第五章高炉送风系统设计解析
高炉送风直吹管结构优化设计浅析
高炉送风直吹管结构优化设计浅析作者：郭朝来源：《科技风》2016年第05期摘要：送风装置的作用是将热风围管高温、高压的热风，输送到高炉本体，热风在小套出风口与煤粉生成一氧化碳，从而完成铁矿石的冶炼。
在整套送风装置系统中，直吹管由于受大中小套及附属水管的限制，其结构紧凑、耐火料较薄，是送风装置最薄弱的部件。
送风装置的发红烧穿，多发生在直吹管部位，因此，合理的优化设计直吹管显得尤为重要。
本文介绍了直吹管在结构设计时需要注意的一些问题。
关键词：送风装置；直吹管；优化设计1.前言近二十年来，世界钢铁工业发达国家迅速实现了炼铁高炉的大型化、高效化和自动化。
由于在高炉生产上采取了精料及喷吹煤粉等措施，加上操作水平的提高，保证了高炉的稳定运行，为高炉接受高风温奠定了基础。
送风装置在炼铁工艺中，是将热风炉加热的1250～1350℃的热空气送入高炉的主体装置。
送风装置的使用寿命，对高炉的稳定运行及安全生产有至关重要的作用。
近年来随着炼铁技术不断进步以及高风温、高富氧、大喷煤的应用，高炉送风系统不断出现开裂、烧塌或烧穿等事故，这些事故如果提前做好预防可以将损失降到最低。
否则，一旦发生事故，轻者烧坏设备，重者还会造成人员的伤害或死亡。
在送风装置设计中，鹅颈管、补偿器、弯头由于受到的限制较小，可以适当加大关键部位的管体尺寸，增加管内耐火材料的厚度，从而减低其表面温度、减少热风损失、提高热风利用率，从而延长其使用寿命。
但直吹管由于受到大中小套及其水管的空间限制，其外形尺寸较小、结构紧凑、耐火料较薄，从而成为送风装置中最薄弱的部件。
送风装置的发红、烧穿，多发生于直吹管。
由此，在有限的空间内，合理进行直吹管的结构设计，显得尤为重要。
2.直吹管的结构设计通过分析炼铁高炉直吹管烧穿的案例、高炉送风装置新做及改造的经验，直吹管耐火料最薄弱的位置是煤枪罩的末端。
根据以往的设计经验及现场使用状况，得出如下经验值：对于容积800以下的高炉，一般要求煤枪罩末端的料厚大于25mm，800以上的高炉料厚大于30mm，1260以上的高炉要大于35mm。
高炉炼铁
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梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁
5.3.2 炉衬、冷却结构、炉基及金属结构
炉衬： 粘土砖、高铝砖、硅砖 、陶瓷杯、炭砖或炭捣 。
2019/8/10
12
梅山钢铁制造知识 第五章 高炉炼铁
5.2.2.5. 其它元素还原 五大元素：C、 Si、Mn 、P、S 硫(S)、磷(P)都是生铁中的有害元素，国家标 准对生铁含磷、硫量有严格要求。 P在高炉冶炼时 几乎全部进入生铁，因此控制生铁含磷量的唯一办 法是控制入炉原料的含磷量。 S在高炉冶炼中部分 还原进入生铁。
5.2.2.2. 铁氧化物的还原顺序 当t>570℃(FeO稳定)：
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe 当t<570℃(FeO不稳定)：
Fe2O3 Fe3O4 Fe
5.2.2.3. 用CO还原铁氧化物： 当t>570℃：
3 Fe2O3 ＋CO＝2 Fe3O4 +CO2 +Q Fe3O4 ＋CO＝3 FeO +CO2－Q FeO + CO＝ Fe +CO2+Q（间接还原） 特点：不消耗C ； 放热
热风阀
冷风阀 烟道阀
混合室 助燃空气阀 煤气燃烧阀
6 高炉送风系统
6 送风系统高炉送风系统包括鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门等。
热风带入高炉的热量约占总热量的四分之一，目前鼓风温度一般为1000～1200℃，最高可达1400℃，提高风温是降低焦比的重要手段，也有利于增大喷煤量。
准确选择送风系统鼓风机，合理布置管路系统，阀门工作可靠，热风炉工作效率高，是保证高炉优质、低耗、高产的重要因素之一。
6.1 高炉鼓风机高炉鼓风机用来提供燃料燃烧所必需的氧气，热空气和焦炭在风口燃烧所生成的煤气，又是在鼓风机提供的风压下才能克服料柱阻力从炉顶排出。
因此没有鼓风机的正常运行，就不可能有高炉的正常生产。
6.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求1）要有足够的鼓风量。
高炉鼓风机要保证向高炉提供足够的空气，以保证焦炭的燃烧。
入炉风量通过物料平衡计算得到，也可以按照下列公式近似计算：14400IvV V u =m 3/min （6－1） 式中： 0V ——标态入炉风量，m 3/min ；u V ——高炉有效容积，m 3；I ——高炉冶炼强度，t/(m 3·d)； v ——每吨干焦消耗标态风量，m 3/t 。
每吨干焦消耗标态风量主要与焦炭灰分和鼓风湿度有关，一般在2450～2800 m 3/t 之间，可根据炉料及生铁、煤气的成分计算。
2）要有足够的鼓风压力。
高炉鼓风机出口风压应能克服送风系统的阻力损失、克服料柱的阻力损失、保证高炉炉顶压力符合要求。
鼓风机出口风压可用下式表示：FS LS t P P P P ∆+∆+= （6－2）式中： P ——鼓风机出口风压，Pa ；t P ——高炉炉顶压力，Pa ； LS P ∆——高炉料柱阻力损失，Pa ； FS P ∆——高炉送风系统阻力损失，Pa 。
常压高炉炉顶压力应能满足煤气除尘系统阻力损失和煤气输送的需要。
高压操作可使高炉获得良好的冶炼效果，目前大中型高炉广为采用，大型高炉炉顶压力已达到0.25～0.40MPa 。
第5章 送风系统讲解
③送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自 动地产生大幅度变化。
④能保证长时间连续、安全、高效率运行。
5.1.2 高炉鼓风机工作原理及特性
常用的两种高炉鼓风机有： 离心式和轴流式
一. 离心式鼓风机
1. 工作原理：
鼓风机的叶轮旋转使空气受离心力的作用而升高压 力，其升压过程是从叶轮的方向吸人空气，在叶轮 内受离心力作用而升压，并以180~200m/s的速度 向半径方向排出，排出的空气在扩散器内把速度的 能量转变为压力，然后把流动方向转换到轴向进下 一级的叶轮，进一步升高压力。为了获得足够的离 心力来压缩空气，必须使叶轮高速旋转。鼓风机每 一级的压缩比限于1.2，因此在需要高的压力时， 必须用增加级数来达到，但由于轴的关系最多只能 到13级。这种鼓风机的效率最高为78%，风压风 量特性曲线的斜度平缓，在炉内压力变化大的场合 下，存在不能按定风量送风的缺点。离心式鼓风机 构造简单、使用方便、可靠性高。
5.1.3 高炉鼓风机的选择
1. 高炉鼓风量 的确定：
(1)高炉入炉风量
qv
Vu Iq j 1440
式中： V0 ——标态入炉风量，m3/min；
Vu ——高炉有效容积，m3； I ——高炉冶炼强度，t/(m3·d)，取最高值；
qj——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。 灰分为10%~16%一般在2750～2604 m3/t之间 。
高炉鼓风机是高炉的心脏，是高炉冶炼 最重要的动力设备。它不仅直接为高炉冶 炼提供所需要的氧气，而且还为炉内煤气 流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。
高炉风口参数的设计探讨(百度文库)
高炉风口参数的设计探讨郭俊奎马铁林摘要风口是高炉送风系统的重要设备之一，通过对高炉风口参数进行分析、论述、探讨，阐述了风口数目,风口高度,风口角度、长度,风口直径对高炉冶炼操作、生产技术经济指标的影响,并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议。
关键词高炉风口参数设计探讨0 前言高炉炼铁是一个综合的工艺过程，每一项工艺参数设计对高炉生产都有不同程度的影响，高炉风口是炼铁高炉重要的送风设备之一，有高炉炼铁生产工艺以来就存在风口，高炉鼓风、喷吹的燃料都是通过风口进入高炉内的。
风口参数主要包括风口数量、高度、直径、角度和长度等数据，风口参数对其本身寿命及炼铁高炉生产技术经济指标有重要影响，是高炉下部调剂的重要手段之一。
本文结合节能减排、降低能耗及新工艺的需要，更重要的是通过工业实践，对风口参数进行分析总结、论述探讨，提出了自己的看法，并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议，希望使风口参数更加科学合理，做好风口参数设计，从而进一步提高炼铁生产技术经济指标。
1 风口数目的确定高炉风口数目是高炉工艺设计的重要参数之一，主要取决于炉缸直径大小和鼓风机能力，高炉风口数目增多目前是一种趋势，增加风口数目有利于高炉的强化冶炼。
风口数目在满足炼铁工艺要求的同时，还应符合风口的安装尺寸和结构要求。
风口数目的计算有多种方法，但还没有严格的理论计算公式，一般按经验公式粗略计算后确定。
设计手册要求风口弧长间距在1200mm～1400mm，国内曾采用如下公式[1]：f=2d＋1式中：f—风口数目，个；d—炉缸直径，m。
式中计算出来的风口数目较少。
国外一般采用如下公式[1]：f=πd/(1.0～1.2)或f=3d风口数目一般为双数。
高炉风口数目的合理设计与高炉操作、技术指标有很大关系。
风口数目增多，风口弧长间距就小，高炉圆周进风相对均匀，可改善煤气流、温度分布，减少风口之间的“死料区”，炉缸燃烧均匀，可活跃炉缸，利于炉况顺行，有节焦、增产等作用，更有利于节能减排。
高炉工艺送风制度
送风制度1.送风制度的概念在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态。
2.适宜鼓风动能的选择高炉鼓风所具有的机械能叫鼓风动能。
适宜鼓风动能应根据下列因素选择：◆原料条件原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。
原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。
◆燃料喷吹量高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。
但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。
这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。
因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。
◆风口面积和长度在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。
风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。
为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。
◆高炉有效容积在一定冶炼强度下，高炉有效容积与鼓风动能的关系见表4—1。
表4—1 高炉有效容积与鼓风动能的关系高炉适宜的鼓风动能随炉容的扩大而增加。
炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能相应增加。
鼓风动能是否合适的直观表象见表4—2。
表4—2 鼓风动能变化对有关参数的影响3.合理的理论燃烧温度的选择风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。
理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。
适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。
理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。
理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。
理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高，见图4—1。
高炉的休风、送风及煤气处理
高炉的休风、送风及煤气处理高炉是冶金工业中常用的高温反应设备，主要用于炼化铁和生产钢铁。
在高炉的运行过程中，休风、送风以及煤气处理等环节起着至关重要的作用。
以下将对高炉的休风、送风和煤气处理进行详细介绍。
休风是指高炉停炉期间的一种操作。
其目的是排空高炉内的废气和煤气，并进行相应的检修、维护以及更换耐火材料。
休风过程主要分为准备、排煤、处理煤气和排气四个步骤。
首先，在休风前要对高炉进行充分的准备。
这就包括炉渣的清理和炉壳的检查修理等工作。
其中，炉渣的清理是确保高炉内部清洁的前提，其通过将高炉内的炉渣清理干净，以确保下次操作能够正常进行。
而炉壳的检查修理则是为了保证高炉的正常运行。
只有将炉壳中的各个部分进行检查和修理，才能够保证高炉的操作安全性和稳定性。
其次，在休风期间需要对高炉内的煤气进行处理。
煤气处理是高炉休风过程中必不可少的环节。
在这一阶段，首先要将高炉内的矿渣抽出，并将其送入矿渣分选机进行分离。
这样可以使煤气中的灰、渣等杂质被分离出来，从而减少了后续处理过程中的压力。
然后，将分离出的煤气送入煤气净化设备进行处理。
煤气净化设备主要通过化学反应和物理分离等方式将煤气中的有害物质，如硫化氢、焦油等进行去除。
这样处理后的煤气就可以进一步利用，提高能源的利用效率。
另外，休风过程中还需要对高炉进行排煤。
排煤是将高炉内的残余煤炭去除的过程。
通过将高炉内的煤炭杂质清理干净，可以减少高炉开槽期间的不利影响，并确保高炉下一次操作的正常进行。
为了保证排煤的效率，通常采用机械装置对高炉进行清理，这样既提高了工作效率，又减少了工人的劳动强度。
最后，在完成休风过程中的前几个步骤后，还需要对高炉进行排气。
排气是确保高炉内部煤气进一步被清空的过程。
通过对高炉进行排气，可以使高炉内的废气和煤气完全排出，从而为下一次操作做好准备。
总之，高炉的休风、送风以及煤气处理等环节是高炉运行过程中不可或缺的一部分。
通过适时的休风操作，可以确保高炉内部的安全和稳定性。
高炉风口参数的设计探讨
高炉风口参数的设计探讨摘要风口是高炉送风系统的重要设备之一，通过对高炉风口参数进行分析探讨，论述了风口数目，风口高度，风口角度、长度，风口直径对高炉冶炼操作、生产技术经济指标的影响，并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议。
关键词高炉风口参数设计探讨0 前言高炉炼铁是一个综合的工艺过程，每一项工艺参数设计对高炉生产都有不同程度的影响，高炉风口是炼铁高炉重要的送风设备之一，有高炉炼铁生产工艺以来就存在风口，高炉鼓风、喷吹的燃料都是通过风口进入高炉内的。
风口参数主要包括风口数量、高度、直径、角度和长度等数据，风口参数对其本身寿命及炼铁高炉生产技术经济指标有重要影响，是高炉下部调剂的重要手段之一。
笔者结合节能减排、降低能耗及新工艺的需要，通过工业实践，对风口参数进行了分析探索，提出了一些看法，并从设计角度提出了风口参数的设计、计算参考数据和建议，以使风口参数更加科学合理，做好风口参数设计，从而进一步提高炼铁生产技术经济指标。
1 风口数目的确定高炉风口数目是高炉工艺设计的重要参数之一，主要取决于炉缸直径大小和鼓风机能力，高炉风口数目增多目前是一种趋势，增加风口数目有利于高炉的强化冶炼。
风口数目在满足炼铁工艺要求的同时，还应符合风口的安装尺寸和结构要求。
风口数目的计算有多种方法，但还没有严格的理论计算公式，一般按经验公式粗略计算后确定。
设计手册要求风口弧长间距在 1200 mm ～ 1400mm，国内曾采用如下公式［1］ :f =2d +1式中:f—风口数目，个;d—炉缸直径，m。
式中计算出来的风口数目较少。
国外一般采用如下公式［1］ :f = πd/(1.0～1.2)或 f =3d风口数目一般为双数。
高炉风口数目的合理设计与高炉操作、技术指标有很大关系。
风口数目增多，风口弧长间距就小，高炉圆周进风相对均匀，可改善煤气流、温度分布，减少风口之间的“死料区”，炉缸燃烧均匀，可活跃炉缸，利于炉况顺行，有节焦、增产等作用，更有利于节能减排。
高炉送风系统设计
6.3高炉送风系统高炉送风系统是为高炉冶炼供给足够数量和高质量风的鼓风设施，送风系统的设备主要包括高炉鼓风机，热风炉，加湿或脱湿装置，送风管道和阀门等。
6.3.1高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉冶炼的重要动力设备。
它不仅直接为高炉冶炼供给所需的氧气，还为炉内煤气流的运动抑制料柱阻力供给必需的动力，使高炉生产中各种气体循环流淌。
高炉鼓风机是高炉的“心脏”。
6.3.1.1高炉鼓风机技术要求（1）有足够的送风系统力气，即不仅能供给高炉冶炼所需要的风量，而且鼓风机的出口压力要能够足以抑制送风系统的阻力损失，高炉料柱阻力损失以保证有足够高的炉顶煤气压力。
（2）风机的风量及风压要有较大宽的调整范围，即风机的风量和风压均应适应与炉况的顺行。
冶炼强度的提高与降低，喷吹燃料与富氧操作以及其他的多种因数变化的影响。
（3）送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自动的产生大幅度变化。
（4）能够保证长时间连续，安全及高效率运行。
6.3.1.2高炉鼓风机选择（1）鼓风机出口风量的计算鼓风机出口风量包括入炉风量、送风系统漏风量和热风炉换炉时的充风量之和。
计算时用标准状态下的风量表示。
1）高炉入炉风量的计算V Iqq =u jv 140式中: q ——高炉入炉风量，m 3/ min ；vV——高炉有效容积，m 3；uI ——冶炼强度，t/m 3 ⋅ d ，一般取综合冶炼强度，本设计为 1.1；——每吨干焦的耗风量，m 3/ t 。
qj每吨干焦的耗风量与焦炭的灰分含量和风的湿度有关，焦炭灰分为 12%时，每吨干焦的耗风量一般为 2550 m 3/ t 。
V Iq3200 ⨯1.1⨯ 2550q =u j =v 1440 1440= 6233.33m3 / min 2）送风系统漏风量损失计算q =η⋅qo v式中qo——送风系统漏风量损失，m 3/ min ；η——漏风系数，正常状况，大型高炉为10%左右，中小型高炉为15%左右。
q =η⋅q = 10% ⨯ 6233.33 = 623.33m3 / mino v3）热风炉换炉时的充风量计算热风炉换炉充风量，热风炉换炉时，假设风机仍依据原来的风量送风，高炉风口的风压势必会降低，从而导致炉内的煤气流淌性，影响炉况稳定，这种状况虽然对于中小型高炉影响并不重要，但是对于大型高炉来说，影响不行无视，大型高炉热风炉操作时，为了维护高炉风口风压不变，风纪从定风量调整，即增加风纪的供风量，充入送风的热风及充风时间长短等有关，按标准计算充风量比较简洁，生产中是依据阅历公式估算，或按阅历取值确定。
第五章 高炉送风系统设计
2. 结构：
有闸板阀、曲柄盘式阀、盘式烟道阀。
四. 调节阀 1. 作用： 用来调节煤气流量、助燃空气流 量、冷风流量以及混风的冷风流量等。 2. 结构： 一般采用蝶形阀。
五. 充风阀
作用：
热风炉从燃烧期转换到送风期， 当冷风阀上没有设置均压小阀时，在 冷风阀打开之前必须使用充风阀提高 热风炉内的压力。
5 送风系统
高炉送风系统包括 ：
鼓风机、冷风管道、热风炉、热风管路以 及管路上的各种阀门等
5.1 高炉鼓风机
1400M3/tFe水；富氧1300M3风； 1M3炉容2.5～3.5M3风/min
①通风机<0.1MPa鼓出压，主要控 制风量Q，抽烟机； ②鼓风机 0.1MPa<鼓<0.4MPa，既 要用P又要用风；
六. 废风阀
作用：
热风炉从送风期转换到燃烧期时， 在烟道阀打开之前需打开废风阀，将 热风炉内相当于鼓风压力的压缩空气 由废风阀排放掉，以降低炉内压力。
七. 放风阀和消音器
1. 位置：
放风阀安装在鼓风机与热风炉组之间 的冷风管道上。 2. 作用：
在鼓风机不停止工作的情况下，用放 风阀把一部分或全部鼓风排放到大气中的 方法来调节入炉风量。
四. 蓄热室
蓄热室是热风炉进行热交换的主 体，它由格子砖砌筑而成。 1. 对格子砖的要求：
①有较大的受热面积进行热交换；
②有一定的砖重量来蓄热； ③能引起气流扰动；
④砌成格子室后结构稳定。
2. 格子砖的主要特性指数有：
（1）有效通道截面积m2
（2）1m3格子砖的受热面积f ：m2/m3
（3）填充系数1- ：m3/m3
三. 热风炉用耐火材料 1. 硅砖：SiO2含量在95％左右。
高炉鼓风机控制系统的设计和应用探讨
高炉鼓风机控制系统的设计和应用探讨 Nhomakorabea刘 小 臣
（ 广东省 阳春新钢铁有 限责任公 司设备 工程部 ．广 东 阳春 ５ ２ ９ ６ ０ ０）
【 摘 要ｌ 在 国内改革 开放 的带动下 ，国内钢铁行业开始 了快
转换，以满足多变的工况需求。 依据鼓风机结构组成 ，计算机控 制系统应 该由五路 模拟量控制 输出， 由调速系统控制鼓风机转速 、汽轮机气 门调速 ，协 同控 制转 速的 Ｐ Ｉ Ｄ控制器组成 闭环控 制回路 ，调速系统与 ｐ Ｉ Ｄ转速控制器虽 分属两个独立的控制系统， 但在工作过程中组成串级控制逻辑结构 ， 能够实现防干扰的作用，又因 Ｐ Ｉ Ｄ控制器操作方 式单一 ，因此工作 动态稳定，对机组的扰动性低 。在静叶角度与防 喘振控制输 出中， 应采用静叶角度控制器与 防喘阀手操器 ，在鼓风机组辅助 设备控制 中则采用驱动报警开关显示来实现开关启停的功能。 为满足计算机控制系统的要求 ，需要对计算机 Ｄ Ｏ Ｓ系统进 行结 构设计 ，以使其符合系统软硬件要求 、通讯系统要求 ，设定操作员 使用权限，并对报警系统 、通讯系 统进行控制器 的连接 ，能够 随时 监测接收 以及处理接 口信息 ，最终设计 出优化 的控制系统方案 ，满 足连续控制 、优化控制 、逻辑控制 以及顺序控制 的要求 。Ｄ Ｏ Ｓ 系统 结构主要集成控制系统中的通讯组件、过程控制器 以及 Ｉ ／ ｏ卡件， 过程控制器与 Ｉ ／ Ｏ卡件通过冗余通信网络连接 ，不仅 能够完成数据 采集、滤波 、监测 、警报 以及控制输入输 出功能 ，还 能够实现 故障 的 自我诊断 ，对故障 区域进行隔离或者预警 ，使维修工作人员 能够 及时的处理故障，减少经济损失。 鼓风机控制系 统还包括供 电系统以及 地线 系统的设计，供电系 统是维持计算机控制系统正常工作 的重要保证 ，供 电不正 常如 电网 波动、对 电网的干扰等还会影 响到系 统的可靠性 以及稳定性， 因此 必须保证供 电系统 的稳定运行 ，防止 电网干扰 ，保证供 电系统 的连 续性、稳定性 。在进行计算机供 电系统设计时应该采用两路供 电线 路并行的思想，一路为 Ｕ Ｐ Ｓ 电源 ，另 一 路 为 交流 稳 压 电源 ，此 外 还 应 包 含 备 用 电源 以及 关 键 设 备 的备 用 蓄 电池 等 。地 线 系 统 的设 计 要 注意防干扰特性 ，在铺设过程 中注 意与动力 电缆等线路分开 ，采用 带有屏蔽功能 的电缆 ，以减少 电磁干扰 。正确 的地线设计应 当是 既
高炉的休风、送风及煤气处（三篇）
高炉的休风、送风及煤气处高炉的休风、送风及煤气处理是高炉冶炼过程中的关键步骤之一，直接影响到高炉冶炼的效果和冶炼产能。
本文将详细介绍休风、送风及煤气处理的范本，以供参考。
一、休风范本休风是指高炉停止冶炼生产，将炉内热风系统进行冷却的过程。
休风的目的是保护和维修高炉设备，以确保高炉的安全稳定运行。
休风范本主要包括以下内容：1. 休风准备工作：设备检查、清理和维护工作，确保高炉设备的正常状态。
2. 休风塞堵：对高炉的热风系统进行塞堵操作，以阻止热风和煤气流入高炉。
3. 检查休风状态：对高炉进行检查，确认休风塞堵工作的效果。
4. 冷却高炉设备：对高炉设备进行冷却处理，防止高炉设备因长时间高温运行而受损。
5. 炉内残留物处理：清理高炉炉腔内的残留物，进行炉腔的清洁和维护。
6. 休风结束准备：对高炉进行恢复工作，准备送风和重新投料。
二、送风范本送风是指将冷却后的热风再次送入高炉进行冶炼过程的操作。
送风的目的是保持高炉内的正常燃烧和冶炼条件，提高高炉的冶炼效率。
送风范本主要包括以下内容：1. 送风准备工作：检查高炉设备是否正常运行，准备好送风系统的各项设备。
2. 送风操作：启动送风系统，将冷却后的热风送入高炉。
3. 检查送风状态：对送风系统进行检查，确保送风系统正常运行。
4. 监控高炉参数：监控高炉冶炼过程中的各项参数，如温度、压力等。
5. 调整送风量：根据高炉的冶炼需要，调整送风系统的送风量，以达到最佳的冶炼效果。
三、煤气处理范本煤气处理是指对高炉冶炼产生的煤气进行处理，以使其满足后续利用或排放标准的要求。
煤气处理的目的是回收和利用高炉煤气，减少对环境的污染。
煤气处理范本主要包括以下内容：1. 煤气收集：对高炉冶炼产生的煤气进行收集，并将其导入煤气处理装置。
2. 煤气清洁：在煤气处理装置中，通过物理或化学方法对煤气进行净化，去除其中的杂质和污染物。
3. 煤气分离：将煤气中的有用组分进行分离和回收，如煤气中的燃料气和工业气体等。
第五章-高炉炼铁工艺(二)解析
根据理论计算与生产经验数据不同炉容的合适的 鼓风动能如下：（P219，表6-4） 100m3左右的高炉，鼓风动能为20000-30000J/s； 255m3高炉，鼓风动能为30000-40000J/s； 500-1000m3高炉，鼓风动能为60000-70000J/s； 10000-1200 m3高炉，鼓风动能为70000-85000J/s。
（5）在提高冶炼强度时，不宜同时采用加重边沿的 措施，以免炉况不顺。
（6）控制布料器旋转角色度以向炉喉装偏料，可调 整圆周气流分布不均匀性。
二、送风制度
它是指在一定的冶炼条件下，保证适宜的鼓风数 量、质量和风口进风状态，以达到气流分布合理，炉 况顺行。因此，送风制度的稳定是煤气流稳定而均匀 的基础，是顺行和炉温稳定的必要条件。通常送风制 度包括的参数有：
(2)冶炼参数变化，如风温变化：湿度变化；富氧 量；顶压高低；喷吹量；炉喉煤气中CO2含量；透 气性指数变化等。 (3)设备条件变化，如冷却器漏水；布料器工作失 灵；亏料线作业；称量误差；阴雨天气；槽下过筛 情况变化。
五、基本操作制度之间的关系 以上四个基本操作制度，是保证高炉生产所必须
的。但它们之间是互相影响互相相制约的，决不能 孤立地或等同地看待这些制度。
四、热制度 热制度含义。（P220） 1 热制度表示参数
（1）铁水温度。1350-1500℃，以铁水温度表示， 又称为物理热。
（2）铁水[Si]含量。[Si]含量高表示温度高，又 称为化学热。
2 热制度选择的依据 确定高炉热制度时，一般要考虑以下诸因素与相
应的条件：
(1)冶炼生铁的品种。是冶炼铸造铁还是冶炼制钢铁。 (2)本厂的原料条件。所用矿石如果含Ti、V、F生铁， 一般选择低硅冶炼。
炼铁高炉送风相关
炼铁高炉送风装置（送风支管）的应用与改造众所周知，炼铁高炉送风装置（送风支管），是高炉炉前设备中至关重要的组成部件，也是热风管道系统中的薄弱环节，很容易出现特殊状况发生的地方，是决定高炉能否正常生产的关键。
目前国内高炉普遍存在着漏风、发红、外表温度高、使用寿命短、因漏风造成热能损失过大等诸多弊病，难以满足高炉冶炼对送风装置的使用要求。
在使用原有铰链型送风装置的高炉投产后，随着高炉冶炼的强化和风温、富氧、顶压水平的提高，高炉送风装置会出现漏风、发红的现象，为了维持生产，被迫临时采取吹冷风和打水处理，严重的将采取将法兰全部焊死的方法进行处理，无法维持生产时只能采取打包箍等作业，或将该装置换下。
但新的送风装置换上后仍会出现上述现象的发生，所以严重的影响了正常生产，并造成了热能的严重损耗和生产产量的下降。
我们知道，热风带入高炉的热量约占总温度的四分之一，目前热风炉温度所能提到的风温是1000—1300℃，提高热风温度是降低焦比的重要手段，也有利于煤粉的喷吹量，然而送风装置的漏风、发红限制住了热风温度、富氧率、煤粉的喷吹量的提高。
热风炉制造风温所产生的热量，是通过输送管道输入炉内的。
比如在输送环节中，热风在没有进入高炉前已丧失掉1℃的温度的话，那么热风炉在继续制热过程中，将会多消耗多少焦炭来提高所丧失的那1℃的温度呢？这将会给高炉在生产过程中所带来多大的损失呢？所以防止送风装置的漏风而带来的热能损耗问题是何等的重要。
那么对现有设备的合理改造和使用新型、寻找新的行之有效的、可替代的高炉送风装置势在必行，也是强化冶炼的必要手段之一。
而唐山金山冶金设备有限公司研制生产的、具有8项专利的—金山迷宫式高炉送风装置，其特殊有效的内部结构，正是解决上述问题的关键所在。
金山迷宫式送风装置主要特点在于：轴向补偿量（每个补偿器的补偿量在±10mm）径向补偿（±1.5°），位于每个补偿器对称均布4根调整螺杆，用于进行手动和自行调节，并可在安装时对弯头与中段平法兰进行水平位移调整。
高炉送风系统
②蠕变温度高且蠕变率低；
③体积密度小，蓄热能力差。 用于拱顶、燃烧室和蓄热室炉衬的 上部以及上部格子砖。
2. 高铝砖
用于高温区，如拱顶、中上部格子 砖、燃烧室隔墙等。 3. 粘土砖
用于热风炉中、低温区砖衬及中下 层格子砖。
4. 隔热砖
包括硅藻土砖、轻质硅砖、轻质粘 土砖、轻质高铝砖以及陶瓷纤维砖等。 特性：
3. 眼睛型燃烧室
①隔墙断面小，增加了蓄热室的有效 蓄热面积。 ②蓄热室的烟气流分布均匀。
③燃烧室隔墙与大墙不咬砌。
4. 矩形陶瓷燃烧器
①与眼睛型燃烧室相配的燃烧器，能充 分利用眼睛型燃烧室断面的空间。 ②矩形燃烧器气体混合效果好，燃烧稳 定，效率高，燃烧强度大； ③气流阻力损失小
三. 内燃式热风炉优缺点：
2. 高炉鼓风压力 的确定：
P Pt PLS PFS
式中：
P ——鼓风机出口风压，Pa； Pt——高炉炉顶压力，Pa； △PLS——高炉料柱阻力损失，Pa； △PFS——高炉送风系统阻力损失，Pa。
3. 风机风量、风压 的确定：
风量修正系数K：
( PS PH )T1 K P1T2
五. 炉墙
1. 作用： 炉墙起隔热作用并在高温下承载。
2. 组成： 由砌体（大墙）、填料层、隔热层组成。 大墙： 厚度：中小高炉为230mm，大高炉345mm。 材质：上部高温区用高铝砖，下部低温区用粘土砖。 隔热砖：一般为65mm硅藻土砖，紧靠炉壳。 填料层：在隔热砖和大墙之间留有60～80mm的 水渣——石棉填料层。
3
255 28840 上 5400 下 5200 5.55
620 33500 上 7300 下 6780 4.94
1026 37000 8000 4.62
炼铁高炉送风相关
炼铁高炉送风装置（送风支管）的应用与改造众所周知，炼铁高炉送风装置（送风支管），是高炉炉前设备中至关重要的组成部件，也是热风管道系统中的薄弱环节，很容易出现特殊状况发生的地方，是决定高炉能否正常生产的关键。
目前国内高炉普遍存在着漏风、发红、外表温度高、使用寿命短、因漏风造成热能损失过大等诸多弊病，难以满足高炉冶炼对送风装置的使用要求。
在使用原有铰链型送风装置的高炉投产后，随着高炉冶炼的强化和风温、富氧、顶压水平的提高，高炉送风装置会出现漏风、发红的现象，为了维持生产，被迫临时采取吹冷风和打水处理，严重的将采取将法兰全部焊死的方法进行处理，无法维持生产时只能采取打包箍等作业，或将该装置换下。
但新的送风装置换上后仍会出现上述现象的发生，所以严重的影响了正常生产，并造成了热能的严重损耗和生产产量的下降。
我们知道，热风带入高炉的热量约占总温度的四分之一，目前热风炉温度所能提到的风温是1000—1300℃，提高热风温度是降低焦比的重要手段，也有利于煤粉的喷吹量，然而送风装置的漏风、发红限制住了热风温度、富氧率、煤粉的喷吹量的提高。
热风炉制造风温所产生的热量，是通过输送管道输入炉内的。
比如在输送环节中，热风在没有进入高炉前已丧失掉1℃的温度的话，那么热风炉在继续制热过程中，将会多消耗多少焦炭来提高所丧失的那1℃的温度呢？这将会给高炉在生产过程中所带来多大的损失呢？所以防止送风装置的漏风而带来的热能损耗问题是何等的重要。
那么对现有设备的合理改造和使用新型、寻找新的行之有效的、可替代的高炉送风装置势在必行，也是强化冶炼的必要手段之一。
而唐山金山冶金设备有限公司研制生产的、具有8项专利的—金山迷宫式高炉送风装置，其特殊有效的内部结构，正是解决上述问题的关键所在。
金山迷宫式送风装置主要特点在于：轴向补偿量（每个补偿器的补偿量在±10mm）径向补偿（±1.5°），位于每个补偿器对称均布4根调整螺杆，用于进行手动和自行调节，并可在安装时对弯头与中段平法兰进行水平位移调整。
高炉炉体系统设计
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。
锅炉课程设计送风系统设计
锅炉课程设计送风系统设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解锅炉送风系统的工作原理，掌握送风系统的基本构成及各部分功能；2. 使学生掌握送风系统设计的基本原则和流程，具备分析锅炉送风系统性能的能力；3. 帮助学生了解锅炉送风系统设计中的节能措施和环保要求。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行锅炉送风系统设计的能力，能独立完成简单送风系统的设计；2. 提高学生运用计算机辅助设计软件进行锅炉送风系统模拟和优化的技能；3. 培养学生团队协作能力，能在小组合作中共同完成送风系统设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱专业，对锅炉送风系统设计具有较强的兴趣和责任感；2. 引导学生树立节能环保意识，关注锅炉送风系统设计中的能源消耗和环境影响；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念，遵循职业道德规范。
课程性质：本课程为专业技术实践课程，以锅炉送风系统设计为主线，结合实际工程案例，培养学生的专业素养和实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的锅炉基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但缺乏实际工程经验。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，培养学生的创新意识和实际工程能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事锅炉相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 锅炉送风系统原理及构成：讲解锅炉送风系统的工作原理，分析系统中的主要部件及其功能，使学生掌握送风系统的基本框架。
教材章节：第二章 锅炉通风系统及设备内容列举：2.1 锅炉通风系统概述；2.2 送风系统的工作原理；2.3 送风机、风道等主要设备的作用及选型。
2. 送风系统设计原则及流程：介绍送风系统设计的基本原则和流程，使学生了解设计过程中的关键环节。
教材章节：第三章 锅炉送风系统设计内容列举：3.1 设计原则；3.2 设计流程；3.3 设计计算示例。
高炉送风管路
3.5 高炉钢结构
一. 设计高炉钢结构考虑的因素
（1）考虑到各种设备安装、检修、更换的可行性，要 考虑到大型设备的运进运出，吊上吊下，临时停放等 可能性 ； （2）具有耐高温高压、耐磨和可靠的密封性； （3）应留有足够的净空尺寸，并且要考虑到安装偏差 和受力变形等因素 ； （4）对于支撑构件，要认真分析荷载条件，做强度计 算； （5）避免积尘积水；
（3）对风口前端进行表面处理，
二. 风口中套 风口中套前端内孔的锥面与风口小 套的外锥面配合，上端的外锥面与大套 配合。
1. 作用 支承风口小套。 2. 材质 用铸造紫铜制作，用冷却水进行冷却。
三. 风口大套
风口大套由铸铁铸成，内部铸有蛇形 管，通水冷却。
其前端锥面与风口中套上端锥面配合， 上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。 风口大套的作用是支承风口中套与小 套，并将其与高炉炉体相连成为一体。
4. 应用 目前小高炉多用这种结构。
二. 炉缸、炉身支柱式——五、六十年代大型高炉 1. 特点 ①炉顶装料设备和煤气导出管、上升管等的重 量经过炉身传递到炉腰托圈； ②炉顶框架、大小钟荷载则通过炉身支柱传递 到炉腰托圈； ③传递到炉腰托圈的重量再通过炉缸支柱传递 到基础上。
2. 优点
降低了炉壳负荷，安全可靠。
A P
式中：
KS 允
A ——基座底表面积，m2；
P ——包括基础质量在内的总荷载，t； K ——小于1的安全系数，取值视土质而定； S允 ——地基土质允许的承压能力，t/m2。一般 建在>2.0kg/cm2的土质上 。
作 业
在上次炉型设计的基础上做高炉 设计。包括炉衬设计（材质选择、炉 衬厚度）、冷却设备设计、炉壳厚度 及炉壳与冷却设备、冷却设备与炉衬 之间缝隙大小、填料成分。
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特性如下：
①在某一转速下，管网阻力增加（或减小） 出口风压上升（或下降），风量将下降（或 上升）; ②风量和风压随转数而变化，转速可做为调 节手段； ③风机转速愈高，风压——风量曲线曲率愈 大。
④概念：
临界压力：风压过高时，风量迅速减少，如 果再提高压力，则产生倒风现象，此时的风 机压力称为临界压力。 风机的飞动曲线：将不同转数的临界压力点 连接起来形成的曲线。 风机不能在飞动曲线的左侧工作，一般 在飞动曲线右侧风量增加 20％以上处工作。
三. 燃烧室：
燃烧室是燃烧煤气的空间，位于炉 内一侧紧靠大墙。 1. 断面形状有三种：
二. 轴流式鼓风机
1. 结构 示意图
轴流式鼓风机
1－机壳；2－转子；3－工作叶片；4－导流叶片； 5－吸气口；6－排气口
2. 工作原理： 依靠在转子上装有扭转一定角度 的工作叶片随转子一起高速旋转，由 于工作叶片对气体作功，使获得能量 的气体沿轴向流动，达到一定的风量 和风压。 3. 特性曲线：
2. 高炉鼓风压力 的确定：
P Pt PLS PFS
式中：
P ——鼓风机出口风压，Pa；
Pt——高炉炉顶压力，Pa；
△PLS——高炉料柱阻力损失，Pa；
△PFS——高炉送风系统阻力损失，Pa。
3. 风机风量、风压 的确定：
风量修正系数K：
( PS PH )T1 K P1T2
620 33500 上 7300 下 6780 4.94
1026 37000 8000 0 下 8000 4.95
1513 44450 9000 4.93
1800 44470 上 9330 下 9000 4.94
2050 54000 上 9960 下 9500 5.68
煤气入口中心 线
高铝格子砖
助燃风入口中 心线
内 燃热 风炉 横 断面 图
热风出口中心 线
粘土格子砖
助燃风入口中 心线
废气出口中心 线 煤气入口中心 线
热风炉主要尺寸是外径和全高，一般 新建热风炉的高径比（H/D）在5.0左右。
不同炉容热风炉的高径比见下表
高炉容积 (m ) H D H/D
3
255 28840 上 5400 下 5200 5.55
A点：夏季、高压操作、 最高冶炼强度工作点；
B点：夏季、常压操作、 最高冶炼强度工作点； C点：冬季、常压操作、 最低冶炼强度工作点；
D点：冬季、高压操作、 最低冶炼强度工作点。
高压高炉鼓风机工况区示意图
5.1.4 风机的并联与串联
一. 风机并联：
是把两台鼓风机的出口管道，顺 着风的流动方向合并成一条管道送往 高炉。
4. 轴流式鼓风机特性
①气体在风机中沿轴向流动，风机效率高；
②结构紧凑、质量小，运行稳定，功率大；
③有较宽的工作范围；
④特性曲线斜度很大，近似等流量工作 ；
⑤飞动曲线斜度小，容易产生飞动现象；
5.1.3 高炉鼓风机的选择
1. 高炉鼓风量 的确定： V0 Vu Iv
1440
式中： V0 ——标态入炉风量，m3/min； Vu ——高炉有效容积，m3； I ——高炉冶炼强度，t/(m3· d)； v ——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。 一般在2450～2800 m3/t之间 。 考虑漏风率：V=（1+R）V0
2560 47250 10000 4.72
二 工作原理
燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间用隔墙隔 开。煤气和空气由管道经阀门送入燃烧器并在燃 烧室内燃烧，燃烧的热烟气向上运动经过拱顶时 改变方向，再向下穿过蓄热室，然后进入大烟道 经烟囱排入大气。在热烟气穿过蓄热室时，将蓄 热室内的格子砖加热。格子砖被加热并蓄存一定 热量后，热风炉停止燃烧，转入送风。送风时冷 风从下部冷风管道经冷风阀进入蓄热室，空气通 过格子砖时被加热，经拱顶进入燃烧室，再经热 风出口、热风阀、热风总管送至高炉。
内燃式热风炉——传统型和改进型
外燃式热风炉——分为地得式、拷贝式、马琴式、新日铁式
顶燃式热风炉
5.2.1 传统型内燃式热风炉
一. 基本结构：
由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、 炉篦子、支柱、管道及阀门等组成。 燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之 间用隔墙隔开。 结构图：
本钢内燃式热风炉结构图
热风阀中心线
③压气机>0.4MPa 主要用压力P；
5.1 高炉鼓风机
5.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求: ①要有足够的鼓风量； ②要有足够的鼓风压力； ③送风要均匀、稳定； ④有良好的调节性能和一定的调节范围。
⑤炉机配合。
5.1.2 高炉鼓风机工作原理及特性
常用的两种高炉鼓风机有： 离心式和轴流式
一. 离心式鼓风机
5 送风系统
高炉送风系统包括 ：
鼓风机、冷风管道、热风炉、热风管路以 及管路上的各种阀门等
5.1 高炉鼓风机
1400M3/tFe水；富氧1300M3风； 1M3炉容2.5～3.5M3风/min
①通风机<0.1MPa鼓出压，主要控 制风量Q，抽烟机； ②鼓风机 0.1MPa<鼓<0.4MPa，既 要用P又要用风；
1. 工作原理： 靠装有许多叶片的工作叶轮旋转 所产生的离心力，使空气达到一定的 风量和风压。
2 结构示意图：
四级离心式鼓风机
1－机壳；2－进气口；3－工作叶轮；4－扩散器；5－固定导向叶片；6－排气口
3. 特性曲线：在一定的吸气条件下，风机的风
量与风压的关系曲线 。
K－4250－41－1型离心式鼓风机特性曲线
风机并联可以提高风量。
当风机风量不够，考虑并联。
二. 风机串联
指在主风机吸风口前设置一加压 风机，使主风机吸入的空气比重增加。 风机的串联可以提高风压。
当风机风压不够，风量够，考虑串联。
5.2 内燃式热风炉
热风炉的加热能力：
用每m3高炉有效容积所具有的加 热面积表示，一般为 80～110m2/m3 三种基本结构形式：
折算为使用地区的风机出口风量：
V V ' K
风压修正系数
P2T1 K' P1T2
使用地区风机风压为：
P P' K'
4. 选择风机要考虑以下两点：
①应满足夏季最高冶炼强度的要求； 冬季，风机应能在经济区域工作； ②对于高压操作的高炉，应考虑常压 冶炼的可行性和合理性，风机应在 ABCD区域工作，如图 ：