/m2hVu高炉有效容积，m3d高炉炉缸直径，m,计算得到的炉缸直径再用Vu/A进行校核，不同炉容的Vu/A取值为大型高炉22～28中型高炉15～22小型高炉11～15,（2）渣口高度渣口中心线与铁口中心线间距离。渣口过高，下渣量增加，对铁口的维护不利；渣口过低，易出现渣中带铁事故，从而损坏渣口；大、中型高炉渣口高度多为1.5～1.7m。也可以参照下式计算,式中p日产生铁量，t；b生铁产量波动系数，一般取1.2；N昼夜出铁次数，一般2h出一次铁；r铁铁水密度，7.1t/m3；c渣口以下炉缸容积利用系数，一般取0.55～0.60，炉容大、渣量大时取低值；d炉缸直径，m；,（3）风口高度风口中心线与铁口中心线间距离称为风口高度（hf）。风口高度可参照下式计算,式中渣口高度与风口高度之比，一般取0.5～0.6，渣量大取低值。,（4）风口数目（n）主要取决于炉容大小，与炉缸直径成正比，还与冶炼强度有关。风口数目可以按下式计算,中小型高炉,大型高炉,4000m3左右的巨型高炉,式中d炉缸直径，m,风口数目也可以根据风口中心线在炉缸圆周上的距离进行计算,S取值在1.1～1.6m之间,风口数目一般取偶数。,（5）风口结构尺寸（a）根据经验直接选定，一般0.35～0.5m,（6）炉缸高度,炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。,3.炉腹,（1）炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体积的收缩，稳定下料速度。（2）可使高温煤气流离开炉墙，既不烧坏炉墙又有利于渣皮的稳定。（3）燃烧带产生大量高温煤气，气体体积激烈膨胀，炉腹的存在适应这一变化。,作用,炉腹的结构尺寸是炉腹高度和炉腹角。炉腹高度由下式计算,炉腹角一般为79～83，过大不利于煤气分布并破坏稳定的渣皮保护层，过小则增大对炉料下降的阻力，不利于高炉顺行。,炉身呈正截圆锥形。,4.炉身,（1）适应炉料受热后体积的膨胀，有利于减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。（2）适应煤气流冷却后体积的收缩，保证一定的煤气流速。（3）炉身高度占高炉有效高度的50～60％，保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的进行。,作用,一般取值为81.5～85.5之间。大高炉取小值，中小型高炉取大值。4000～5000m3高炉β角取值为81.5左右，前苏联5580m3高炉β角取值,炉身角,炉身高度,炉腹上部的圆柱形空间为炉腰，是高炉炉型中直径最大的部位。,5.炉腰,（1）炉腰处恰是冶炼的软熔带，透气性变差，炉腰的存在扩大了该部位的横向空间，改善了透气条件。（2）在炉型结构上，起承上启下的作用，使炉腹向炉身的过渡变得平缓，减小死角。,作用,一般取值1～3m，炉容大取上限，设计时可通过调整炉腰高度修定炉容。一般炉腰直径（D）与炉缸直径（d）有一定比例关系，D/d取值大型高炉1.09～1.15中型高炉1.15～1.25小型高炉1.25～1.5,炉腰高度（h3）,作用承接炉料，稳定料面，保证炉料合理分布。炉喉直径与炉腰直径比值d1/D取值在0.64～0.73之间。,炉喉呈圆柱形。,6.炉喉（d1、h5）,铁口中心线到炉底砌砖表面之间的距离称为死铁层厚度。,7.死铁层厚度（h0）,（1）残留的铁水可隔绝铁水和煤气对炉底的冲刷侵蚀，保护炉底；（2）热容量可使炉底温度均匀稳定，消除热应力的影响；（3）稳定渣铁温度。,作用,新设计高炉的死铁层厚度h00.2d。,死铁层厚度,3.1.3炉型设计与计算,（1）设计炉型按照设计尺寸砌筑的炉型；（2）操作炉型指高炉投产后，工作一段时间，炉衬被侵蚀，高炉内型发生变化后的炉型；（3）合理炉型指冶炼效果较好，可以获得优质、低耗、高产和长寿的炉型，具有时间性和相对性。,名词概念,由给定的产量确定炉容，根据建厂的冶炼条件，寻找条件相似，炉容相近，各项生产技术指标较好的合理炉型作为设计的基础。经过几次修订参数和计算，确定较为合理的炉型。目前，设计高炉多采用这种方法。,1.比较法,计算法即经验数据的统计法。计算时可选定某一关系式，算出某一主要尺寸，再根据炉型中各部位尺寸间的关系式作炉型计算，最后校核炉容，修定后确定设计炉型。,2.计算法,大型高炉,适应于我国50～70年代1000～2000m3高炉的基本情况，炉型为瘦长型。,经验公式,中小型高炉,这两个公式基本适应于我国50～60年代中小型高炉状况。,书上表3－5为我国部分高炉炉型尺寸，表3－6为国外部分高炉炉型尺寸，设计高炉时可作参考。,对现代大型高炉和巨型高炉可以用书上16页式3－14～3－23计算，用这些公式计算得到的炉型，体现了近代高炉横向型发展的总趋势。,高炉炉型计算,设计年产制钢生铁280万吨的高炉车间,（1）确定年工作日,日产量,（2）定容积,每座高炉容积,每座高炉日产量,选定高炉座数为2座，利用系数,（3）炉缸尺寸,合理,校核,取,则,燃烧强度,选定冶炼强度,①炉缸直径,渣口高度,取,②炉缸高度,风口高度,取,风口数目,取,风口结构尺寸选取a0.5m,则炉缸高度,（4）死铁层厚度,选取,（5）炉腰直径、炉腹角、炉腹高度,则,取,选取,选取,则,校核,取,（6）炉喉直径、炉喉高度选取,则,取,选取,（7）炉身角、炉身高度、炉腰高度选取,则,取,校核,选取,取,求得,则,校核炉容,炉腹体积,炉缸体积,炉腰体积,炉身体积,炉喉体积,高炉容积,误差,炉型设计合理，符合要求。（9）绘制高炉炉型图,,＜,,图3－22018m3高炉炉型图,