高炉本体设计(冷却设备) SS

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。

高炉系统的危险有害因素辨识高炉系统的危险有害因素辨识，主要有高炉本体、冷却设备、冷却系统动力设备、炉体附属设备和检测系统等五个方面。

1.高炉本体炉体采用自立式框架结构，主框架间距为14m，高炉在煤气导出管上设有膨胀器，上升管的重量由框架传给基础，从而减轻了炉壳的负荷，杜绝煤气导出管与炉壳焊缝拉裂事故。

设置炉底封板，增强护壳气密性。

框架由炉体框架和炉顶框架组成，炉体设置3层炉身平台和1层炉底平台，各平台之间都设有双向走梯，以确保工作人员的方便和安全。

高炉本体是整个炼铁系统最主要设备，发生事故频率高，事故类型多，在实际生产中为危险重点控制对象。

其主要危险有害因素如下：(1)火灾、爆炸a、开氧气者在氧气阀门附近抽烟或周围有人动火，可能发生火灾。

b、风口、渣口及水套，密封性不好，引起煤气泄漏，在有火星、火源的情况下，可能发生火灾、爆炸事故。

c、在停电断水情况下，由于事故供水不及时，致使炉内温度过高，发生炉体开裂，引起火灾。

d、炉顶压力过高又无法控制，可能导致，炉体爆炸，并引起火灾。

e、高炉停吹氧气，可能造成火灾、爆炸事故。

f、在高炉休风、检修、停电、停水情况下，由于误操作，可能发生火灾爆炸事故。

(2)中毒a、挖炉缸作业时，如通风不良，炉缸内煤气浓度过高，可能造成煤气中毒事故。

b、换风口及二套时，由于煤气泄漏，如不加强防护，可能造成煤气中毒事故。

c、在炉体清理作业中，由于残留煤气，如通风不良，无恰当防护措施，可能发生煤气中毒事故。

d、在高炉休风、检修、停电、停水情况下，由于误操作，可能发生火灾爆炸事故。

(3)烧伤a、在休风倒流阶段，炉前工离风口过近，可能被喷火烧伤。

b、在进行换风口操作时，由于风口内渣铁没有完全淌出，可能烧伤工人。

c、风管烧穿打水时，可能对工人造成伤害。

d、在风口区域、铁口旁取暖，工人可能被烧伤。

e、烧氧时，吹氧管顶的太死，氧气回火，可能造成工人烧伤。

(4)高空坠落a、平台四周栏杆走桥损坏、送脱，操作人员可能从高空坠落。

高炉冷却的基础知识高炉冷却的基础知识第一节高炉冷却理论常识一. 高炉冷却的目的高炉冷却的目的在于增大炉衬内的温度梯度，致使1150℃等温面远离高炉炉壳，从而保护某些金属结构和混凝土构件，使之不失去强度。

使炉衬凝成渣皮，保护甚至代替炉衬工作，从而获得合理炉型，延长炉衬工作能力和高炉使用寿命。

高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件。

高炉常用的冷却介质有:水、风、汽水混合物。

根据高炉各部位工作条件，炉缸、炉底的冷却目的主要是使铁水凝固的1150℃等温面远离高炉壳，防止炉底、炉缸被渣铁水烧漏。

而炉身冷却的目的是为了保持合理的操作炉型和保护炉壳。

二. 高炉冷却的方式目前国内高炉采用的冷却方式有三种：1. 工业水开路循环冷却系统2. 汽化冷却系统3. 软水密闭循环冷却系统三.冷却原理冷却水通过被冷却的部件空腔，并从其表面将热量带走，从而使冷却水的自身温度提高。

t1 ┏━━━┓ t2水——→┃冷却件┃——→水┗━━━┛1.自然循环汽化冷却工作原理：利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不同所形成的压头，克服整个循环过程中的阻力，从而产生连续循环，汽化吸热而达到冷却目的。

2.软水密闭循环冷却工作原理：它是一个完全封闭的系统，用软水（采用低压锅炉软水即可）作为冷却介质，其工作温度50～60℃（实践经验40～45℃）由循环泵带动循环，以冷却设备中带出来的热量经过热交换器散发于大气。

系统中设有膨胀罐，目的在于吸收水在密闭系统中由于温度升高而引起的膨胀。

系统工作压力由膨胀罐内的N2压力控制，使得冷却介质具有较大的热度而控制水在冷却设备中的汽化。

3.工业水开路循环冷却工作原理：由动力泵站将凉水池中的水输送到冷却设备后，自然流回凉水池或冷却塔，把从冷却设备中带出的热量散发于大气。

系统压力由水泵供水能力大小控制。

四.冷却方式的优缺点高炉技术进步的特点，表现为高炉炼铁已发展成为较成熟的技术。

从近几年高炉技术进步的发展方向看，突出的特点是大型化、高效化和自动化。

本科生毕业设计说明书题目：宝山地区原料条件下4500m3高炉本体设计学生姓名：学号：专业：冶金工程班级：冶2010-5班指导教师：宝山地区原料条件下4500m3高炉本体设计摘要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，对高炉合理炉型、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、材质和水质等）及其它有关方面作了综合考虑。

在本设计中炉缸炉底采用优质碳砖砌筑；炉腹采用耐火度高、体积密度大致密度高的铝碳砖砌筑；炉腰、炉腹采用具有较好的耐磨性、抗热冲击性的SiC砖砌筑；炉身采用抗磨损、抗冲击、抗碱金属侵蚀的高铝砖砌筑。

关键词：高炉；长寿技术；炉体设计；矮胖型Baoshan material conditions 4000m3 blast furnace designAbstractBF 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.In the design of hearth bottom adopts high quality carbon brick masonry; Bosh adopts high refractoriness, high volume density roughly the density of aluminum carbon brick masonry; Furnace waist, bosh has good wear resistance, thermal impact of SiC brick masonry; Shaft adopts the abrasion resistance, impact resistance, resistance to alkali erosion of high alumina brick masonry.Key Words：BF；Longevity；Design of Furnace Body目录摘要 (I)第一章文献综述 (1)1.1 炉型设计的概述 (1)1.1.1 炉型的发展 (1)1.1.2 高炉炉龄的影响因素 (2)1.2 炉衬的发展 (3)1.2.1 高炉炉缸、炉底的耐火材料的选择 (5)1.2.2 高炉风口耐火材料的选择 (5)1.2.3 高炉炉身耐火材料的选择 (5)1.2.4 高炉炉腹耐火材料的选择 (6)1.2.5 高炉炉喉耐火材料的选择 (6)1.3 高炉冷缺设备 (6)1.3.1 冷却的目的和意义 (6)1.3.2 冷却方式 (7)1.4 高炉钢结构及高炉基础概述 (9)1.4.1 高炉钢结构 (9)1.4.2 高炉基础 (10)1.4.3高炉炉壳 (10)1.5高炉未来的发展趋势 (10)第二章工艺计算 (11)2.1宝山地区原料条件 (11)2.3配料计算 (13)2.3.1 生铁成分的计算 (14)2.3.2 石灰石用量的计算 (14)2.3.3 渣量及炉渣成分的计算 (15)2.3.4 硫负荷 (15)2.3.5炉渣性能校核 (16)2.4 物料平衡计算 (16)2.4.1 鼓风量的计算 (16)2.4.2煤气组分及煤气量计算 (17)2.4.3 煤气中水量计算 (19)2.5热平衡计算 (20)2.5.1热收入 (20)2.5.2热支出 (21)2.6高温区热平衡计算 (24)2.6.1高温区热收入 (24)2.6.2高温区热支出 (24)2.7焦比的计算 (25)第三章炉形参数的选择与计算 (27)3.1炉形计算 (27)3.2 炉型尺寸 (28)表3.1 高炉的炉型尺寸 (28)第四章高炉各部位耐火材料的选择及计算 (30)4.1.1 炉底、炉缸部位的选择 (30)4.1.2 炉腹部位的选择 (30)4.1.3 炉腰部位的选择 (30)4.1.4 炉身及炉喉部位的选择 (30)4.2 各部位砖量计算 (30)4.2.1 炉底、炉缸的计算 (31)4.2.2 炉腹的计算 (31)4.2.3 炉腰的计算 (32)4.2.4 炉身的计算 (32)第五章高炉冷却系统设计 (36)5.1高炉冷却设备 (36)5.1.1高炉冷却目的及方法 (36)5.1.2冷却设备 (36)5.2冷却器的工作机制 (37)5.3合理的冷却结构 (38)第六章高炉钢结构及基础 (41)6.1高炉钢结构 (41)6.1.1高炉本体钢结构 (41)6.1.2炉壳 (42)6.1.3炉体平台 (42)6.1.4炉体框架 (42)6.1.5热风围管 (43)参考文献 (44)致谢 (45)第一章文献综述1.1炉型设计的概述1.1.1 炉型的发展高炉是一种最有效的化学反应器和热交换器。

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。

高炉炉体系统设计(blast furnace proper system design)高炉炉体系统的范围是从基础至炉顶圈(也叫炉顶法兰盘)(图1)。

设计内容包括高炉内型、高炉内衬、高炉钢结构型式、炉体设备和长寿技术等。

高炉内型高炉内部工作空间的形状和主要尺寸必须适合炉料和煤气在炉内运动的规律。

合理的内型有利于高炉操作顺行，高产低耗。

高炉内型(图2)从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五部分。

各国对高炉容积的表示方法不尽相同。

在中国，对于钟式炉顶高炉，有效容积通常是指从铁口中心线至大钟全开位置下沿所包括的容积；对于无钟炉顶高炉，有效容积是指从铁口中心线至炉喉上沿之间的容积。

欧美诸国把从风口中心线至料线之间的容积称为工作容积。

日本把从铁口底端至料线之间的容积称为内容积。

料线位置，日本定在大钟全开位置底面以下一米的水平面上，美国一般定在炉喉高度的一半处。

对于高炉内型各部尺寸的合理比例及算法，是雷得布尔(A．jejeyp)在他1878年出版的著作里首次提出的。

巴甫洛夫(M．A．ПaBJoB)提出用下式表示全高(H)与有效容积(V u)的关系：H= n (V u )1/3。

式中n是大于2．85的数字，并且H：D的比值愈高，n的数值愈大。

有效容积按要求的生铁日产量和利用系数求出后，用上式可求出全高H。

炉腰直径D可按公式D =(V u／0．54H) 1/2求出，然后再决定内型其它尺寸。

巴氏建议选择炉缸直径应以燃烧强度(每小时每m2炉缸面积燃烧的焦炭量，用kg表示)为出发点。

美国莱斯(Owen Rice)在计算燃烧强度时所指的炉缸面积是从风口前端起6f t 环状带的面积。

拉姆(A．H．Pamm)内型每个尺寸都是与有效容积成一定方次的函数，建议用经验公式x=cV n u 计算内型各部分尺寸x，式中n和c对内型各部分尺寸是固定的系数。

高炉内型主要与原、燃料条件和操作制度有关。

合适的内型来源于生产实践，实际上高炉内型的设计大都是根据冶炼条件类似的同级高炉的生产实践进行分析和比较确定。