年产200万吨炼铁高炉车间设计教材

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年产200万吨炼铁高炉车间设计
摘要
人类获得生铁重要手段是通过高炉炼铁，高炉炼铁是钢
铁冶金中的基础环节，同时也是最重要的环节。本设计任务
是设计一个年生产能力达200万吨炼铁高炉车间。
本次设计的高炉 1100m³。高炉炉型为五段式，高炉
炉衬设计依据各个部分的工作条件的不同以及炉衬破损的机
理，选择相应的耐火材料。热风炉采纳的传统改进型内燃式
热风炉，燃烧室为复合型断面，热风炉数量为3座，关于
热风炉的设计部分还包括热风炉的各种设备以及相应的技术
参数。上料系统采纳的是可不间断上料，原料破损率低的皮
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带运输上料，炉顶装料设备是并罐式无钟炉顶。煤气处理系
统的功能是降低高炉煤气粉尘含量，一般分为三个时期--
粗除尘、半精细除尘、精细除尘。煤粉喷吹系统采纳了单管
路串罐式直接喷吹工艺，这种工艺大大提高了喷吹效率，改
善冶炼条件。本设计中还包括了其他一些环节的设计，例如
渣铁处理系统。在设计的同时，广泛参考借鉴前辈的研究数
据和国内外同级不炉容的高炉的实际生产经验，从理论和实
践并举的角度动身，努力使本设计的高炉在技术操作上实现
自动化和机械化，并把对环境的损害降到最低。

关键词：高炉，冶金计算，热风炉，鼓风机，煤气处理，渣
铁处理
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目 录
前 言 ............................................ 1
第一章 高炉炼铁概况 ............................... 2
§1.1 高炉炼铁的进展概况 ...................... 2
§1.2 高炉及其附属设备 ........................ 2
§1.3 高炉炼铁设计的差不多原则 ................ 2
第二章 高炉炼铁综合计算 ........................... 4
§2.1 原始资料 ............................... 4
§2.2 配料计算 ............................... 5
§2.3 物料平衡计算 ............................ 8
§2.4 热平衡计算 ............................. 12
第三章 高炉炼铁车间设计 .......................... 17
§3.1 高炉座数及容积设计 .................... 17
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第四章 高炉本体设计 .............................. 18
§4.1 炉型设计 .............................. 18
§4.2 炉衬设计 .............................. 20
§4.3 高炉冷却设备 ........................... 21
§4.4 高炉冷却系统 ........................... 23
§4.5 高炉送风管路 ........................... 23
§4.6 高炉钢结构 ............................. 23
§4.7 高炉基础 .............................. 24
第五章 附属设备系统 .............................. 25
§5.1 供料系统 .............................. 25
§5.2 炉顶装料系统 ........................... 26
§5.3 送风系统 .............................. 27
§5.4 煤气处理系统 ........................... 30
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§5.5 煤粉喷吹系统 ........................... 33
§5.6 渣铁处理系统 ........................... 34
第六章 高炉炼铁车间平面布置 ...................... 37
§6.1 应遵循的原则 .......................... 37
§6.2 高炉炼铁车间平面布置的形式 ............. 37
结 论 ........................................... 38
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前 言
随着改革开放打开国门，我国的经济飞速进展，也促进
了钢铁业的飞速进展。然而由于其是资源消耗大户，尤其是
能源消耗，同时高炉所产生的废气废渣等假如不做适当的利
用或处理，对环境会形成极大的破坏，因此钢铁业的进展又
面临着严峻的挑战。为了使得钢铁业朝向节能环保高效的方
向进展，就必须对目前的炼铁技术进行创新和改进。
本次设计的任务是年产200万吨的炼铁高炉车间，在
计算与设计时参考借鉴了许多前辈们的心血研究，以及国内
外同行的生产经验，旨在设计出一座各项经济技术指标优良，
而且环保的炼铁车间。此次设计结合了当前世界高炉进展的
趋势，和考虑到我国减少农田占用的差不多国情，进行了合
理的设计。但由于专业知识和经验的不足，在设计过程中或
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多或少存在有偏差和错误的地点，欢迎各位老师同学们向我
提出您宝贵的建议和意见。
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第一章 高炉炼铁概况

§1.1 高炉炼铁的进展概况
钢铁一直以来差不多上人类社会使用量最多，使用范围
最宽的重要材料。钢铁在我们的日常生产生活中发挥着至关
重要的作用，人们所使用的生产工具和生活设施也都直接或
间接地使用钢铁。衡量一个国家工业化水平的重要标志确实
是那个国家的钢铁产量，而且其钢铁质量也阻碍着那个国家
其他工业产品的质量，因此钢铁业对一个国家的工业进展具
有至关重要的作用。
世界钢铁工业在20世纪迎来了前所未有大进展。全球
钢产量由1900年的2850万吨激增到2000年的8.43亿吨。
20世纪前半叶，英国钢铁业在世界上独占鳌头；20世界中
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期，美国与前苏联两大强国的钢铁工业在全球处于领先地位；
上世纪后叶，随着日本钢铁业在世界钢铁格局中异军突起。
近年来我国钢铁行业的进展面临着巨大的挑战，特不是
经济危机以来，全球经济增速放缓，以及我国正处于产业结
构调整期以及越来越重视环境问题，大量高能耗的产业面临
着整改甚至关闭，去年河北就关闭了一些小型钢铁厂并炸毁
部分高能耗的高炉，房地产市场的长期低迷也使钢铁需求量
持续下降，使得近几年来我国的钢铁生产状况供大于求。
§1.2 高炉及其附属设备
冶炼生铁的最要紧设备是五段式高炉本体（炉缸、炉腹、
炉腰、炉身、炉喉），外形为圆筒形，炉壳材料为钢板，内
村耐火材料，在炉壳和耐火材料之间布置着冷却设备。要想
把铁矿石转变成铁水，紧靠高炉本体是完不成的，还需要其
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它系统的配合，如供料、送风、煤气处理、渣铁处理、喷吹
燃料等附属系统。
§1.3 高炉炼铁设计的差不多原则
新建炼铁高炉在可行性、环保、安全性、经济性等方面
多做细致深入的考虑，可归纳为以下几项差不多原则[1]：
（1）合法性 确保设计原则和设计方案符合国家工业
建设的方针和政策。
（2）客观性 以事实客观的数据为设计依据，保证能
成功地付诸实施。
（3）先进性 设计必须依照高炉的当前以及以后进展
趋势，反映出钢铁研究领域的最新研究成果。
（4）经济性 在综合各方面的考虑的情况下，选择单
位产品经济效益最佳的方案。
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（5）综合性 在设计中，要从全局考虑，尽量做到各
部分设计之间能相互协调，不冲突矛盾。
（6）进展远景 必须充分考虑到车间今后增产扩大规
模的可能性，留有足够的扩建空间。
（7）安全和环保 确保生产可不能对周边的生态环境
造成破坏，同时保障各岗位工作人员的人生安全。
（8）标准化 在设计时应尽量采纳标准化的设计，如
此能够缩短建设时刻，节约建设成本。
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第二章 高炉炼铁综合计算
高炉炼铁综合计算包括配料计算、物料平衡计算和热平
衡计算。这是在设计一座新高炉时或者高炉采纳新冶炼技术
之前选择各项生产指标、确定各物料用量以及工艺参数的重
要依。
§2.1 原始资料
冶炼一吨生铁需要一定数量的矿石、熔剂和燃料。关于
炼铁设计的计算工艺，燃料的用料是预先确定的，是已知的
量，配料计算的要紧目的是求出在满足炉渣碱度要求的条件
下，冶炼规定成分生铁所需的矿石和熔剂的数量。计算已知
数据如下：
一、原燃料成分如表2-1～2-3所示。
二、炼钢用生产，规定生铁成分[Si]=0.25%，[S]=0.028%。