高炉本体设计
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第3章高炉本体设计
炉腹高度由下式计算 ：
h2
D 2
d
• tg
炉腹角一般为79º～83º，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。
4. 炉身： 炉身呈正截圆锥形。
作用：
（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。
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
hf hz
d1
β D
α 风口中心线
渣口中心线 d
铁口中心线
图3－1 五段式高炉内型图
h0 h1 h2 h3
h4
h5
Hu
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。
铁口中心线到炉底砌砖表面之间的 距离称为死铁层厚度。
作用：
（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。
死铁层厚度： 新设计高炉的死铁层厚度h0=0.2d。
3.1.3 炉型设计与计算
名词概念：
（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；
Vu'
P
V
4035 2018(m3 ) 2.0
（3）炉缸尺寸： ①炉缸直径：
选定冶炼强度：
I
0.9 5
毕业设计 高炉本体设计
内蒙古科技大学毕业设计说明书.内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：包头地区原料条件下1500m3高炉本体设计学生姓名：学号：专业：冶金工程班级：冶金09-1指导教师：摘要高炉炼铁是获得生铁的主要手段，高炉是炼铁的主要设备，高炉本体设计是炼铁厂设计的基础。
本着优质、高产、低耗和对环境污染小的方针，长寿与高效是高炉设计与生产所追求的目标。
本设计说明书进行的详细的设计及计算，同时结合国内外一些大型高炉的先进生产操作经验及相关的数据。
力求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。
本设计为1500m3高炉本体设计，所设计的炼铁高炉采用的高径比为2.78，高炉的有效利用系数为2.3t/(m3٠d)。
车间采用岛式布置，出铁场采用圆形出铁场。
其炉底和炉缸采用的先进的“陶瓷杯”技术来砌筑，从而达到了隔热保温、减少热损、保护炭砖的目的。
炉腹部位用耐火度较高的铝碳转，炉腰和炉身下部用抗渣和防震较好的碳化硅砖，而炉身上部和炉喉用抗刷和抗侵蚀较好的高铝砖。
高炉冷却方法采用了炉壳喷水冷却，和板壁结合的方式达到冷却效果，其中板壁结合中用到的冷却壁有光面冷却壁、第三代和第四代冷却壁。
合适的钢结构和高炉基础设计保证了高炉的正常冶炼。
关键词高炉；炉衬；冷却系统；钢结构AbstractBlast furnace iron making is the main means for pig iron, the main equipment of iron making is blast furnace, blast furnace design of ontology is the foundation of the iron mill design. In line with high quality, high yield, low consumption and pollution to the environment policy of small, long life and high efficiency is the goal of the design and production of the blast furnace. This design manual for detailed design and calculation, at the same time, combined with some large blast furnace at home and abroad advanced production operation experience and related data. Strive to design blast furnace of high mechanization, automation and large. In order to achieve the best production efficiency.This design for 1500 m3 blast furnace body design, The design of the blast furnace high aspect ratio of 2.78,the effective utilization of blast furnace coefficient of 2.3t/(m3٠d).Workshop uses the island type layout cast house using circular cast house Blast furnace bottom and hearth uses advanced technology to building "ceramic cup", so as to achieve the heat insulation heat preservation, reduce heat loss and protect the carbon brick. Furnace belly with high refractoriness of aluminum carbon, bosh and furnace body with good slag resistance and shock-proof carborundum brick, The furnace body and brush with resistance and erosion resistance furnace throat good high alumina brick.Blast furnace cooling method USES a furnace shell water spray cooling, cooling effect and partition way, combined with the wooden partition used in cooling stave cooling wall has smooth surface, the third and fourth generation of cooling stave.Appropriate steel structure and foundation design guarantees the normal of the blast furnace smelting blast furnace.Key word: blast furnace body;the lining;of blast furnace cooling system;steel structure目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章文献综述 (1)1.1高炉炉型概述 (1)1.1.1高炉炉型的发展 (1)1.1.2高炉炉龄及其影响因素 (2)1.2高炉炉衬的发展 (2)1.2.1高炉各部分耐火材料的选择 (2)1.2.2我国最新对耐火材料的选择 (4)1.3高炉的冷却设备 (4)1.3.1高炉冷却的必要性 (4)1.3.2高炉冷却的目的 (5)1.3.3高炉冷却的方式 (5)1.3.4高炉各个冷却方式的发展以及优缺点 (6)1.4高炉钢结构以及高炉基础的概述 (10)1.4.1高炉的钢结构以及影响因素 (10)1.4.2我国高炉钢结构设计的基本现状 (11)1.4.3我国在高炉钢结构设计上的差距 (12)1.4.4高炉基础的概述 (13)1.5高炉设计方案 (15)第二章炼铁工艺计算 (17)2.1原料成分及参数选择 (17)2.1.1原料成分 (17)2.1.2参数选择 (18)2.2原料成分的整理计算 (19)2.2.1矿石成分补齐计算 (19)2.2.2矿石成分的平衡计算 (20)2.2.3燃料成分的整理计算 (22)2.3配料计算 (23)2.3.1吨铁矿石用量 (23)2.3.2生铁成分计算 (23)2.3.3熔剂用量计算 (24)2.3.4炉料及炉渣成分计算 (24)2.4物料平衡计算 (25)2.5热平衡计算 (29)2.5.1热收入 (29)2.5.2热支出 (30)2.6高温区热平衡计算 (34)2.6.1高温区热收入 (34)2.6.2高温区热支出 (34)2.7炼铁焦比的计算 (36)第三章高炉炉型设计 (38)3.1炉型的计算 (38)3.1.1铁口 (38)3.1.2渣口 (39)3.1.3风口 (39)3.1.4日产铁量的计算 (40)3.1.5炉缸尺寸计算 (40)3.1.6死铁层厚度 (41)3.1.7炉腰直径、炉腹角、炉腹高度的计算 (41)3.1.8炉喉直径、炉喉高度、炉身高度、炉腰高度 (41)3.2炉容的校核 (42)3.3出铁场布置 (42)第四章高炉炉衬设计 (44)4.1各部位砖衬的选择 (44)4.1.1炉底、炉缸部位的选择 (44)4.1.2炉腹部位的选择 (44)4.1.3炉身中下部及炉腰部位的选择 (44)4.1.4炉身上部及炉喉部位的选择 (45)4.2各部位砖量计算 (45)4.2.1炉底、炉缸的砌筑 (46)4.2.2炉腹的砌筑 (46)4.2.3炉腰的砌筑 (47)4.2.4炉身部位的砌筑 (48)第五章高炉冷却系统设计 (52)5.1高炉冷却设备 (52)5.1.1高炉冷却目的及方法 (52)5.1.2冷却设备 (52)5.2冷却器的工作机制 (53)5.3合理的冷却结构 (54)5.4高炉冷却系统的维护 (57)第六章高炉钢结构及基础 (60)6.1高炉钢结构 (60)6.1.1高炉本体钢结构 (60)6.1.2炉壳 (61)6.1.3炉体平台 (61)6.1.4炉体框架 (61)6.1.5热风围管 (62)6.2高炉基础 (62)参考文献 (63)致谢 (65)第一章文献综述1.1高炉炉型概述1.1.1高炉炉型的发展高炉是一种竖炉型的冶炼炉，它由炉体内耐火材料砌成的工作空间、炉体设备、炉体冷却设备、炉体钢结构等组成。
第三章高炉本体设计3
5.
负荷称为冷却强度。
第三章高炉本体设计3
•热负荷：
•式中： Q ——热负荷，kJ/h；
•
M——冷却水消耗量，t/h；
•
c——水的比热容，kJ/(kg•℃)；
•
t——冷却水出水温度，℃；
•
t0——冷却水进水温度，℃。
第三章高炉本体设计3
• 通过提高冷却水温度差，可以 降低冷却水消耗量。 •提高冷却水温度差的方法： •①降低流速； •②增加冷却设备串联个数。
六. 炉身冷却模块技术
•1. 结构： • 炉身冷却模块是指将厚壁（14～16mm） 把手型无缝钢管作为冷却元件直接焊接在炉 壳上，在炉壳及钢管间浇注耐热混凝土，混 凝土层高出水管110～130ｍｍ，构成大型预 制冷却模块。
• 简单地说就是由炉壳——厚壁钢管— —耐热混凝土构成的大型冷却模块组成。
• 唐钢炉身冷却模块结构示意图：
第三章高炉本体设计3
3.3.6 高炉冷却系统
•高炉冷却系统方式： • 汽化冷却 • 开式工业水循环冷却系统 • 软（纯）水密闭循环冷却系统
第三章高炉本体设计3
•一. 高炉汽化冷却 •1. 概念： • 高炉汽化冷却是把接近饱和温度的 软化水送入冷却设备内，热水在冷却设 备中吸热汽化并排出，从而达到冷却设 备的目的。 • 分为自然循环汽化冷却和强制循环 汽化冷却两种。
第三章高炉本体设计3
•3. 冷却壁的优点： •①冷却壁安装在炉壳内部，密封性好； •②冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。 •4. 缺点： • 消费金属多、笨重、冷却壁损坏后 不能更换。
第三章高炉本体设计3
三. 冷却板（又称扁水箱）
• 冷却板厚度 70～110mm，内部铸有 φ44.5×6mm无缝钢管。 •1. 冷却部位： • 用在炉腰和炉身部位。
高炉本体毕业设计完整版
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目：内蒙古包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计学生姓名：张瑜学号：1176803442专业：冶金工程班级：4班指导教师：宋萍包头地区条件下2500m³高炉炉体系统设计摘要高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日益成熟，是当今主要的炼铁方式，随着炼铁技术的不断发展，高炉一代炉役寿命的不断提高，长寿高炉技术应用越来越广泛。
它是降低炼铁成本，提高钢铁企业经济效益的重要手段。
在大型高炉设计中，通过优化炉型、采用合理炉缸内衬结构、铜冷却壁、软水密闭循环冷却系统、薄壁内衬等技术为高炉长寿创造条件，提出了长寿高炉的基本设计思想。
为了适应这一发展趋势，.在本次长寿高炉设计中，对高炉合理内型、合理内衬结构和不同部位耐火材料的选择、冷却方式和冷却系统(包括冷却器的结构、材质与水质等)及其它有关方面作了综合考虑。
关键词：高炉长寿高炉内衬炉体冷却Design of Long Life BFABSTRACTHas a long history of BF ironmaking, is the main way of ironmaking，BF campaign life is continuously increased as unceasing development of iron making technology.It is being used more and more abroad. The long campaign technologies of blast furnace is one of the most important measures which reduce the iron making production cost and improve the economic profits of Iron and Steel Company. In the design of large BF，the technologies like optimized BF profile，reasonable hearth lining，copper stave，soft water closed circulating cooling system and thin-walled lining etc. were applied to prolong BF campaign life. The basic concept of designing long campaign blast furnace was put forward.In order to adapt to the trend，during designing long campaign blast furnace，the rational; furnace profile，rational furnace lining structure and selection of different refractories for various areas，cooling method and system (including cooler structure and material，cooling water and so on) and concerned aspects must be comprehensively considered.Key Words：Blast furnace life .Blast furnace lining. Furnace cooling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章文献综述 01.1我国高炉炼铁发展现状 01.2高炉概述 (2)1.2.1高炉本体概括 01.2.2高炉冶炼用的原料 (1)1.2.3高炉本体及附属设备 (1)1.2.4高炉炉型的发展现状 (2)1.3高炉炉底、炉缸对高炉长寿的影响 (3)1.3.1高炉长寿概述 (3)1.3.2 炉缸、炉底侵蚀的特征及原因 (3)1.3.3 炉腹、炉腰侵蚀的原因 (4)1.3.4 减少炉缸炉底侵蚀措施 (4)1.3.5 减少炉腹炉身侵蚀措施 (5)1.3.6陶瓷杯与热压小炭块的比较 (6)1.4高炉冷却设备对高炉长寿的影响 (6)1. 4. 1高炉冷却 (6)第二章高炉物料平衡计算 (9)2.1.原料条件 (10)2.2 矿石成分的补齐计算 (13)2.2.1烧结矿中成分的补齐计算 (13)2.2.2 球团矿中成分的补齐计算 (13)2.2.3 生矿成分的补齐计算 (14)2.3 矿石成分的平衡计算 (15)2.3.1 烧结矿平衡计算 (15)2.3.2 球团矿平衡计算 (16)2.3.3 生矿平衡计算 (17)2.4 配料计算 (18)2.4.2 使用熔剂时的配料计算 (19)2.5物料平衡计算 (23)2.5.1 鼓风量的计算 (23)2.5.2 煤气组分及煤气量的计算 (24)2.5.3煤气中水量计算 (26)2.5.4考虑炉料的机械损失后的实际入炉量 (26)2.6 高炉热平横计算 (27)2.6.1全炉热平衡计算(第二种) (27)2.6.2 高温区热平衡 (31)2.7 炼铁焦比计算 (33)第三章2500m3高炉炉体设计 (36)3.1 高炉内型设计 (36)3.1.1炉形设计 (37)3.1.2炉容校核，高径比校核Hu/D及h4/Hu (39)3.2高炉耐火材料 (41)3.2.1 高炉各部位耐火材料的选择 (41)3.3 高炉炉体设备设计 (42)3.3.1 炉体冷却设备设计 (42)3.3.1.1 高炉炉底及炉缸 (42)3.3.1.2 炉腹至炉身中下部 (42)3.3.1.3 炉身中上部 (43)3.3.2高炉冷却水设计 (45)3.3.3风口、铁口及炉底冷却设备的设计 (48)3.3.3.1风口设计 (48)3.3.3.3 炉底冷却设备 (50)3.4 炉壳设计 (50)3.5 高炉附属设备 (53)参考文献 (58)附表 (59)致谢 (67)第一章文献综述1.1我国高炉炼铁发展现状在经济发展的“新常态”下，钢铁行业正处于适应新常态之中转型升级、提质增效的重要阶段，技术创新对产业发展的支撑和引领作用日益突出。
高炉本体设计
高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目录前言 (3)摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章高炉炼铁综合计算 .. (5)1.1 原始条件 (5)1.2 工艺计算 (8)1.2.1 配料计算 (8)1.2.2 物料平衡 (13)1.2.3 热平衡计算 (19)1.2.3.2 热平衡表 (24)m的高炉本体设计 (26)第二章有效容积127532.1 技术经济指标确定 (26)2.2 高炉内型尺寸计算 (26)2.2 炉衬材质及厚度 (29)2.2.1炉底衬砖的设计 (29)2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 (30)2.2.3炉身上部和炉喉砌筑 (30)2.3高炉冷却 (30)2.3.1冷却的目的和意义 (32)2.3.2高炉冷却介质 (32)2.3.3冷却设备 (32)2.4炉体钢结构 (33)2.4.1炉体钢结构 (33)2.4.2炉壳 (34)2.5 高炉基础 (34)结论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
谢辞 . (37)参考文献 (38)前言高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。
其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。
为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。
现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。
第3章-高炉本体设计(2)
用G－3砌环圈需要砖数
ns
2 3.14 230 150 135
97
用G－4砌环圈需要砖数
2 3.14 345 ns 150 125 87
用G－5砌环圈需要砖数
ns
2 3.14 230 150 3.14 345 ns 150 110 54
单独用上述四种楔形砖所砌环圈的内径依次 是4150mm、3450mm、1840mm、1897mm。
（1）比粘土砖有更高的耐火度和荷重软 化点；
（2）由于AL2O3为中性，故抗渣性较好； （3）耐磨性好，加工困难，成本较高。 （4）不足是热稳定性差。
粘土砖和高铝砖的外形质量也非常重 要，对于制品的尺寸允许偏差及外形分级 规定见下表。
粘土砖和高铝砖尺寸允许偏差及外形分级
允许偏差 长度
炉底砖长度 宽度 厚度 炉底砖，不大于
楔形砖和直形砖配合砖数计算：
总砖数：
n D
b
式中：n——总砖数； b——砖大头宽度，mm； D——环圈外径，mm。
楔形砖数：
式中：
D 2a
ns
b
b b1
ns——楔形砖数，砖型确定后，是一常数； a——砖长度，mm；
b——楔形砖大头宽度，mm；
b1——楔形砖小头宽度，mm；
每个环圈使用的楔形砖数ns只与楔形砖两头 宽度和砖长度有关，而与环圈直径无关。
烧成微孔铝炭砖。烧成微孔铝炭砖是指平均孔径不大于 1μm的孔容积占开口气孔总容积的比例(％)不小于70％ 的烧成铝炭砖。烧成微孔铝炭砖，按YB／T113—1997 理化指标分为WLT—1、WLT—2和WLT—3三个等级。
（5）国外炭砖
美国UCAR公司生产的热压小块炭砖，采用热压制砖法 BP工艺(即热模压)成型。把配好的料经过加热混炼，与定 量的糊料一起放到模具内进行模压，通电加热。脱模以后， 焙烧结束。这种热压小块炭砖具省下列特点：优良的高温 性能；热导率高，导电性好；良好的抗碱侵蚀性能：抗热 震性、热冲击性好；低渗透性，孔陈皮小，气孔封闭，吸 水性能极弱；炭砖尺寸小，单块炭砖的温差小。
第三章 高炉本体设计(炉型)1
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：1.10 ～1.15； 中型1.15 ～1.25； 小型高炉1.25～1.5 h3一般取值1～3m，炉容大取上限，设计时可通过调整炉腰高 度修定炉容。
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。
作用：
（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。
高炉内型变化情况表
Hu/D 高炉容积/m3 1000～2000 300～1000 ＜300
20世纪70～80年代
＜2.9 2.9～3.5 ＞3.5
20世纪90年代以后
2.5～2.7 2.7～3.2 ＞3.2
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.1 高炉五段炉型 1）炉型及其意义： 牵涉到高炉冶炼顺行，还与高炉冶炼能量消耗有 关，高炉寿命的长短。 2）五段炉型(尺寸要素是约定俗成) 高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身 和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积， 反映高炉所具备的生产能力。 我国高炉内型尺寸的表示方法(P76) 五段炉型是适应炉料变化，T↑―V↑，T煤气↓― V↓
3 高炉本体设计
高炉本体包括炉型（形）--工作空间；炉衬（耐火材 料）；冷却；金属结构（炉壳、支柱）；高炉基础。 目前高炉本体发展方向
1）炉型向大型横向发展
2）炉衬由单一陶瓷质向陶瓷质和碳质耐火材料综
合结构发展
3）高炉冷却设备不断改进，贯流式风口，软水密 闭循环广泛使用
1一炉底耐火材料： 2一炉壳； 3一炉内砖衬生产后的侵 蚀线； 4一炉喉钢砖， 5一炉顶封盖； 6一炉体砖衬； 7一带凸台镶砖冷却壁； 8一镶砖冷却壁； 9一炉底碳砖； 10一炉底水冷管； 11一光面冷却壁
包头地区1500m3高炉本体结构设计毕业设计论文
包头地区1500m3高炉本体结构设计毕业设计论文第一章文献综述绪论高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉衬、冷却设备以及高炉炉型设汁等。
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在欧洲高炉的发展过程中，有两的规模，高炉炉型设计是高炉本体设计的基础。
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选型的依据。
1.1高炉发展史两种基本炉型相互竞争，一种是矮炉腹型高炉，和一种是高陡面炉腹型高炉。
1750年，英国的工业革命开始了。
在燃烧上用焦炭代替木炭，这种转变使炼铁业突破了束缚，不再为木炭的短缺而陷入困境。
因为不仅民用燃烧需要大量木料，而且为了提高农业产量也在大量砍伐森林。
因此，对于人口密度高的国家，要靠木炭来增加铁的产量是不易的。
到18世纪末，煤和蒸汽机已使英国的炼铁业彻底改革，铁的年产量从公元1720年的2.05×10000吨／年（大多是木炭铁）增加到1806年2.5×100000吨／年（几乎全是焦炭铁）。
估计，每生产一吨焦炭需煤3.3吨左右。
但是，高炉烧焦炭势必增加碳含量，以致早期的焦炭生铁含碳在1.0％以上，全部成为灰口铁即石墨铁。
高炉的尺寸在18世纪内一直在增大。
从公元1650年约7米，到1794年俄国的涅夫扬斯克高炉已增高到13.5米。
因为焦炭的强度大，足以承担加入的炉料的重量。
大多数的炼炉采用炉缸、炉腹和炉身三部分按比例构成。
19世纪末，平滑的炉衬公认为标准的炉衬，这基本上已经是现在的炉型。
炉底直径约10米，炉高约30米。
全部高炉都设有两只以上的风嘴。
另一个巨大的进步就是采用热风。
20世纪后，现代钢铁业就蓬勃发展起来。
1.2高炉炉型及展过程高炉是竖炉，高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型。
高炉冶炼的质是上升的煤气流和下降的炉料之间进行传热传质的过程，因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空问。
高炉本体设计高炉冷却设备
高炉本体设计与高炉冷却设备摘要高炉是钢铁工业中的重要设备，其本体设计和冷却设备对于高炉的运行稳定性和效率起着关键作用。
本文将探讨高炉本体设计和冷却设备的重要性，并介绍一些常见的冷却设备类型和设计原则。
1. 引言高炉是钢铁工业中常用的冶炼设备，其用途是将铁矿石还原为铁水。
高炉的本体设计和冷却设备的设计直接影响着高炉的冶炼效率和维护成本。
一个合理的高炉本体设计和有效的冷却设备可以提高高炉的产能、延长高炉的使用寿命，并降低能耗和维护成本。
2. 高炉本体设计高炉的本体设计涉及高炉炉体结构、炉缸布置、炉壳结构等方面。
一个优秀的高炉本体设计应具备以下特点：•合理的炉体结构：炉体结构应具备良好的强度和稳定性，能够承受高炉内部和外部的各种力和温度应力。
•有效的物料流动布置：高炉内的物料流动对冶炼效率有着重要影响，因此应合理布置高炉的炉缸，确保物料流动的顺畅和均匀。
•适当的炉膛形状：炉膛形状对高炉的冶炼过程和物料下降速度有着直接的影响，应选择能够提高冶炼效率的炉膛形状。
3. 高炉冷却设备高炉冷却设备用于控制高炉内各部分的温度，以保证高炉的正常运行和冶炼的稳定性。
常见的高炉冷却设备包括：3.1 高炉壁水冷壁高炉壁水冷壁是一种常见的冷却设备，用于冷却高炉腹部和炉缸的侧壁。
其主要原理是通过内部循环的水对高炉壁进行冷却，从而降低高炉壁的温度，保护高炉的结构并延长使用寿命。
3.2 高炉鼻部冷却设备高炉鼻部冷却设备位于高炉顶部，用于冷却高炉鼻部的砖层。
高炉鼻部冷却设备通常包括风口和水冷设备，通过引入冷却空气和内部循环的水来降低高炉鼻部的温度。
3.3 高炉底冷却设备高炉底冷却设备用于冷却高炉底部的铁口和渣口。
其主要作用是通过循环的水冷却高炉底部的冷却装置，以防止高温液态金属和渣水腐蚀设备并降低高炉底部的温度。
4. 高炉本体设计与冷却设备的关系高炉本体设计与冷却设备的选择和布置密切相关。
一个合理的高炉本体设计可以为冷却设备的布置提供更好的条件，从而提高冷却效果和高炉的安全性。
第三章 高炉本体设计(炉型)1资料
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 高炉本体设计
原始高炉炉型
1-中国；2-德国；3-英国(P75)
近代高炉炉型（1：500）
1-攀钢高炉，V有1000m3，H有/D=3.05；2-本钢高炉，V有2000m3，H有/D=2.68； 3-日本鹿岛，V有5050m3，H有/D=1.95(P75)
3.1.2 炉型尺寸的确定 2）d、h1
①炉缸作用： ②d的确定 J-燃烧强度；J=24～28t/(m2·d) 法一： A J Vu I 1 d 2 J Vu I d 1.13 Vu I 4 J 2 J=1.0～1.20t/(m ·h) 设计时往小取，高炉强化留有余地，J↓→d↑ i ：30 ～ 50 t/(m2·h) I Vu
3 高炉本体设计
高炉本体包括炉型（形）--工作空间；炉衬（耐火材 料）；冷却；金属结构（炉壳、支柱）；高炉基础。 目前高炉本体发展方向
1）炉型向大型横向发展
2）炉衬由单一陶瓷质向陶瓷质和碳质耐火材料综
合结构发展
3）高炉冷却设备不断改进，贯流式风口，软水密 闭循环广泛使用
1一炉底耐火材料： 2一炉壳； 3一炉内砖衬生产后的侵 蚀线； 4一炉喉钢砖， 5一炉顶封盖； 6一炉体砖衬； 7一带凸台镶砖冷却壁； 8一镶砖冷却壁； 9一炉底碳砖； 10一炉底水冷管； 11一光面冷却壁
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.2 炉型尺寸的确定 1）Vu、Hu
内容积：料线到铁口中心线之间的距离。 工作容积：料线到风口中心线之间的距离。 Hu大，可以延长煤气与炉料的接触时间，有利于煤气的热 能和化学能的充分利用；煤气流穿过料柱的阻力大，不利于 高炉顺行。 Hu 过大，可增大煤气流穿过料柱的阻力，不利于高炉顺行。
3.近代高炉
3 高炉本体设计
原始高炉炉型
1-中国；2-德国；3-英国(P75)
近代高炉炉型（1：500）
1-攀钢高炉，V有1000m3，H有/D=3.05；2-本钢高炉，V有2000m3，H有/D=2.68； 3-日本鹿岛，V有5050m3，H有/D=1.95(P75)
3.1.2 炉型尺寸的确定 2）d、h1
①炉缸作用： ②d的确定 J-燃烧强度；J=24～28t/(m2·d) 法一： A J Vu I 1 d 2 J Vu I d 1.13 Vu I 4 J 2 J=1.0～1.20t/(m ·h) 设计时往小取，高炉强化留有余地，J↓→d↑ i ：30 ～ 50 t/(m2·h) I Vu
3 高炉本体设计
高炉本体包括炉型（形）--工作空间；炉衬（耐火材 料）；冷却；金属结构（炉壳、支柱）；高炉基础。 目前高炉本体发展方向
1）炉型向大型横向发展
2）炉衬由单一陶瓷质向陶瓷质和碳质耐火材料综
合结构发展
3）高炉冷却设备不断改进，贯流式风口，软水密 闭循环广泛使用
1一炉底耐火材料： 2一炉壳； 3一炉内砖衬生产后的侵 蚀线； 4一炉喉钢砖， 5一炉顶封盖； 6一炉体砖衬； 7一带凸台镶砖冷却壁； 8一镶砖冷却壁； 9一炉底碳砖； 10一炉底水冷管； 11一光面冷却壁
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.2 炉型尺寸的确定 1）Vu、Hu
内容积：料线到铁口中心线之间的距离。 工作容积：料线到风口中心线之间的距离。 Hu大，可以延长煤气与炉料的接触时间，有利于煤气的热 能和化学能的充分利用；煤气流穿过料柱的阻力大，不利于 高炉顺行。 Hu 过大，可增大煤气流穿过料柱的阻力，不利于高炉顺行。
高炉本体设计高炉冷却设备
汇报人：
,a click to unlimited possibilities
高炉本体设计及高炉冷却设备
CONTENTS
目录
输入目录文本
高炉本体设计
设计优化建议
未来发展趋势
高炉冷却设备
添加章节标题
高炉本体设计
结构特点
炉壳：高炉炉壳由钢板焊接而成，分为炉喉、炉身和炉腰三个部分。
炉衬：高炉炉衬由耐火材料砌筑而成，分为工作层、永久层和填充层。
冷却设备：高炉冷却设备包括冷却壁、风冷管和汽化冷却器等，用于控制炉衬温度和保护炉壳。
风口装置：高炉风口装置包括风口小套、大套和十字测温装置等，用于向炉内鼓入空气和测量炉温。
材质选择
耐火材料：高炉炉衬的主要材料，要求具有高温强度、耐腐蚀性和良好的热稳定性
碳化硅砖：具有高导热率和高电子饱和迁移率，是高炉出铁口用砖的理想材料
新型冷却材料类型：陶瓷、金属基复合材料等
绿色环保理念融入设计
减少能源消耗：采用高效节能技术，降低高炉本体及冷却设备的能源消耗。
降低污染物排放：优化燃烧过程，减少废气、废渣等污染物的排放，提高环保性能。
循环利用资源：对高炉本体及冷却设备产生的废弃物进行回收利用，实现资源循环利用。
智能化控制：采用先进的智能化控制技术，提高设备的运行效率，减少人工干预，降低对环境的影响。
定期对高炉本体和冷却设备进行检查和维修
未来发展趋势
智能化控制技术应用
智能化控制技术概述
高炉冷却设备中的智能化控制技术应用
未来发展趋势及展望
高炉本体设计中的智能化控制技术应用
新型冷却材料研发
研发背景：高炉冷却设备在钢铁生产中的重要性
新型冷却材料特点：高效、耐高温、耐腐蚀等
,a click to unlimited possibilities
高炉本体设计及高炉冷却设备
CONTENTS
目录
输入目录文本
高炉本体设计
设计优化建议
未来发展趋势
高炉冷却设备
添加章节标题
高炉本体设计
结构特点
炉壳：高炉炉壳由钢板焊接而成，分为炉喉、炉身和炉腰三个部分。
炉衬：高炉炉衬由耐火材料砌筑而成，分为工作层、永久层和填充层。
冷却设备：高炉冷却设备包括冷却壁、风冷管和汽化冷却器等，用于控制炉衬温度和保护炉壳。
风口装置：高炉风口装置包括风口小套、大套和十字测温装置等，用于向炉内鼓入空气和测量炉温。
材质选择
耐火材料：高炉炉衬的主要材料，要求具有高温强度、耐腐蚀性和良好的热稳定性
碳化硅砖：具有高导热率和高电子饱和迁移率，是高炉出铁口用砖的理想材料
新型冷却材料类型：陶瓷、金属基复合材料等
绿色环保理念融入设计
减少能源消耗：采用高效节能技术，降低高炉本体及冷却设备的能源消耗。
降低污染物排放：优化燃烧过程，减少废气、废渣等污染物的排放，提高环保性能。
循环利用资源：对高炉本体及冷却设备产生的废弃物进行回收利用，实现资源循环利用。
智能化控制：采用先进的智能化控制技术，提高设备的运行效率，减少人工干预，降低对环境的影响。
定期对高炉本体和冷却设备进行检查和维修
未来发展趋势
智能化控制技术应用
智能化控制技术概述
高炉冷却设备中的智能化控制技术应用
未来发展趋势及展望
高炉本体设计中的智能化控制技术应用
新型冷却材料研发
研发背景：高炉冷却设备在钢铁生产中的重要性
新型冷却材料特点：高效、耐高温、耐腐蚀等
《高炉本体设计》课件
高炉壳体是高炉的外部保护结构，其设计需要考虑承载能力和耐火材料选择等因素。
高炉本体设计流程
1
高炉结构分析
2
通过结构分析，评估高炉本体的承载能
力和稳定性，并确定设计参数。
3
结构优化和方案选择
4
进一步优化高炉本体设计，选择最合适 的方案以实现高炉的高效运行。
设计流程概述
设计高炉本体的流程包括需求分析、结 构分析、设计和方案选择等多个阶段。
高炉本体结构设计
根据结构分析的结果，设计高炉本体的 具体细节和构造方式。
关键技术及应用
壳体结构材料选择
钢铁高炉壳体由特殊耐火材料构 成，能够抵御高温和化学腐蚀。
高炉内部构件设计
高炉内部构件的设计需要考虑耐 磨、耐高温和保护钢铁质量等因 素。
高炉维护与检修
高炉维护和检修是确保高炉长期 稳定运行的关键，需要定期进行。
总结
1 设计的重要性
高炉本体设计对于钢铁生产具有重要意义， 直接关系到工艺效率和产品质量。
பைடு நூலகம்
2 总结与展望
本课件详细介绍了高炉本体设计的内容和流 程，并展望了未来的发展方向。
参考文献
1. 钢铁行业标准化委员会. 高炉本体设计技术规范[M]. 北京：中国标准出版社， 2018。
2. Smith, John. Blast Furnace Design: Principles and Practice[M]. London: Steel Publishing, 2019.
高炉本体设计案例分享
1 国内案例
中国在高炉本体设计领域取得了丰硕成果，例如某钢铁集团的高炉本体设计。
2 国外案例
国外也有很多优秀的高炉本体设计案例，比如日本的某钢铁公司的高炉。
高炉本体设计流程
1
高炉结构分析
2
通过结构分析，评估高炉本体的承载能
力和稳定性，并确定设计参数。
3
结构优化和方案选择
4
进一步优化高炉本体设计，选择最合适 的方案以实现高炉的高效运行。
设计流程概述
设计高炉本体的流程包括需求分析、结 构分析、设计和方案选择等多个阶段。
高炉本体结构设计
根据结构分析的结果，设计高炉本体的 具体细节和构造方式。
关键技术及应用
壳体结构材料选择
钢铁高炉壳体由特殊耐火材料构 成，能够抵御高温和化学腐蚀。
高炉内部构件设计
高炉内部构件的设计需要考虑耐 磨、耐高温和保护钢铁质量等因 素。
高炉维护与检修
高炉维护和检修是确保高炉长期 稳定运行的关键，需要定期进行。
总结
1 设计的重要性
高炉本体设计对于钢铁生产具有重要意义， 直接关系到工艺效率和产品质量。
பைடு நூலகம்
2 总结与展望
本课件详细介绍了高炉本体设计的内容和流 程，并展望了未来的发展方向。
参考文献
1. 钢铁行业标准化委员会. 高炉本体设计技术规范[M]. 北京：中国标准出版社， 2018。
2. Smith, John. Blast Furnace Design: Principles and Practice[M]. London: Steel Publishing, 2019.
高炉本体设计案例分享
1 国内案例
中国在高炉本体设计领域取得了丰硕成果，例如某钢铁集团的高炉本体设计。
2 国外案例
国外也有很多优秀的高炉本体设计案例，比如日本的某钢铁公司的高炉。
教案43 高炉本体设计
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；
——炉腹角；
β——炉身角；
布置作业
1什么是高炉炉型？
2什么是高炉有效容积和有效高度？
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
～2.0 2.5～3.1 2.9～3.5 3.7～4.5
随着高炉有效容积的增加，Hu/D在逐渐降低。表3－1为国内外部分高炉炉型及Hu/D值。
[课堂小结]
3.1.2五段式高炉炉型
1.高炉有效容积和有效高度
有效高度（Hu）：高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离或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称为高炉有效高度（Hu）。
高炉有效容积（Vu）：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——有效高度；
h0——死铁层厚度；
1.高炉有效容积和有效高度
有效高度（Hu）：高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离或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称为高炉有效高度（Hu）。
高炉有效容积（Vu）：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）。
我国曾对炉容做过系列设计，并习惯地规定，Vu≤100m3为小型高炉，Vu=255～620m3为中型高炉，Vu＞620m3为大型高炉，把高炉分为大、中、小型是因为在设计炉型时，每种类型的高炉某些参数的选取有共同之处。近代Vu＞4000m3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。
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；
——炉腹角；
β——炉身角；
布置作业
1什么是高炉炉型？
2什么是高炉有效容积和有效高度？
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
～2.0 2.5～3.1 2.9～3.5 3.7～4.5
随着高炉有效容积的增加，Hu/D在逐渐降低。表3－1为国内外部分高炉炉型及Hu/D值。
[课堂小结]
3.1.2五段式高炉炉型
1.高炉有效容积和有效高度
有效高度（Hu）：高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离或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称为高炉有效高度（Hu）。
高炉有效容积（Vu）：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——有效高度；
h0——死铁层厚度；
1.高炉有效容积和有效高度
有效高度（Hu）：高炉大钟下降位置的下缘到铁口中心线间的距离或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称为高炉有效高度（Hu）。
高炉有效容积（Vu）：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）。
我国曾对炉容做过系列设计，并习惯地规定，Vu≤100m3为小型高炉，Vu=255～620m3为中型高炉，Vu＞620m3为大型高炉，把高炉分为大、中、小型是因为在设计炉型时，每种类型的高炉某些参数的选取有共同之处。近代Vu＞4000m3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。
高炉本体设计及其它
第三章 高炉本体设计3.1 高炉炼铁车间设计 3.1.1 高炉容积的确定本设计任务书上的高炉容积为1700m ³。
3.1.2 高炉炼铁车间总容积的确定计算得到的高炉炼铁车间生铁年产量除以年工作日，即得出高炉炼铁车间日产量（t ），即：年工作日年产量高炉炼铁车间日产量＝根据高炉炼铁车间日产量和高炉有效容积利用系数可以计算出高炉炼铁车间总容积（m 3）：高炉有效容积利用系数日产量高炉炼铁车间总容积＝3.1.3 高炉座数的确定高炉炼铁车间得总容积确定后就可以确定高炉座数和一座高炉的容积。
本设计中，一个车间的高炉容积是相同的，因为这样有利于生产管理和设备管理。
高炉座数要从两方面考虑，一方面从投产、生产效率、管理等方面考虑，数目越少越好；另一方面从铁水供应、高炉煤气供应的角度考虑，则希望数目多些。
确定高炉座数的原则应保证在1座高炉停产时，铁水和煤气的供应不致间断。
过去钢铁联合企业中高炉数目较多，近年来随着管理水平的提高，新建企业一般只有2～3座高炉。
本设计的高炉座数为两座容积相同的高炉。
3.2 高炉炼铁车间平面布置高炉炼铁车间平面布置的合理性，关系到相邻车间和公用设施是否合理，也关系到原料和产品的运输能否正常连续进行，设施的共用性及运输线、管网线的长短，对产品成本及单位产品投资有一定影响。
因此规划车间平面布置时一定要考虑周到。
3.2.1 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则合理的平面布置应符合下列原则：（1）在工艺合理、操作安全、满足生产的条件下，应尽量紧凑，并合理地共用一些设备与建筑物，以求少占土地和缩短运输线、管网线的距离。
（2）有足够的运输能力，保证原料及时入厂和产品（副产品）及时运出。
（3）车间内部铁路、道路布置要畅通。
（4）要考虑扩建的可能性，在可能条件下留一座高炉的位置。
在高炉大修、扩建时施工安装作业及材料设备堆放等不得影响其它高炉正常生产。
3.2.2 高炉炼铁车间平面布置形式高炉炼铁车间平面布置形式根据铁路线的布置可分为以下4种：一列式布置、并列式布置、岛式布置和半岛式布置。
第3章 高炉本体设计5
与上下炉壳连接处，两侧都用角钢加固， 在外侧边缘也用角钢加固，以加强其刚性。
炉腰支圈
四. 支柱座圈
为了使支柱作用于炉基上的力比较 均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型 钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或 整环连接起来 。
3.6 高炉基础
一. 作用： 将高炉全部荷载均匀地传递到地基。
二. 组成： 由埋在地下的基座部分和地面上的基
k ——系数，mm/m；与弦带位置有 关（见下页图），其值见下表。
ห้องสมุดไป่ตู้
高炉各弦带k的取值
炉顶封板与 当 50°＜β＜55° 4.0
炉喉
β＞55°
3.6
高炉炉身
2.0
高炉炉身下弦带
2.2
风口带到炉腹上折点
2.7
炉缸及炉底
3.0
高炉炉体各弦带分界示意图 炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4～1/3.5。
四. 自立式 ——小型高炉多用
1. 特点： 不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受，
并传递到基础上。
2. 优点： 钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。 3. 注意：
设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产 过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备 需要另设支架。
3.5.2 炉 壳
一. 作用：
①固定冷却设备； ②保证高炉砌砖的牢固性； ③承受炉内压力和起到炉体密封作用。 ④有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬 作用（外部喷水冷却时）。
二. 设计时注意的问题：
①炉壳折点和开孔应避开在同一个截面； ②炉缸下部折点应在铁口框以下100mm以上； ③炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于 100mm处； ④炉壳开口处需补焊加强板。
三. 炉壳厚度
可由下式计算：
炉腰支圈
四. 支柱座圈
为了使支柱作用于炉基上的力比较 均匀，在每根支柱下面都有用铸铁或型 钢做成的单片垫板，并且彼此用拉杆或 整环连接起来 。
3.6 高炉基础
一. 作用： 将高炉全部荷载均匀地传递到地基。
二. 组成： 由埋在地下的基座部分和地面上的基
k ——系数，mm/m；与弦带位置有 关（见下页图），其值见下表。
ห้องสมุดไป่ตู้
高炉各弦带k的取值
炉顶封板与 当 50°＜β＜55° 4.0
炉喉
β＞55°
3.6
高炉炉身
2.0
高炉炉身下弦带
2.2
风口带到炉腹上折点
2.7
炉缸及炉底
3.0
高炉炉体各弦带分界示意图 炉身下弦带高度一般不超过炉身高度的1/4～1/3.5。
四. 自立式 ——小型高炉多用
1. 特点： 不设任何支柱，全部荷载均由炉壳承受，
并传递到基础上。
2. 优点： 钢材消耗少，结构简单，炉前宽敞。 3. 注意：
设计时应尽量减少炉壳转折点；高炉生产 过程中应加强炉壳冷却；高炉大修时炉顶设备 需要另设支架。
3.5.2 炉 壳
一. 作用：
①固定冷却设备； ②保证高炉砌砖的牢固性； ③承受炉内压力和起到炉体密封作用。 ④有的要承受炉顶荷载和起到冷却内衬 作用（外部喷水冷却时）。
二. 设计时注意的问题：
①炉壳折点和开孔应避开在同一个截面； ②炉缸下部折点应在铁口框以下100mm以上； ③炉腹折点应在风口大套法兰边缘以上大于 100mm处； ④炉壳开口处需补焊加强板。
三. 炉壳厚度
可由下式计算：
高炉本体设计
2．高炉本体设计2.1高炉内型设计本例为新建年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间的工艺设计。
2.1.1高炉有效容积的确定年产200万吨生铁，炼钢生铁占80%，铸造生铁占20% 200×20%=40万吨，按1吨铸造生铁相当于1.15吨的炼钢生铁 40×1.15=46万吨，200×80%+46=206万吨高炉日产量,设休风率为2% P=()吨51.2879%983652060000%21365=⨯=-⨯p （2）确定高炉设计有效容积Vu=n p =I pk =2.15.0*51.2879=1200m 3选取： 每吨生铁的焦比k=0.5t/t ，冶炼强度I=1.2t/m 3·d2.1．2高炉内型尺寸确定（1）炉缸① 炉缸直径：d=0.32Vu 0.45=0.32×12000.45=7.78m 取d=7.8m ② 炉缸高度1h ：a 、渣口高度 2z h =1.272d r C N b T p ⋅⋅⋅ =278.73.758.0951.28792.127.1⨯⨯⨯⨯⨯ =1.84m式中：b －生铁产量波动系数，一般b=1.2p －生铁日产量,吨N －日出铁次数,次C －下部炉缸容积(渣口以下)利用系数,一般c=0.55~0.6炉容大,渣量大时选用较低值d －炉缸直径,米V T －铁水比重,一般V T =7.3t/3m取：h z =1.8mb.风口高度： f h = k hz =1.8/0.55=3.27mK-渣口高度与风口高度之比取h z =3.3m风口数n=2(d+1)=2(7.8+1)=17.6取n=18取风口结构尺寸f==0.37mc.炉缸高度1h =f h +f=3.3+0.37=3.67m 取 3.7m③死铁层高度h 0=0.2*炉喉高度=0.2*h 5=0.2*2.7=0.54m（2）炉腰取 D/d=1.15则 D=1.15×7.8=8.95m取D=8.9m（3）炉腹取'3079︒=α h 2=tan *2d D -α=28.79.8-*tan 3079︒=2.96 取2h =3校核α αd D h -2278.76.932-⨯'2879︒=α（4）炉喉①炉喉直径取d 1/D=0.73d 1=0.73D=0.73*8.9=6.49m取d 1=6.5m②炉喉高度取h 5=2.7m（5）炉身、炉腰高度①炉身角β取β=84.5°②炉身高度h 4h 4=21(D-d 1)tan β=21 *(8.9-6.5)tan84.5°=12.46m 取12.5 校核β tan β=6.6946.12*2-=10.38 β=84.5°炉腰高度h 3H u =2.7*D=3.0*8.9=24.6mh 3 =H u -h 1-h 2-h 4-h 5=24.6-3.7-3-12.5-3=2.4m（6）校核炉容炉缸容积： 1V =41πd 21h =41×3.14×28.7×3.7 =176.73m炉顶容积：2V =( d 2+2D +Dd)122h π =(8.92+8.9*7.8+28.7)123⨯π=164.433m 炉腰容积：3V =41π3D 3h =41×3.14×29.8 *2.4 =149.233m炉身容积：4V =（1212Dd d D ++）124h π =(8.92+ 6.52+ 8.9×6.5) 125.12⨯π =586.493m炉喉容积：5V =41π21d 5h =41×3.14×6.52×3 =99.493mV u =1V +2V +3V +4V +5V =1176.34m3相对误差为：|34.117634 .11761200 |×100%=2%约为2%，设计较为合理．。
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高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目录前言3摘要错误!未定义书签。
第一章高炉炼铁综合计算4原始条件4工艺计算6配料计算6物料平衡10热平衡计算15热平衡表18m的高炉本体设计 19第二章有效容积12753技术经济指标确定19高炉内型尺寸计算19炉衬材质及厚度22炉底衬砖的设计22炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑22炉身上部和炉喉砌筑23高炉冷却 23冷却的目的和意义24高炉冷却介质 24冷却设备 24炉体钢结构25炉体钢结构25炉壳25高炉基础25结论错误!未定义书签。
谢辞26参考文献 27前言高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。
其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。
为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。
现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。
高炉车间的设计也必须满足高炉生产的经济技术指标，以期达到最佳的生产效果。
摘要: 高炉炼铁的历史悠久，炼铁技术日臻成熟，是当今主要的炼铁方式。
高炉作为炼铁工艺的主体设备，其结构的合理性对炼铁的工艺操作、生产技术指标以及自身的寿命都有十分重要的影响。
根据攀枝花钒钛磁铁矿的高炉冶炼特点，通过进行配料计算和物料平衡计算，设计了1700m3高炉本体。
设计过程除考虑通常的高炉设计方案外，还考虑了攀枝花钒钛磁铁矿多年高炉冶炼的一些生产实践经验。
采用碳砖加高铝砖综合炉底、全碳砖炉缸；冷却设备的设计为水冷炉底、炉缸和炉底采用三段光面冷却壁、炉身采用镶砖冷却壁；高炉钢结构采用炉体框架式结构，最后采用CAD绘制出高炉本体图。
关键词: 高炉炼铁；综合计算，高炉本体设计第一章高炉炼铁综合计算原始条件(1) 原料成分原料成分见表1-1表1-1原料成分（%）续表1-1（2）熔剂成分熔剂成分成分见表1-2表1-2熔剂成分（%）（3）焦炭成分焦炭成分见表1-3表1-3焦炭成分（%）（4）煤粉成分煤粉成分见表1-4表1-4煤粉成分（%）（5）铁水预定成分铁水预定成分见表1-5表1-5铁水预定成分（%）（6）元素在高炉各相中的分配见表1-6表1-6元素在高炉各相中的分配（%）选定焦比：350kg/t 煤比：160kg/t rd=炉渣R：风温：1100℃炉渣：1500℃生铁：1450℃炉顶煤气：200℃工艺计算1.2.1 配料计算1 . 原料成分的整理原料成分校正整理见表1-2-1表1-2-1原料成分校正（%）续表 1-2-1配比；烧结矿/球团矿/精块矿=65/25/10混合矿成分见表1-2-2 表1-2-2混合矿成分（%）续表1-2-22. 冶炼1吨生铁原料的消耗设生产每吨生铁所用的复合矿和石灰石分别为X t Kg /和Y t Kg /，其中:焦比350t Kg /，煤比160t Kg /，鼓风湿度1%，直接还原度dγ=，炉渣碱度。
铁平衡 ＋×3/997= ++350×+160×碱度平衡 =++350×+160×/++350×+160× 解得: X =t Kg/ Y =t Kg /3. 渣量和炉渣成分的计算 (1)．炉渣中 的量 a.原燃料带入的总硫量:s G =×＋350×＋×＋160×=3.648 Kg/tb.进入生铁的硫量: 生铁s G =Gs ×7%=Kgc.进入煤气的硫量:煤气s G =Gs ×8%=×8%=Kg故炉渣中的硫量:渣s G = s G -生铁s G -煤气s G =Kg 炉渣中的FeO 的量渣FeO G渣FeO G =×5672997.00.003 =Kg (3).炉渣中的MnO 量渣MnO G渣MnO G =××=Kg(4).炉渣中的2SiO 量渣2SiO G渣2SiO G =×+×+350×+160×Kg 炉渣中的CaO 量G CaOG CaO 渣=×+×+350×+160×=Kg (6).炉渣中的MgO 量G MgO 渣 G MgO 渣=×+×+350×+160×=Kg (7).炉渣中的32O Al 量渣32O Al G渣32O Al G =×+×+350×+160×=Kg(8)炉渣中的TiO 2渣2TiO G =×＋350××80/48=Kg总渣量： 渣G =渣s G 1/2+渣FeO G +渣MnO G +渣2SiO G +渣CaO G +渣MgO G +渣32O Al G ＋渣2SiO G =Kg炉渣成分见表1-2-3 表1-2-3 炉渣成分4. 生铁成分的校对[Si]=% [S]=% [Ti]=％[Fe]=（×+×+350×+160×）××100/1000=%[]P ：××14262) ×100/1000=% []Mn ：×55/71×100/1000=% []C ：生铁成分见表1-2-4表1-2-4 生铁成分（%）炉渣碱度校核：炉渣碱度=G CaO /渣2SiO G ==5. 炉渣性能和脱硫能力验算。
将炉渣中2SiO ，CaO ，32O Al ，MgO 四元换算成100%，然后查四元相图。
2SiO /= %CaO /= %32O Al /= %MgO /= %查得炉渣的熔化温度在1400—1500之间，考虑到渣中还有其他氧化物能在某种程度降低炉渣的熔化温度，所以在高炉炉缸温度下，此渣能顺利熔化.m(CaO +MgO )/m(2SiO +32O Al )=,查等粘度曲线图得1500℃时为 ·s,1400℃时为 ·s.为达到渣中含S %，生铁含S %，炉渣中的ω（RO)必须达到ω（RO)=ω（32O Al ）+3ω（S)-USi ]ω30[][ω3.0+=×＋3×〖×＋30×〗/=炉渣中实际ω（RO)=ω(FeO)ω(MnO)ω(MgO))(ω+++caO =.实际大于要求的，所以保证能脱硫。
1.2.2 物料平衡 （1） 风量的计算1） 焦炭和煤粉带入的碳量=350×+160×=Kg 少量元素还原碳耗=×5512＋×2824＋×6260＋2×4824=Kg铁直接还原碳耗=×12×= Kg进入生铁的碳=1000×％= 脱硫耗碳=××3212=生成CH4的碳=×％= KgCaCo3分解出CO2在高温区与C 反应=×××4412=0.472Kg这样燃烧的碳燃C G =285.565Kg 风口前碳的燃烧率=×100%=%2） 计算鼓风量风V 鼓风中水分为φ =1% ω=22％a.鼓风中氧的浓度:N =×+×=b.燃C G 燃烧需要的氧气的体积为:由反应CO O C 2→22+ 得:2O V =×1224.22⨯=3m故风V ＝NV O 鼓风2==3m空气γ＝3/m Kg其中水分为3m ，干风量为3m ,干风重为×=，水分重为×18/=煤粉带入的氧=160× =3m ，所以需风机提供的风量为 3m /t. (2) 煤气成分的计算 1) 4CH 体积4CH V :a.由燃料碳素生成的4CH 的量为：碳4CH V ＝甲烷C G ×124.22＝×124.22＝3m b.焦炭挥发分中CH 4的量：焦焦焦%44CH G V CH ×=＝350××164.22＝ 3m 故 4CH V ＝碳4CH V + 焦4CH V ＝+＝3m2)2H 的体积2H V :a.鼓风中的水分分解产生的氢量为：分2H V =3mb.焦炭挥发分中的氢量为：焦2H V ＝焦G × 挥发分%2H ×24.22＝350××24.22＝3.9593m c.煤粉分解产生的氢量为：煤2H V ＝煤G × 挥发分%2H ×24.22＝160××24.22＝3m d.与氢气发生还原反应消耗的氢量为：（在喷吹条件下,一般有40％氢参加反应还2H V ＝总2H V ×2H h =（+＋）×40%=3me.生成CH 4消耗的氢量为： 生成4CH 消耗的2H =×2=3m 故 进入煤气的氢气的体积为：2H V ＝分2H V +焦2H V +煤2H V - 还2H V - 甲烷2H V ＝++3m 2CO 的体积2CO Va.32O Fe 还原为FeO 时生成的2CO 量为：)(322FeO O Fe CO V = ×+× ×160= 3mb.FeO 还原为Fe 时生成的2CO 量为：)(2Fe FeO CO V →=564.22)4.2256-γ-1(2⨯⨯⨯t H d t Fe V Fe 还 =×[×56)/×] ×56=180.0663m c.熔剂分解生成的2CO 量为：分解2CO V ＝×（×44/40＋××44/56）×44＝3m溶剂带入的2CO 量溶2CO V =×××444.22=3m d.焦炭挥发分中的2CO 量为：挥发2CO V ＝350××444.22＝3m 故 进入煤气的2CO 的体积为：2CO V ＝)(322FeO O Fe CO V →+)(2Fe FeO CO V →+分解2CO V +挥发2CO V ＋溶2CO V＝ ++++=3m 4) CO 的体积CO Va. 燃烧反应生成的CO 的量为：燃CO V ＝燃C G ×124.22＝×124.22＝ 3m b. 直接还原生成的CO 的量为：直CO V ＝直C G ×124.22＝＋＋＋×2)×124.22＝185.2013m c. 焦炭挥发分中的CO 为：挥CO V ＝%CO G ×焦×284.22＝350××284.22＝ 3m d. 间接还原反应消耗的CO 的量为：间CO V ＝)(32FeO O Fe CO V →+ )(Fe FeO CO V →＝+ ＝3m溶剂在高温区分解产生的高CO V =× ×56/12=3m故 进入煤气的CO 的体积为：CO V ＝ 燃CO V +直CO V ＋高CO V +挥CO V -间CO V＝++＋3m2N 的体积2N Va. 鼓风带入的2N 的量为：风2N V ＝风风%2N V ⨯ =×= 3mb. 焦炭挥发分带入的2N 的量为：焦2N V ＝284.22%2⨯⨯N G 焦＝350××284.22＝0.423mc. 煤粉挥发分带入的2N 的量为：煤2N V ＝284.22%2⨯⨯N G 煤＝160××284.22＝3m故 进入煤气的2N 体积为：2N V ＝风2N V +焦2N V +煤2N V＝++=3m所以 煤气的总体积为：总V ＝4CH V +CO V +2H V +2N V +2CO V＝++++＝3m 煤气成分见表1-2-5 表1-2-5 煤气成分表ρ=（×44+×28+×28+×2+×16）/=煤气的重量：=×= （6） 煤气中的水分OH G 2：a. 焦炭带入的水分为：焦O H G 2 =焦焦%2O H G =350×=Kgb. 氢气还原生成的水分为：还O H G 2 = ×4.2218=Kg C.溶剂带入水分为：溶O HG 2=×=Kg故O H G 2=焦O H G 2+还O H G 2=+＋=Kg矿石实际入炉量=×=Kg 焦炭实际入炉量=02.1005.0-1350×=Kg石灰石实际用量=×=Kg机械损失炉尘=矿石实际用量×＋焦炭实际用量×＋石灰石实际用量×=Kg （3） 物料平衡表物料平衡表的编制见表1-2-6 表1-2-6 物料平衡表误差校核%240.0%100*274.3983552.9=因为 %<%，所以计算合理。