2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算1

高炉炼铁主要经济技术指标 选定 （1） 高炉有效容积利用系数(v η)高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比，即每昼夜1m³有效容积的生铁产量。

可用下式表示：有V Pη=v 式中： v η——高炉有效容积利用系数，t /(m 3·d) P ——高炉每昼夜的生铁产量，t /d有V ——高炉有效容积，m 3V η是高炉冶炼的一个重要指标，有效容积利用系数愈大，高炉生产率愈高。

目前，一般大型高炉超过2.3，一些先进高炉可达到2.9。

小型高炉的更高。

本设计中取2.7。

（2） 焦比（K ）焦比即 每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比，即冶炼每吨生铁消耗焦炭量。

可用下式表示：式中 K ——高炉焦比，kg/tP ——高炉每昼夜的生铁产量，t /dK Q ——高炉每昼夜消耗焦炭量，kg/d焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。

当高炉采用喷吹燃料时，计算焦比必须考虑喷吹物的焦炭置换量。

本设计中取K = 330 kg/t （3） 煤比（Y ）冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。

本设计中取煤比为180 kg/t . （4） 冶炼强度（I ）和燃烧强度（i ）高炉冶炼强度是每昼夜31m 有效容积燃烧的焦炭量,即高炉每昼夜焦炭消耗量与有V 的比值, 本设计I =1.1 t/m 3∙d 。

燃烧强度i 既每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的焦炭量。

本设计i = 30 t/m 2∙d 。

（5） 生铁合格率化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。

它是衡量产品质量的指标。

（6） 生铁成本生产一吨合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和，单位为 元/t 。

（7） 休风率休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。

先进高炉休风率小于1％。

（8） 高炉一代寿命高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。

附件一湖南工业大学课程设计资料袋冶金工程学院（系、部）2010 ~ 2011 学年第 2 学期课程名称炼铁课程设计指导教师刘竹林职称教授学生姓名夏雨专业班级冶金091 学号01234567题目设计向2000立方米高炉提供热风的热风炉成绩起止日期2011 年5月16 日～2011 年5 月29 日目录清单附件二湖南工业大学课程设计任务书2010 —2011 学年第 2学期冶金工程学院（系、部）冶金技术专业冶金091 班级课程名称：炼铁课程设计设计题目：设计向2000立方米高炉提供热风的热风炉完成期限：自2011 年 5 月16 日至2011 年 5 月29 日共 2 周指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日（课程设计名称）设计说明书向2000立方米高炉提供热风的热风炉起止日期：2011 年 5 月16 日至2011 年5 月29 日学生姓名夏雨班级冶金091学号01234567成绩指导教师(签字)冶金工程学院（部）2011年月日湖南工业大学冶金工程学院课程设计答辩评价表湖南工业大学冶金工程学院课程设计评阅表前言从冶炼角度看，风是高炉冶炼的重要原料之一。

高炉发展史充分说明改进鼓风对高炉的发展有着极其重要的作用。

风也是强化高炉冶炼的最积极因素，就现在已采用的新技术来看，风的含义不仅与鼓风机有关，还和热风温度、喷吹、富氧、脱湿等技术的应用即风的质量有关。

热风炉为主的热风系统是综合鼓风系统的重要内容。

1828年美国开始使用热风。

实践和理论均证明：热风不仅是降焦、增产和提高生铁质量的重要措施之一，也为提高所喷吹燃料的燃烧率，为改善喷吹效果和加大喷吹量提供有利条件。

因此国内外高炉均致力于提高风温。

热风炉系统的重要作用就是加热冷风，降低焦比，提高生产效益。

现代高炉普遍采用蓄热式热风炉，由于热烧（即加热格子砖）和送风（即冷却格子砖）是交替工作的，为保证向高炉连续供风，故每座高炉至少配置两座热风炉，一般配置三座，大型高炉配置四座为宜。

3 高炉物料平衡计算3.1高炉物料平衡计算的意义通过高炉配料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量，这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。

而在此基础上进行的高炉物料平衡计算，则要确定单位生铁的全部物质收入与支出，即计算单位生铁鼓风数量与全部产品的数量，使物质收入与支出平衡。

这种计算为工厂的总体设计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据，是高炉与各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。

3.2高炉物料平衡计算的内容物料平衡是建立在物质不灭定律的基础上，以配料计算为依据编算的。

计算内容包括：风量、煤气量，并列出收支平衡表。

物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性。

校验高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算打基础。

(1) 原料全分析并校正为100%（表2.1；表2.2；表2.3）；(2) 生铁全分析；（表2.7）(3) 各种原料消耗量（表2.5）；(4) 鼓风湿度，f=1.5%；(5) 本次计算选择直接还原度r d=0.45；(6) 假定焦炭和喷吹物含C总量的1.2%与H2反应生成CH4。

（全焦冶炼可选0.5%-1.0%的C与H2生成CH4。

上述1，2，3原条件已经由配料计算给出，本例仅假定其余各项未知条件，分别为鼓风湿度f=1.5%（12g/m3），富氧率2.5%，氧气浓度98%。

3.2.1根据碳平衡计算风量(1) 风口前燃烧的碳量C风根据碳平衡得：C风=∑C燃-（C）×103- ∑（C）直- C CH4式中C风──风口前燃烧C量，kg；(C)──生铁含C量%；∑C 燃 ，∑C 直 ，C CH4 ──分别为燃料带入C 量，直接还原耗C 和生成CH 4的C 量，㎏[2]；按上式分别进行计算：燃料带入的C=m (C )J +m (C )M =360×0.8672+160×0.7624=434.17kg 溶于生铁的C =44.8kg直接还原耗碳=m (C )Mn+m (C )Si+m (C )P+m (C )Fe=0.7×5512+3.5×2824+0.7×6260+950×0.45×5612=0.15+3+0.68+91.60=95.43kg生成CH 4耗碳=434.17×0.012=5.21 kg风口前燃烧的C 量=434.17-44.8-95.43-5.21=288.73(290.97) kg ，占入炉总碳量的67.01%。

高炉冶炼综合计算概述组建炼铁车间（厂）或新建高炉，都必须依据产量以及原料和燃料条件作为高炉冶炼综合计算包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。

从计算中得到原料、燃料消耗量及鼓风消耗量等，得到冶炼主要产品（除生铁以外）煤气及炉渣产生量等基本参数。

以这些参数为基础作炼铁车间（厂）或高炉设计。

计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。

对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。

高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。

例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。

计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100％，元素含量和化合物含量要相吻合。

将依据确定的工艺技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。

配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。

依据质量守恒定律，投入高炉物料的质量总和应等于高炉排出物料的质量总和。

物料平衡计算可以验证配料计算是否准确无误，也是热平衡计算的基础。

物料平衡计算结果的相对误差不应大于％。

常用的热平衡计算方法有两种。

第一种是根据热化学的盖斯定律，即按入炉物料的初态和出炉物料的终态计算，而不考虑炉内实际反应过程。

此法又称总热平衡法。

它的不足是没有反应出高炉冶炼过程中放热反应和吸热反应所发生的具体空间位置，这种方法比较简便，计算结果可以判断高炉冶炼热工效果，检查配料计算各工艺技术参数选取是否合理，它是经常采用的一种计算方法。

第二种是区域热平衡法。

这种方法以高炉局部区域为研究对象，常将高炉下部直接还原区域进行热平衡计算，计算其中热量的产生和消耗项目，这比较准确地反应高炉下部实际情况，可判断炉内下部热量利用情况，以便采取相应的技术措施。

攀枝花学院课程设计（论文）1000 m3高炉炼铁物料平衡计算摘要通过高炉物料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量，这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。

而在此基础上进行的高炉物料平衡计算，则要确定单位生铁的全部物质收入与支出，即计算单位生铁鼓风数量与全部产品数量，试物料收入与支出平衡。

这种计算为工厂的总体设计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据，是高炉余各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。

高炉物料平衡的计算有两种方法：一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法。

两种物料平衡均为热平衡的基础，以物质不灭定律为依据。

物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。

物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。

物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性。

校验高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算的下基础。

关键词现场物料平衡，鼓风量，煤气量，物料收支总量，1 前言（引言）1.1物料平衡计算的准备进行物料衡算应具备以下资料：各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量；生铁成分、炉渣成分和数量；鼓风含氧量及鼓风湿度等。

1.2高炉物料平衡计算的内容1.2.1高炉物料平衡的计算有两种方法与依据一般由一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法组成。

两种物料平衡均为热平衡的基础，以物质不灭定律为依据。

1.2.2物料平衡计算组成部分物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。

物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。

1.2.3一般物料平衡计算该法用于高炉配料什算和设计阶段的工艺什算，是在假定铁的直接还原度和氢利用率等前提下，用来检查煤气成分及风量和煤气量的计算是否正确。

目录1.概述 (1)2.炼铁配料 (1)2.1.原料计算 (1)2.2计算矿石需要量 (4)2.3炉渣成分的计算 (4)2.4校核生铁成分 (7)3.物料平衡计算 (7)3.1 原始物料 (7)3.2计算风量 (8)3.3炉顶煤气成分及数量的计算 (10)3.4 编制物料平衡表 (13)4.热平衡计算 (14)4.1.原始资料 (14)4.2 热量收入 (15)4.3热量支出 (16)4.4 热平衡表 (19)参考文献 (19)高炉物料平衡和及平衡的计算1.概述在计算物料平衡和热平衡之前，首先必须确定主要工艺技术参数。

对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。

高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。

例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。

计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100％，元素含量和化合物含量要相吻合。

配料计算是高炉操作的重要依据，也是检查能量利用状况的计算基础。

配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和溶剂的用量，以配置合适的炉渣成分和获得合格的生铁。

通常以一吨生铁的原料用量为基础进行计算。

物料平衡是建立在物质不灭定律的基础上，以配料计算为依据编算的。

计算内容包括风量、煤气量、并列出收支平衡表。

物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性，校核高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算打基础。

热平衡计算的基础是能量守恒定律，即供应高炉的热量应等于各项热量的消耗；而依据是配料计算和物料平衡计算所得的有关数据。

热平衡计算采用差值法，即热量损失是以总的热量收入，减去各项热量消耗而得到的，即把热量损失作为平衡项，所以热平衡表面上没有误差，因为一切误差都集中掩盖在热损失之重。

1
2000m3 高炉炉型设计说明书
摘要：本设计要求建 2000m3 炼铁高炉。设计主要内容包括高炉炉型设计计算及高炉本体立 剖图，同时对所设计高炉的特点进行简述。设计高炉有效容积为 2000m3，高径比取 2.3，高 炉利用系数取值为 2.0，据此设计高炉炉型。设计本着优质、高产、低耗和对环境污染小的 宗旨，为日产生铁 4000t 的高炉提供高炉内型设计。设计说明书对 2000m3 高炉内型进行了 的详细的计算，并结合国内外相同炉容高炉的先进生产操作经验及相关的数据，力求设计的 高炉达到高度机械化、自动化和大型化，达到最佳的生产效益。 关键词：高炉发展；高炉炉型；炉型计算；
3
②炉缸 高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别没有 风口、渣口与铁口，现代大型高炉多不设渣口。炉缸下部容积盛装液态渣铁，上 部空间为风口的燃烧带。
（1）炉缸直径 炉缸直径过大和过小都直接影响高炉生产。直径过大将导 致炉腹角过大，边缘气流过分发展，中心气流不活跃而引起炉缸堆积，同时加速 对炉衬的侵蚀；炉缸直径过小限制焦炭的燃烧．影响产员的提高。炉缸截面积应 保证一定数量的焦炭和喷吹燃料的燃烧，炉缸截面燃烧强度是高炉冶炼的一个重 要指标，它是指每 1h 每 1m3 炉缸截面积所烧侥的焦炭的数量，一般为 1.00～ 1.25t/(m 2·h)。炉缸截面燃烧强度的选择，应与风机能力和原燃料条件相适应， 风机能力大、原料透气性好、燃料可燃性好的燃烧强度可选大些，否则选低值。
（1）无型阶段－又称生吹法。在土坡挖洞，四周砌行块，以木炭冶炼，这 是原始的方法。
（2）大腰阶段－炉腰尺寸过大的炉型。出于当工业不发达，高炉冶炼以人 力、蓄力、风力、水力鼓风，鼓风能力很弱，为了保证整个炉缸截面获得高温， 炉缸直径很小，冶炼以木炭或无烟煤为燃料，机械强度很低，为了避免高炉下部 燃料被压碎，从而影响料柱透气性，故有效高度很低；为了人工装料方便并能够 将炉料装到炉喉中心．炉喉直径也很小，而大的炉腰直径减小了烟气流速度，延 长了烟气在炉内停留时间，起到焖住炉内热量的作用。因此，炉缸和炉喉直径小， 有效高度低，而炉腰直径很大。这类高炉生产率很低，一座 28m3 高炉日产量只 有 1.5 t 左右。

第一章绪论 (4)1概述 (4)1.2 高炉生产主要经济技术指标 (4)1.3高炉冶炼现状及其发展 (5)1.4本设计采用的新技术。

(5)第二章高炉车间设计 (5)2.1厂址的选择 (5)2.2 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则 (6)2.3 车间布置形式 (6)第三章高炉本体设计 (7)3.1高炉数目及总容积的确定 (7)3.2 炉型设计 (7)3.3参数 (9)3.4炉衬设计 (9)3.4.1炉底炉缸的炉衬设计 (9)3.4.2炉腹,炉腰和炉身下部的炉衬设计 (10)3.4.3炉身上部和炉喉砌筑 (10)3.5高炉冷却 (10)3.5.1高炉冷却设备的作用及冷却介质 (10)3.5.2高炉冷却设备设计 (11)3.5.3冷却设备工作制度 (11)3.6高炉钢结构及高炉基础 (11)3.6.1高炉钢结构 (11)3.6.2高炉基础 (12)第4章高炉车间原料系统 (12)4.1贮矿槽及贮焦槽的设计 (13)4.1.1贮矿槽的设计 (13)4.1.2副矿槽 (13)4.1.3贮焦槽设计 (13)4.1.4矿槽的结构形式 (13)4.2给料器，槽下筛分与称量设计 (14)4.2.1给料器 (14)4.2.2槽下筛分 (14)4.2.3槽下称量 (14)4.3胶带机的设计 (15)4.4炉顶装料设备 (15)4.5探料装置 (16)第5章高炉送风系统 (16)5.1高炉鼓风机 (16)5.1.1高炉冶炼对鼓风机的要求: (16)15.1.2鼓风机出口风量的计算 (17)5.1.3鼓风机出口风压的计算 (17)5.1.4鼓风机的选择 (17)5.2高炉热风炉设计 (18)5.2.1热风炉基本结构形式 (18)5.3燃烧器及阀门 (20)5.3.1燃烧器 (20)5.3.2热风炉阀门 (20)5.4提高风温途径 (20)5.5余热回收装置 (20)第6章高炉喷煤系统 (20)6.1煤粉的制备 (21)6.1.1原煤的贮存 (21)6.1.2煤的干燥 (21)6.1.3磨煤机 (21)6.1.4粗粉分离器 (22)6.1.5旋风分离器 (22)6.1.6锁气器 (22)6.1.7布袋收集器 (22)6.2煤粉喷吹系统 (22)6.2.1喷吹设备的确定 (23)6.3安全措施 (23)6.3.1煤粉爆炸条件 (24)6.3.2采取的安全措施 (24)第7章高炉煤气除尘系统 (24)7.1概述 (24)7.1.1高炉煤气除尘的目的 (24)7.1.2评价煤气除尘装置的主要指标 (24)7.2高炉煤气除尘设备 (25)7.2.1荒煤气管道 (25)7.3重力除尘器 (26)7.3.1重力除尘器原理： (26)7.3.2主要尺寸—圆筒部分直径和高度 (26)7.4文氏管 (26)7.4.1文氏管除尘原理： (26)7.4.2半精细除尘设计 (26)7.4.3精细除尘设计 (27)7.5布袋除尘 (27)7.6煤气除尘系统附属设备 (27)7.6.1煤气遮断阀 (27)7.6.2煤气放散阀 (27)7.6.3煤气切断阀 (27)7.6.4调压阀组 (28)7.7炉顶余压发电 (28)2第8章渣铁处理系统 (28)8.1 概述 (28)8.2 风口平台和出铁场 (28)8.2.1 风口平台 (28)8.2.2 出铁场 (29)8.3 渣铁沟和撇渣器 (29)8.3.1 主铁沟 (29)8.3.2 撇渣器 (29)8.3.3 支铁沟和支沟 (29)8.3.4 摆动流嘴 (30)8.4 炉前主要设备 (30)8.4.1 开铁口机 (30)8.4.2 堵铁口泥炮 (30)8.4.4 堵渣口机 (30)8.5 铁水处理设备 (30)8.5.1 铁水罐车 (31)8.5.2 铸铁机 (31)8.6 炉渣处理 (31)3第一章绪论1概述高炉冶炼是获得生铁的主要手段，它以铁矿石（天然富矿，烧结矿，球团矿）为原料，焦碳，煤粉，重油，天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为溶剂，在高炉内通过燃料燃烧，氧化物中铁元素的还原以及非氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程，获得生铁。

高炉炼铁工艺计算1、物料平衡计算物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。

物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。

物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算做准备。

1 、物料平衡计算的准备1.1进行物料衡算应具备以下资料：1.2各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量；1.3生铁成分、炉渣成分和数量；1.4鼓风含氧量及鼓风湿度等。

2 、物料平衡计算内容与方法2.1 鼓风量的计算对于炼铁设计，作物料平衡计算时，应首先计算每吨生铁的鼓风量。

每吨生铁的鼓风量用V b （m3，一般均为标准立方米）表示，它是由风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的。

（1）风口前燃烧碳量C b的计算由碳素平衡图（图2-4）可知b O da dFe C C C C =-- （kg/t ，下同） （2-1）式中 C O ——氧化碳量，kg/t ；C da ——合金元素还原耗碳，kg/t ；C dFe ——铁的直接还原耗碳，kg/t 。

要计算风口前燃烧碳量b C ，则需先计算式中其他各项碳量，它们的计算是1）氧化碳量O C 计算4O f C CH C C C C =--[]410K M CH K C M C C C =⨯+⨯-- （2-2）式中，C C 为生铁渗碳量，由生铁成分计算；4CH C 为生成CH 4碳量，按燃料带入碳量f C 的0.5% ~ 1.2%取值计算；在作炼铁设计时，选定的焦比K 是参加炉内冶炼过程的实际数值，进入炉尘的碳量不包括在内。

2）合金元素还原耗碳da C 的计算()[][][][][])(375.0273.0882.55677.9182.2571.832/)(1244/12102/60][48/24][62/60][55/12][28/24][1022S U CO V Ti P Mn Si S U CO V Ti P Mn Si C da ⨯⨯+⨯⨯Φ⨯+++++=⨯⨯+⨯⨯Φ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=ΦΦαα式中 []Si ，[]Mn ，[]P ，[]Ti ，[]V ——生铁中相应元素含量，%；Φ ——每吨生铁的石灰石用量，kg ；2CO φ——石灰石中CO 2含量；α——石灰石在高温区分解率，通常取α = 0.5；U —— 每吨生铁的渣量，kg ；()S ——渣中硫含量。

其中Fe氧化量: [㎏](转入表7)
（Fe2O3）重＝13.139×5%=0.657[㎏];
其中Fe氧化量:0.657× =0.460[㎏](转入表7)
*CaO= CaO石灰中— CaOS消耗=5.565-0.109=5.456[kg](表12及附注)
二、矿石及烟尘中的铁量和氧量的计算
1、加入1.0[㎏矿石/100㎏]带入的铁量和氧量为：
0.01
转入表7
说明：
[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；
[P]——单渣法去磷约90%（±5%）；
[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；
[S]——转炉去硫约30~50%；
[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：
[C]终点=[C]中限—[C]增碳；
表4各材料的比热容
项目
固态平均比热/KJ·kg-1·k-1
溶化潜/KJ·kg-1
液（气）态平均比热容/ KJ·kg-1·k-1
生铁
0.744
217.468
0.8368
钢
0.699
217.69
0.8368
炉渣
209.20
1.247
炉气
1.136
烟尘
1.000
209.20
矿石
1.046
209.20
5. 各反应热效应（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）
还原[O]:0.0625× =0.031[㎏]
消耗（CaO）量：0.0625× =0.109[㎏]
6．终渣Σ(FeO)的确定
取R=3.5及Σ(FeO)=15%时可满足终点钢水中[P]=0.013%的要求
这里取Σ(FeO)= (%FeO) +0.9（%FeO) =15%

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

目录1. 概述 (1)2. 炼铁配料 (1)2.1. 原料计算 (1)2.2计算矿石需要量 (4)2.3炉渣成分的计算 (4)2.4校核生铁成分 (7)3. 物料平衡计算 (7)3.1原始物料 (7)3.2计算风量 (8)3.3炉顶煤气成分及数量的计算 (10)3.4编制物料平衡表 (13)4. 热平衡计算 (14)4.1. 原始资料 (14)4.2热量收入 (15)4.3热量支出 (16)4.4热平衡表 (19)参考文献 (19)高炉物料平衡和及平衡的计算1. 概述在计算物料平衡和热平衡之前，首先必须确定主要工艺技术参数。

对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。

高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。

例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。

计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100%，元素含量和化合物含量要相吻合。

配料计算是高炉操作的重要依据，也是检查能量利用状况的计算基础。

配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和溶剂的用量，以配置合适的炉渣成分和获得合格的生铁。

通常以一吨生铁的原料用量为基础进行计算。

物料平衡是建立在物质不火定律的基础上，以配料计算为依据编算的。

计算内容包括风量、煤气量、并列出收支平衡表。

物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性，校核高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算打基础。

热平衡计算的基础是能量守恒定律，即供应高炉的热量应等于各项热量的消耗；而依据是配料计算和物料平衡计算所得的有关数据。

热平衡计算采用差值法，即热量损失是以总的热量收入，减去各项热量消耗而得到的，即把热量损失作为平衡项，所以热平衡表面上没有误差，因为一切误差都集中掩盖在热损失之重。

2000m3高炉炉型设计及物料平衡计算摘要：本设计要求建2000m3炼铁高炉。

设计主要内容包括高炉炉型设计计算及高炉本体立剖图，同时对所设计高炉的特点进行简述。

设计高炉有效容积为2000m3，高径比取 2.3，高炉利用系数取值为 2.0，据此设计高炉炉型。

设计本着优质、高产、低耗和对环境污染小的宗旨，为日产生铁4000t的高炉提供高炉内型设计。

并对2000m3炼铁高炉进行物料平衡计算，物料平衡计算是炼铁工艺计算中重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。

整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成。

在配料计算过程中，进行了原料和燃料的全分析，渣铁成分及含量分析；在物料衡算过程中计算了包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算，并制作物料平衡表。

关键词：高炉发展；高炉炉型；炉型计算；物料平衡配料计算物料衡算物料平衡表绪论最近二十年来，日本和欧盟区的在役高炉座数由1990年的65座和92座下降到28座和58座，下降幅度分别为56.9%和37%，但是高炉的平均容积却分别由1558m3和1690m3上升到4157m3和2063m3，上升幅度为166.8%和22%，这基本代表了国外高炉大型化的发展状况。

高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大家越来越高的关注和青睐,但是高炉大型化作为一项系统工程,它在立足自身条件的基础上仍须匹配的炼钢、烧结和炼焦能力。

我国近年推出的《钢铁产业发展政策》中规定高炉炉容在300m3以下归并为淘汰落后产能项目，且仍存在扩大小高炉容积的淘汰范围的趋势。

同时国内钢铁产业的快速发展均加速了世界和我国高炉大型化的发展进程。

由于大型化高炉具备的单位投资省、效能高和成本低等特点，从而有效地增强了其竞争力。

20世纪高炉容积增长非常快。

20世纪初，高炉炉缸直径4-5m，年产铁水约100000吨左右，原料主要是块矿和焦炭。

20世纪末，最大高炉的炉缸直径达到14-15m，年产铁水300-400万吨。

第三章高炉炉型及各系统设计3.1高炉炉型设计计算（1）已知：高炉有效容积V U=2000m3，高炉利用系数ηV=2.2t/ m3d，则高炉日产铁量P=V u×ηV=2000×2.2=44000t/d （式3-1）；（2）炉缸尺寸：1）炉缸直径：d=0.4078V U0.4205=0.4078×20000.4205=9.97 m 取10m （式3-2）；2)炉缸高度：h1=1.4206V U0.159-34.8707V U-0.841=4.815 m 取5m （式3-3）；（3）死铁层厚度h0≥0.0937V U d-2=0.0937×2000×10-2=1.87m 取2m （式3-4）；（4）炉腰直径（D）、炉腹角（α）、炉腹高度（h2）1)D=0.5684V U0.3942=11.37m取11.7m （式3-5）；2）取炉腹角α=78o；3)炉腹高度：h2=（1.6818V U+63.5879）×（V U0.7848+0.719V U0.8129+0.517V U0.841）-1=（1.6818×2000+63.5879）×（20000.7848+0.7190.8129+0.517×20000.841）-1=3.28 m 取3.3 m （式3-6）；校核α：tgα=2 h2/（D-d）=4.71 α=78.01o（5）炉喉直径（d1）、炉喉高度（h5）、炉身角（β）、炉身高度（h4）、炉腰高度（h3）1) d1=0.4317V U0.3777=7.62 m 取7.6 m （式3-7）；2）h5=0.3527V U0.2446+28.3805V U-0.7554=0.3527×20000.2446+28.3805×2000-0.7554 =2.35 m取2.4 m （式3-8）；3）取炉身角（β）=80o；4）h4=（6.3008V U-47.7323）×（V U0.7848+0.7833V U0.8129+0.5769V U0.7554）-1 =（6.3008×2000-47.7323）×(20000.7848+0.7833×20000.8129+0.5769×20000.7554)-1=13.26 m 取13.3 m (式3-9)；5）h 3=0.3568V U 0.2152-6.3278V U -0.7848=0.358620000.2152-6.3278×2000-0.7848=1.824 m 取1.8m （式3-10）（6）炉容校核：V 1=π4 ×h 1d 2=3.144 ×5×102=392.5 m 3V 2=π12 ×h 2（D 2+d 2+Dd ）=3.1412 ×3.3×（11.72×102×11.7×10）=305.58 m 3 V 3=π4 h 3D 2=3.144 ×1.8×11.72=193.43 m 3V 4=π12 h 4（D 2+d 12+Dd 1）=3.1412 ×13.3×（11.72×7.62×11.7×7.6）=986.87 m 3 V 5=π4 h 5d 12=3.144 ×2.4×7.62=108.82 m 3V u ，= V 1 +V 2+V 3 +V 4 +V 5=392.5+305.58+193.43+986.87+108.82=1987.2 m 3 误差：△V=（V U -Vu ，）/V U ×100%=(2000-1987.2)/2000×100%=0.64%<1%（7）风口数和铁口数1）风口数 n=2×（d+2）=2×（10+2）=242）铁口数 按照每个铁口每日出铁量2300t ，取出铁口3个3.2 高炉各系统设计3.2.1 高炉冷却设备选择在炉底炉缸部位，本设计采用灰口铸铁冷却壁；炉腹部位和炉身上部采用镶砖冷却壁，炉腰和炉身中、下部分采用铜冷却壁。

2 物料平衡的计算
2.1 配料计算
由于物料平衡计算是在配料计算的基础上进行的，故欲进行物料平衡的计 算，就得先进行配料计算。而配料计算的基本原则是要满足质量守恒定律，即加 入炉内的炉料中的各种元素和化合物的总和应等于高炉产品中各元素和化合物 的总和。为进行配料计算，需收集和整理一些资料，包括：1、需要原料和燃料 的全分析数据，并折算成 100%；2、生铁品种及其成分；3、确定矿石配比；4、 确定焦比；5、各种元素在生铁、炉渣和煤气间的分配率；6、炉渣成分，即选定 合适的炉渣碱度。【2】
2.2.1 原始条件的确定
原始条件为：[7] （1）选择确定直接还原度：可根据煤气成分来计算，但较复杂，故这里直 接选定直接还原度 rd = 0.45 。 （2）鼓风湿度 f：这里取大自然湿度为 0.012 Kg/ m3 ,f =1.5% 。 （3）假定入炉碳量 0.5%的碳与 H2 反应生成 CH4（纯焦冶炼可取 0.5%~1.0%, 喷吹燃料时可取 1.2%）。
MgO
2.02 0.12 0.52 1.49 0.37
Al2O3
1.70 0.43 1.18 1.39 0.27
MnO S
P
Fe2O3
0.62 0.023 0.041 2.39 0.010 0.035 1.05 0.210 0.023 1.02 0.039 0.038 66.20
0.01 0.004
（2）根据碱度平衡求石灰石用量： 混合矿带入的 CaO 量：1694.47×0.0859 = 145.55 ㎏ 焦炭带入的 CaO 量：450×0.1350×0.0434 =2.64 ㎏ 煤粉带入的 CaO 量：90×0.0062 = 0.57 ㎏ 共带入的 CaO 量：145.55 + 2.64 +0.57 =148.76 ㎏ 混合矿带入的 SiO2 量：1694.47×0.0745 = 126.24 ㎏ 焦炭带入的 SiO2 量：450×0.1350×0.5400 = 32.81 ㎏ 煤粉带入的 SiO2 量: 90×0.0876 = 7.88 ㎏ 共带入的 SiO2 量：126.24 + 32.81 + 7.88 = 166.93 ㎏ 还原 Si 消耗的 SiO2 量：3×(60÷28)= 6.43 ㎏ 石灰石用量：[(166.93-6.43)×1.04-148.76]/(0.5402-0.0138× 1.04)=34.53 ㎏ 考虑到机械损失及水分，则每吨生铁的原料实际用量列于表 8

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转炉热量及物料平衡计算和年度物料计划一、转炉热量及物料平衡计算1 计算的原始数1) 金属料成分和温度。

表1为金属料成分和温度.表1金属料成分和温度表2为原料成分。

表2 原料成分3）表3为终点渣成分。

表3 终点渣成分4)5）各物质的质量热容见表5，炼钢温度下的反应热效应见表6。

表5 铁、钢、炉渣、炉气和矿石的平均质量热容表7转炉冶炼的加料情况以100kg2kg，金属料中碳总量的90％氧化成CO，10％氧化成CO2。

渣中金属铁珠量的比例为4%。

喷溅损失占金属量的 1.2%,喷溅时的温度为1600℃（中期喷溅较多，温度比终点温度低)。

炉气的平均温度为1450℃，自由氧含量为0。

5％(体积比)。

烟尘量为金属料的1。

5％，其中FeO和Fe2O3的比重分别为70％和20％。

炉衬的侵蚀量为0。

3kg/100kg金属。

氧气纯度为99。

6％，生白云石量为0。

5。

汽化脱硫占总脱硫量的1/3.2不加矿石时的富余热量计算2。

1 炉渣量及成分计算熔渣量来自金属中各元素的氧化产物、造渣剂和炉衬侵蚀。

脱硫效率为20%,其中气化脱硫比为1/3，脱磷效率为90％。

钢中残锰量为0.1%。

金属料的氧化量见表8。

表8 金属料的氧化量表9 各元素的氧化反应数量和产物渣中已存在的SiO 2量=2＊3％+0。

3*2％+1。

316=1。

38kg 渣中已存在的CaO 量=2*51.5%+0。

·76· 维修与改造 机械 2008年第4期 总第35卷————————————————收稿日期：2007-11-07作者简介：李玲瑜（1981-），重庆人，助理工程师，主要研究方向为冶金设备。

2000 m 3高炉无钟炉顶装料布料设备设计李玲瑜（攀枝花钢铁（集团）公司设计院，四川 攀枝花 617023）摘要：炼铁高炉装料布料设备性能的好坏直接影响到高炉冶炼产品的产量和质量。

通过对现有国内外高炉装料布料设备的深入研究，对攀钢新3号2000 m 3高炉无钟炉顶装料布料设备中移动受料斗、密封阀、料流调节阀、中间漏斗、布料器等关键设备采用了一系列先进技术进行施工设计。

关键词：高炉；移动受料斗；密封阀；料流调节阀；中间漏斗；布料器中图分类号：TH54 文献标识码：B 文章编号：1006－0316(2008)04－0076－02Design of the bell less top charging and distributing device for 2000 m 3 blast furnaceLI Ling-yu(Panzhihua Iron and Steel Co. Design institute ，Panzhihua 617023，China)Abstract ：The production and the quality of blast furnace smelting products are influenced by the performance of iron-smelting blast furnace charging and distributing device. Through elaborately studying current blast furnace charging and distributing device both domestic and abroad, a series of advanced technologies have been adopted in the essential equipments of the bell less top charging and distributing device for PANGANG' new No.3 2000 m 3 blast furnace. The essential equipments include motion feed hopper, sealed valve, material flux adjusting valve, middle hopper and SS distributor.Key words ：blast furnace ；motion feed hopper ；sealed valve ；material flux adjusting valve ；middle hopper ；distributor攀钢新3号2000 m 3高炉采用国内外无钟设备先进技术进行施工设计，克服了现有国内外无钟设备的一些不足，取得了良好的设计使用效果。