年产350万吨炼钢生铁高炉车间毕业设计

目录前言...............................................11设计条件..........................................21.1主要技术经济指标.................................21.2高炉容量及座数的确定..............................32高炉炉型设计......................................52.1高炉炉型选择....................................52.2设计与计算......................................52.3校核炉容:.......................................73炉衬选择..........................................93.1高炉炉基的形状及材质.............................93.2高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑..............114冷却设备选择、风口及铁口设计.......................144.1炉底冷却型式选择................................144.2高炉各部位冷却设备的选择.........................144.3高炉供水量、水压的确定...........................154.4风口数目及直径..................................164.5风口平台、出铁场及铁口...........................164.6炉壳及钢结构确定................................17结论..............................................20参考文献..........................................21致谢............................................22唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第1页共22页前言我国修建现代化高炉始于1891年，解放前期，铁的年产量只有25万吨，钢为15.8万吨。随着时代的变迁，新中国的炼铁工业从以中小高炉占绝对主导地位起步，到20世纪50年代末大办钢铁时大兴“平地吹”土法烧结和土高炉盛行，再到20世纪8O年代中期300立方米、620立方米、1000立方米高炉通用设计，走过了一条随着时代的变迁的道路。目前，我国正在生产的高炉有三千三百多座。在21世纪，我国高炉炼铁将继续在结构调整中发展。高炉结构调整不能简单地概括为大型化，应该根据企业生产规模、资源条件来确定高炉炉容。从目前的我国实际状况看，高炉座数必须大大减少，平均炉容大型化是必然趋势。高炉大型化，有效容积从1000立方米以上乃至3000立方米以上超大型高炉。有利于提高劳动生产率、便于生产组织和管理，提高铁水质量，有利于减少热量损失、降低能耗，减少污染点．污染容易集中治理，有利于环保。所有这一切都有利于降低钢铁厂的生产成本，提高企业的市场竞争力。创造更大的经济效益及社会效益。一座年产350万吨炼钢铁水的高炉是较能适应唐山地区的原燃料条件和唐钢的工艺以及环境条件，并且在节能环保方面较小高炉有很大的优势，同时初期投资相对较小，对于唐山地区的许多钢铁厂都具有比较好的借鉴作用。因此，本设计为2520立方米高炉设计，设计结果结合实际生产，力求对实际生产具有比较好的指导作用。唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第2页共22页1设计条件1.1主要技术经济指标1.1.1高炉有效容积利用系数(V)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VPv式中v---高炉有效容积利用系数，吨铁/米3·昼夜P---高炉每昼夜的生铁产量，吨铁/昼夜有V---高炉有效容积，米3V是高炉冶炼的一个重要指标，本设计v=2.0dmt3/。1.1.2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：PQKK式中K---高炉焦比，千克/吨铁P---高炉每昼夜的生铁产量，吨铁/昼夜KQ---高炉每昼夜消耗焦炭量，千克/昼夜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。本设计的焦比为330tKg/。1.1.3煤比（Y）冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计煤比为190tKg/。唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第3页共22页1.1.4冶炼强度（I）和燃烧强度（i）高炉冶炼强度是每昼夜13m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=0.95dmt3/。燃烧强度既每小时每2m炉缸截面积所燃烧的焦炭数量。本设计i=1.10dmt3/。1.2高炉容量及座数的确定高炉炼铁车间建设高炉的座数，既要考虑尽量增大高炉容积，又要考虑企业的煤气平衡和生铁量的均衡，所以一般根据车间规模，由两座或三座高炉组成即可。本设计选取高炉车间由两座相同容积（25203m）的高炉组成。由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）:高炉炼铁车间日产量＝年工作日年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炼铁车间总容积（3m）:高炉炼铁车间总容积＝高炉有效容积利用系数日产量高炉有效容积利用系数一般直接选定。大高炉选低值（2.0～2.2左右），小高炉选高值（2.7～3.0左右）。如设计年产生铁350万吨的高炉车间⑴确定年工作日:365×95%=347d日产量:总P=347103504=10086.5t⑵确定高炉容积:选定高炉座数为2座,利用系数v=2.0dmt3/每座高炉日产量P=2总P=25.10086=5043t唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第4页共22页每座高炉容积'Vu=vP=0.238.2542=25223m取'Vu=25203m唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第5页共22页2高炉炉型设计2.1高炉炉型选择高炉炉型选择五段式矮胖型。见图1图12520m3高炉炉型图2.2设计与计算2.2.1炉缸尺寸:1)炉缸直径选定冶炼强度I=0.95dmt3/,燃烧强度燃i=1.10hmt3/则d=燃iVIu23.0=1.1252095.023.0=10.73取d=10.8m校核AVu=28.1042520=27.5合理唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第6页共22页2)炉缸高度渣口高度hz=227.1dcNPb铁=28.101.755.01050432.127.1=1.69取hz=1.7m风口高度fh=khz=56.06.1=3.04取fh=3.0m风口数目n=2×(d+2)=2×(10.8+2)=25.6取n=26个风口结构尺寸选取a=0.5m则炉缸高度1h=fh+a=3.0+0.5=3.5m3）死铁层厚度:选取oh=1.5m2.2.2炉腰直径,炉腹角,炉腹高度选取dD=1.10则D=1.10×d=1.10×10.8=11.88取D=11.9m选取=810则2h=tan2dD=o81tan28.109.11=3.47取2h=3.5m校核atana=dDh22=8.109.115.32=6.36=8104'102.2.3炉喉直径,炉喉高度:选取Dd1=0.68唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第7页共22页则1d=0.68×D=0.68×11.9=8.09取1d=8.1m选取5h=2.0m2.2.4炉身角,炉身高度,炉腰高度:选取=840则4h=tan21dD=084tan21.89.11=18.08取h4=18m校核tan=142dDh=1.89.11182=9.47=83058'28选取DHu=2.50则uH=2.50×D=2.50×11.9=29.75取uH=29.8m求得:3h=uH-1h-2h-4h-5h=29.8-3.5-3.5-18-2.0=2.8m2.3校核炉容:炉缸体积1V=124hd=5.38.1042=320.473m炉腹体积2V=)(12222ddDDh=)8.108.109.119.11(5.31222=354.223m炉腰体积3V=324hD=8.29.1142=311.263m炉身体积4V=)(1221124ddDDh=)1.81.89.119.11(181222=14303m炉喉体积5V=5124hd=0.21.842=1033m高炉容积uV=1V+2V+3V+4V+5V=320.47+354.22+311.26+1430+103=2518.963m唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第8页共22页误差V=''uuuVVV=1210121039.1207=0.12%1%炉型设计合理,符合要求.唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第9页共22页3炉衬选择3.1高炉炉基的形状及材质高炉基础是高炉下部的承重结构，它的作用是将高炉全部载荷均匀地传递到炉基。高炉基础由埋在地下的基座和地面上的基墩组成。3.1.1对高炉基础的要求1)高炉基础应把高炉全部载荷均匀地传给炉基，不发生沉陷和不均匀沉陷。高炉基础下沉会引起高炉钢结构变形，管路破裂；不均匀下沉将引起高炉倾斜，破坏炉顶正常布料，严重时不能正常生产。高炉总体设计，对基础的下沉量和倾斜率都有严格要求。2)具有一定的耐热能力。一般混凝土只能在150C以下工作，250C便有开裂，400C时失去强度，钢筋混凝土700C时失去强度。过去由于没有耐热混凝土基墩和风冷炉底设施，炉底破损到一定程度后，常引起基础破坏，甚至爆炸。采用风冷和水冷炉底及耐火基墩后，可以保证高炉基础很好工作。3.1.2高炉基础的形状、尺寸、材质结构高炉基础是由基墩和基座组成的。高炉基础的结构主要取决于地质条件和高炉的容积。高炉基础见图2唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第10页共22页耐火混凝土基墩钢筋混凝土基座高炉基础图2高炉基础基墩的作用是隔热和调节铁口标高。基墩用耐热混凝土作成。基墩的形状为圆柱体，直径尺寸与炉底相适应，并要求高度一般为2.5～3.0m，本设计为3.0m。高炉基墩一般都浇注成整体结构，并在周围设置环行钢筋以保证其强度。基墩下部的炉壳外面设有密封钢环，上部与炉壳焊接，下部浇注在基座的混凝土内。钢环与炉壳之间留100～150mm空隙，内填充碳素材料。基墩与基础之间留有10mm的水平温度缝，其间填充石英砂，以抵抗形变损坏。基座的主要作用是将上面传递来的载荷传递给地层。基座的底面积较大，以减小单位面积的地基所承受的压力。基座的直径与载荷和地基土质有关，基座用普通钢筋混凝土制成，其形状一般为正多边形，本设计选用正八边形，其对角线长为40m。基座表面为带坡度的水泥沙浆层，以便于排出积水。地表面积按下式计算:允KSPA唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第11页共22页其中：P---总载荷，K---安全系数，允S---地基土质允许承载能力。3.2高炉炉底和各段炉衬的选择、设计和砌筑炉缸、炉底承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透作用，工作条件非常恶劣。炉缸、炉底是高炉重要部分，被侵蚀破坏程度是决定高炉大修的关键。3.2.1炉底炉底承受高温、高压、渣铁冲刷侵蚀和渗透作用，工作条件十分恶劣。为了防止炭砖在烘炉和开炉时被氧化,在炭砖表面应砌一层粘土砖保护层.为吸收砌体膨胀,砌体与周围冷却壁之间应留100～150mm缝隙,缝隙