第三章高炉本体设计3
第3章高炉本体设计
炉腹高度由下式计算 ：
h2
D 2
d
• tg
炉腹角一般为79º～83º，过大不利于煤气
分布并破坏稳定的渣皮保护层，过小则增
大对炉料下降的阻力，不利于高炉顺行。
4. 炉身： 炉身呈正截圆锥形。
作用：
（1）适应炉料受热后体积的膨胀，有利于 减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。
（2）适应煤气流冷却后体积的收缩，保证 一定的煤气流速。
D——炉腰直径；
d1——炉喉直径； α——炉腹角；
β——炉身角；
hf hz
d1
β D
α 风口中心线
渣口中心线 d
铁口中心线
图3－1 五段式高炉内型图
h0 h1 h2 h3
h4
h5
Hu
1. 高炉有效容积和有效高度
1）有效高度：
高炉大钟下降位置的下缘到铁口 中心线间的距离称为高炉有效高度 （Hu），对于无钟炉顶为旋转溜槽最 低位置的下缘到铁口中心线之间的距 离。
铁口中心线到炉底砌砖表面之间的 距离称为死铁层厚度。
作用：
（1）残留的铁水可隔绝铁水和煤气对炉底 的冲刷侵蚀，保护炉底； （2）热容量可使炉底温度均匀稳定，消除 热应力的影响； （3）稳定渣铁温度。
死铁层厚度： 新设计高炉的死铁层厚度h0=0.2d。
3.1.3 炉型设计与计算
名词概念：
（1）设计炉型：按照设计尺寸砌筑的炉型； （2）操作炉型：指高炉投产后，工作一段时 间，炉衬被侵蚀，高炉内型发生变化后的炉型；
Vu'
P
V
4035 2018(m3 ) 2.0
（3）炉缸尺寸： ①炉缸直径：
选定冶炼强度：
I
0.9 5
高炉本体及附属设备
高炉金属结构：
高炉本体的外部结构；
炉壳：
①承受载荷； ②固定冷却设备； ③保证砌体牢固； ④防止煤气逸出； ⑤便于喷水冷却；
高炉结构形式：
高炉本体钢结构
a－炉缸支柱式；b－炉缸、炉身支柱式；c－炉体框架式；d－自立式
一.炉缸支柱式
——曾用于中小型高炉
1. 特点： 炉顶荷载及炉身荷载由炉身外壳通过炉缸支
优点：
➢取消了笨重的大小料钟,而且布料上有很大的 灵活性；
缺点：
➢控制和传动系统较复杂,要求有较高的监测和 自动化水平；
➢对原燃料的粒度上限要求严格,否则容易卡料；
2、高炉附属系统
➢原料供应系统； ➢送风系统； ➢煤气净化除尘系统； ➢渣铁处理系统； ➢高炉喷吹设备；
原料供应系统
是指原料运入高炉车间到装入高炉的一系列 过程,由两部分组成.
(2)无钟炉顶：
随着高炉炉容增大,大钟体积越来越庞大,重量也相 应增大,难以制造、运输、安装和维修,寿命短,而且 大钟直径越大,径向布料越不均匀；
卢森堡保尔乌斯公司在1970年提出的无钟炉顶, 称为PW型炉顶.这种炉顶完全取消了大小料钟,采 用一个旋转溜槽代替大料钟,溜槽可以绕高炉中心 线旋转,也可以在径向上摆动.溜槽正上方有一个控 制溜槽旋转与摆动的气密齿轮箱.溜槽上面有个料 仓,轮换装料与卸料,每个料仓的上下各有一个密 封阀.当料仓的上密封阀开启、下密封闭关闭时, 处在装料状态,反之则为卸料.
炉顶装料装置：
炉顶是炉料的入口也是煤气的出口,又是 高炉的咽喉.炉顶装料设备是把运送到炉 顶的炉料装入炉内,并能得到合理的分布. 现代高炉随着高压操作的广泛应用,炉顶 设备已成为高炉设备中的薄弱环节,其寿 命、结构和制造质量等不但影响高炉的作 业率,也影响高压作业和布料调剂,还决定 着高炉中修甚至大修的期限.
高炉本体设计
2．高炉本体设计2.1高炉内型设计本例为新建年产200万吨炼钢生铁的高炉炼铁车间的工艺设计。
2.1.1高炉有效容积的确定年产200万吨生铁，炼钢生铁占80%，铸造生铁占20% 200×20%=40万吨，按1吨铸造生铁相当于1.15吨的炼钢生铁 40×1.15=46万吨，200×80%+46=206万吨高炉日产量,设休风率为2% P=()吨51.2879%983652060000%21365=⨯=-⨯p （2）确定高炉设计有效容积Vu=n p =I pk =2.15.0*51.2879=1200m 3选取： 每吨生铁的焦比k=0.5t/t ，冶炼强度I=1.2t/m 3·d2.1．2高炉内型尺寸确定（1）炉缸① 炉缸直径：d=0.32Vu 0.45=0.32×12000.45=7.78m 取d=7.8m ② 炉缸高度1h ：a 、渣口高度 2z h =1.272d r C N b T p ⋅⋅⋅ =278.73.758.0951.28792.127.1⨯⨯⨯⨯⨯ =1.84m式中：b －生铁产量波动系数，一般b=1.2p －生铁日产量,吨N －日出铁次数,次C －下部炉缸容积(渣口以下)利用系数,一般c=0.55~0.6炉容大,渣量大时选用较低值d －炉缸直径,米V T －铁水比重,一般V T =7.3t/3m取：h z =1.8mb.风口高度： f h = k hz =1.8/0.55=3.27mK-渣口高度与风口高度之比取h z =3.3m风口数n=2(d+1)=2(7.8+1)=17.6取n=18取风口结构尺寸f==0.37mc.炉缸高度1h =f h +f=3.3+0.37=3.67m 取 3.7m③死铁层高度h 0=0.2*炉喉高度=0.2*h 5=0.2*2.7=0.54m（2）炉腰取 D/d=1.15则 D=1.15×7.8=8.95m取D=8.9m（3）炉腹取'3079︒=α h 2=tan *2d D -α=28.79.8-*tan 3079︒=2.96 取2h =3校核α αd D h -2278.76.932-⨯'2879︒=α（4）炉喉①炉喉直径取d 1/D=0.73d 1=0.73D=0.73*8.9=6.49m取d 1=6.5m②炉喉高度取h 5=2.7m（5）炉身、炉腰高度①炉身角β取β=84.5°②炉身高度h 4h 4=21(D-d 1)tan β=21 *(8.9-6.5)tan84.5°=12.46m 取12.5 校核β tan β=6.6946.12*2-=10.38 β=84.5°炉腰高度h 3H u =2.7*D=3.0*8.9=24.6mh 3 =H u -h 1-h 2-h 4-h 5=24.6-3.7-3-12.5-3=2.4m（6）校核炉容炉缸容积： 1V =41πd 21h =41×3.14×28.7×3.7 =176.73m炉顶容积：2V =( d 2+2D +Dd)122h π =(8.92+8.9*7.8+28.7)123⨯π=164.433m 炉腰容积：3V =41π3D 3h =41×3.14×29.8 *2.4 =149.233m炉身容积：4V =（1212Dd d D ++）124h π =(8.92+ 6.52+ 8.9×6.5) 125.12⨯π =586.493m炉喉容积：5V =41π21d 5h =41×3.14×6.52×3 =99.493mV u =1V +2V +3V +4V +5V =1176.34m3相对误差为：|34.117634 .11761200 |×100%=2%约为2%，设计较为合理．。
《高炉本体设计》课件
高炉本体设计流程
1
高炉结构分析
2
通过结构分析，评估高炉本体的承载能
力和稳定性，并确定设计参数。
3
结构优化和方案选择
4
进一步优化高炉本体设计，选择最合适 的方案以实现高炉的高效运行。
设计流程概述
设计高炉本体的流程包括需求分析、结 构分析、设计和方案选择等多个阶段。
高炉本体结构设计
根据结构分析的结果，设计高炉本体的 具体细节和构造方式。
关键技术及应用
壳体结构材料选择
钢铁高炉壳体由特殊耐火材料构 成，能够抵御高温和化学腐蚀。
高炉内部构件设计
高炉内部构件的设计需要考虑耐 磨、耐高温和保护钢铁质量等因 素。
高炉维护与检修
高炉维护和检修是确保高炉长期 稳定运行的关键，需要定期进行。
总结
1 设计的重要性
高炉本体设计对于钢铁生产具有重要意义， 直接关系到工艺效率和产品质量。
பைடு நூலகம்
2 总结与展望
本课件详细介绍了高炉本体设计的内容和流 程，并展望了未来的发展方向。
参考文献
1. 钢铁行业标准化委员会. 高炉本体设计技术规范[M]. 北京：中国标准出版社， 2018。
2. Smith, John. Blast Furnace Design: Principles and Practice[M]. London: Steel Publishing, 2019.
高炉本体设计案例分享
1 国内案例
中国在高炉本体设计领域取得了丰硕成果，例如某钢铁集团的高炉本体设计。
2 国外案例
国外也有很多优秀的高炉本体设计案例，比如日本的某钢铁公司的高炉。
高炉本体设计高炉冷却设备
,a click to unlimited possibilities
高炉本体设计及高炉冷却设备
CONTENTS
目录
输入目录文本
高炉本体设计
设计优化建议
未来发展趋势
高炉冷却设备
添加章节标题
高炉本体设计
结构特点
炉壳：高炉炉壳由钢板焊接而成，分为炉喉、炉身和炉腰三个部分。
炉衬：高炉炉衬由耐火材料砌筑而成，分为工作层、永久层和填充层。
冷却设备：高炉冷却设备包括冷却壁、风冷管和汽化冷却器等，用于控制炉衬温度和保护炉壳。
风口装置：高炉风口装置包括风口小套、大套和十字测温装置等，用于向炉内鼓入空气和测量炉温。
材质选择
耐火材料：高炉炉衬的主要材料，要求具有高温强度、耐腐蚀性和良好的热稳定性
碳化硅砖：具有高导热率和高电子饱和迁移率，是高炉出铁口用砖的理想材料
新型冷却材料类型：陶瓷、金属基复合材料等
绿色环保理念融入设计
减少能源消耗：采用高效节能技术，降低高炉本体及冷却设备的能源消耗。
降低污染物排放：优化燃烧过程，减少废气、废渣等污染物的排放，提高环保性能。
循环利用资源：对高炉本体及冷却设备产生的废弃物进行回收利用，实现资源循环利用。
智能化控制：采用先进的智能化控制技术，提高设备的运行效率，减少人工干预，降低对环境的影响。
定期对高炉本体和冷却设备进行检查和维修
未来发展趋势
智能化控制技术应用
智能化控制技术概述
高炉冷却设备中的智能化控制技术应用
未来发展趋势及展望
高炉本体设计中的智能化控制技术应用
新型冷却材料研发
研发背景：高炉冷却设备在钢铁生产中的重要性
新型冷却材料特点：高效、耐高温、耐腐蚀等
第三章 高炉炼铁
的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高
炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，
图 5.7 炉缸、炉底砌筑结构
6
图 3.7 为炉缸、炉底砌筑结构示意图。 3）冷却设备
冷却设备的作用是降低炉衬温度，提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力， 使炉衬材料处于良好的服役状态。高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。冷却 壁紧贴着炉衬布置，冷却面积大；而冷却板水平插入炉衬中，对炉衬的冷却深度大，并对炉 衬有一定的支托作用。
（3）鼓风：空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气（鼓风），经过热风炉换热，将温 度提高到 1100~1300℃，再从高炉风口进入炉缸，与焦炭和煤粉燃烧产生热量和煤气。鼓风 带入高炉的物理热占高炉热量总收入的 20%左右。在鼓风中加入氧气可提高鼓风中的氧含 量（称为富氧鼓风）。采用富氧鼓风可提高风口燃烧温度，有利于高炉提高喷煤量和高炉利
4000m3 级高炉日产生铁量达到 10000 t 以
上。
hf
d1
β D
α
风口 中心线
d
铁口 中心线
h1
h2
h3
h4
h5
h6
炉 喉
炉 身
炉 腰 炉 腹 炉 缸 死铁层
Hu H
h0
3.2.3 高炉生产主要技术经济指标
图 5.3 高炉内型
（1）有效容积利用系数（ηu ）：每 m3 高炉有效容积每天生产的铁水量（ t / m3 ⋅ d ），
KΣ
=
每天装入高炉的焦炭量+ 每天喷入高炉的煤粉量×置换比 高炉每天出铁量
（3.4）
煤粉置换比通常小于 1.0，一般在 0.75~0.90 之间。
（6）冶炼强度（ I ）：每 m3 高炉有效容积每天消耗的（干）焦炭量（ t / m3 ⋅ d ）。
3 高炉本体
3、高炉本体高炉本体包括高炉基础、钢结构、炉村、冷却装置，以及高炉炉型设）表示；高炉有效容积和座数计计算等。
高炉的大小以高炉有效容积（V有表明高炉车间的规模，高炉有效容积和炉型是高炉本体设计的基础。
近代高炉有效容积向大型化发展。
目前，世界大型高炉有效容积已达到5000m3／D值已近2.0左右。
级，而炉型设计则向着大型横向发展，H有高炉本体结构的设计以及是否先进合理是实现优质、低耗、高产、长寿的先决条件，也是高炉辅助系统装置的设计和选型的依据。
高炉炉衬用耐火材料，已由单一的陶瓷质耐火材料，普遍地过渡到陶瓷质和碳质耐火材料综合结构，也有采用高纯度Al2O3的刚玉砖和碳化硅砖；高炉冷却设备器件结构亦在不断改进，软水冷却、纯水冷却在逐渐扩大其使用范围。
由于炉体综合设计水平的提高，强化高炉炉龄已可望达到十年或更长。
高炉本体结构及其设计是高炉车间设计首先要解决的关键所在，必须慎重对待。
3.1高炉炉型高炉是竖炉。
高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉炉型或称高炉内型。
高炉问世二百多年来，随着人们对产量的要求和原料燃料条件的改善，以及鼓风能力的提高，高炉炉型也在不断地演变和发展；高炉冶炼的实质是上升的煤气流和下降炉料之间所进行的传热传质过程，因此必须提供燃料燃烧所必须的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空间。
炉型要适应原料燃料条件，保证冶炼过程的顺行。
3.1.1炉型的发展过程图3－l所示原始形高炉炉型，由于当时工业不发达，高炉冶炼以人力、蓄力、风力、水力鼓风，鼓风能力很弱，为了保证整个炉缸载面获得高温，炉缸直径很小；冶炼以木炭或无烟煤为燃料，机械强度很低，为了避免在高炉下部压碎而影响料柱透气性，故原始高炉高度很小；为了人力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外流速度，延长了烟气在炉内停留时间，起到切住炉内热量的作用。
因此，炉缸和炉喉直径小，炉身下部炉腹直径大，高度小等等，是各国原始高炉炉型的共同特点。
高炉本体.
炉身角：
一般取值为81.5º～85.5º之间。大高 炉取小值，中小型高炉取大值。 4000～5000m3高炉β角取值为81.5º左右， 前苏联5580m3高炉β角取值 7942'17' '
炉身高度 ：
h4
d 0.23 I •Vu i燃
式中： I——冶炼強度， t/m3·d
i 燃——燃烧強度，t/m2·h
Vu——高炉有效容积，m3 d——高炉炉缸直径，m
计算得到的炉缸直径再用Vu/A进 行校核，不同炉容的Vu/A取值为：
大型高炉：22～28 中型高炉：15～22 小型高炉：11～15
（2）渣口高度： 渣口中心线与铁口中心线间距离。
高炉炉型
概念：高炉内部工作空间剖面的形
状称为高炉炉型或高炉内型。
❖横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳， 壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为 炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。由 于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单 ， 生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点， 故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大 部分。
大型：2.8~3.6m；小型：1.5~2.5m
作用：
（1）炉腹的形状适应了炉料熔化滴落后体积 的收缩，稳定下料速度。
（2）可使高温煤气流离开炉墙，既不烧坏炉 墙又有利于渣皮的稳定。
（3）燃烧带产生大量高温煤气，气体体积激 烈膨胀，炉腹的存在适应这一变化。
炉腹的结构尺寸是炉腹高度和炉腹角。
炉腹高度由下式计算 ：
风口数目也可以根据风口中心线在炉缸圆周上的距离 进行计算：
n d
s
S 取值在1.1～1.6m之间, 风口数目一般为支柱数目的整数倍取偶数。
高炉炉体设计说明书
学校代码：10128学号：201120411032课程设计说明书题目：年产炼钢生铁550万吨的高炉车间的高炉炉体设计学生姓名：王卫卫学院：材料科学与工程班级：冶金11— 2指导教师：代书华2014 年12 月29 日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称： 冶金工程课程设计学院： 材料科学与工程 班级： 冶金11-2 学生姓名： 王卫卫 学号： 201120411032 指导教师： 代书华一、题目年产铁水量 550万吨的高炉炉体设计二、目的与意义1. 通过课程设计，巩固、加深和扩大在冶金工程专业课程及相关课程教育中所学到的知识， 训练学生综合运用这些知识去分析和解决工程实际问题的能力。
2. 学习冶金炉设计的一般方法，了解和掌握常用冶金设备或简单冶金设备的设计方法、设计 步骤，为今后从事相关的专业课程设计、毕业设计及实际的工程设计打好必要的基础。
3. 使学生在计算、制图、运用设计资料，熟练有关国家标准、规范、使用经验数据、进行经 验估算等方面受全面的基础训练。
三、要求 （包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 3 1、设计年产炼钢生铁 550 万吨的高炉车间的高炉炉型， 高炉 2 座，高炉工作日 347d ，冶炼强度 I=0.9～1.2t/(m·d)，高炉有效利用系数 η=2.0t/(m 3·d)，燃烧强度 i=1.1t/m 3·d2、高炉炉容校核误差＜ 1%3、完成高炉的纵向剖面图、俯视图、风口布置图和风口结构剖面图，要求完成图纸二张。
4、图纸要求整洁、干净，图形线条准确，清晰四、工作内容、进度安排课程设计可分为以下几个阶段进行。
2014.12.22 — 2014.12.28查阅相关资料。
2014.12.29 — 2015.1.11计算、画图、设计说明书的完成。
2015.1.12 — 2015.1.16 图纸，设计说明书的完善。
五、主要参考文献[1] 郝素菊等编 . 高炉炼铁设计原理 . 北京：冶金工业出版社， 1992.[2] 周传典等编 . 高炉炼铁生产技术手册 . 北京：冶金工业出版社， 2002.[3] 朱苗勇主编 . 现代冶金学 . 北京：冶金工业出版社， 2005.[4] 刘麟瑞等编 . 冶金炉料手册 ( 第 2 版). 北京：冶金工业出版社， 2005.审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间 年 月 日指导教师签字： _______________摘要本设计主要从高炉炉型设计、炉衬设计、高炉冷却设备的选择、风口及出铁口的设计。
毕业设计 高炉本体设计分析解析
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。
高炉本体
冶金高炉本体高炉本体是高炉炼铁的核心设备，@代大型和超大型高炉一代炉龄在不中修的情况下可达到15 -20年•，单位炉容产铁量可达到d000t以上。
高炉本体主要由钢结构（炉体支承框架、炉壳）、炉衬（耐火材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、支管、直吹管、风口）和检测仪器设备等组成。
图5-4为钢3号高炉（4360m3)炉体结构图。
1 钢结构高炉钢结构包括炉体支承结构和炉壳。
炉体支承结构采用如图5-5所示的大框架自立式结构。
其特点是大料斗、小料4*和旋转布料器的重量由炉壳支承，上升管、大小钟和受料漏斗等重量通过炉顶框架支承在炉顶平台上（第7层平台）。
对无料钟炉顶，旋转溜槽、中心喉管等重量由炉壳支承。
料罐、受料漏斗、密封阀、上升管等设备重童通过炉顶框架支承在炉顶平台上，炉顶平台的所有重量再由大框架传递给基础。
大框架自立式结构的优点是风口平台宽敞，炉前操作方便，利于风口平台机械化作业。
新建的大、中型和超大型高炉都采用这种结构。
高炉炉壳用高强度钢板焊接而成，起承重、密封煤气和固定冷却器的作用，图5-6所示为正在安装中的5500m3高炉炉壳。
2 炉衬高炉炉衬由耐火砖砌筑而成，由于各部分内衬工作条件不同，采用的耐火砖材质和性能也不同。
如炉身中上部炉衬主要考虑耐磨，炉身下部和炉腰主要考虑抗热震破坏和碱金属的侵蚀，炉腹主要考虑高FeO的初渣侵蚀，炉缸、炉底主要考虑抗铁水机械冲刷和耐火砖的差热膨胀。
目前，冶金备件大型高炉上部以碳化硅和优质硅酸盐耐火材料为主，中部以抗碱金属能力强的碳化硅砖或高导热的炭砖为主，高炉下部以高导热的石墨质炭砖为主，冷却壁基体可用高韧性球墨铸铁、铸钢或纯铜浇铸而成，内部水冷管夫低碳钢管。
镶砖冷却壁在基体的砖槽内再砌人耐火砖，镶砖也可用散状耐火材料捣打成型。
图5-9为不同结构的镲砖冷却壁，结构^和^;带凸台，用在炉腰和炉身，对炉衬耐火砖起意图。
3 冷却设备冷却设备的作用是降低炉衬温度，提髙炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力，使炉衬材料处于良好的服役状态。
高炉本体设计
高炉炼铁综合计算及高炉本体设计目录前言 (3)摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章高炉炼铁综合计算 .. (5)1.1 原始条件 (5)1.2 工艺计算 (8)1.2.1 配料计算 (8)1.2.2 物料平衡 (13)1.2.3 热平衡计算 (19)1.2.3.2 热平衡表 (24)m的高炉本体设计 (26)第二章有效容积127532.1 技术经济指标确定 (26)2.2 高炉内型尺寸计算 (26)2.2 炉衬材质及厚度 (29)2.2.1炉底衬砖的设计 (29)2.2.2炉腹、炉腰及炉身下部的砌筑 (30)2.2.3炉身上部和炉喉砌筑 (30)2.3高炉冷却 (30)2.3.1冷却的目的和意义 (32)2.3.2高炉冷却介质 (32)2.3.3冷却设备 (32)2.4炉体钢结构 (33)2.4.1炉体钢结构 (33)2.4.2炉壳 (34)2.5 高炉基础 (34)结论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
谢辞 . (37)参考文献 (38)前言高炉炼铁是以铁矿石（天然富矿、烧结矿、球团矿）为原料，以焦炭、煤粉、重油、天然气等为燃料和还原剂，以石灰石等为熔剂，在高炉内通过燃料燃烧、氧化物中铁元素的还原以及非铁氧化物造渣等一系列复杂的物理化学过程获得生铁。
其主要副产品有高炉炉渣和高炉煤气。
为实现优质、低耗、高产和延长炉龄，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。
现代化高炉已成为高度机械化、自动化和大型化的一种综合生产装置。
高炉炉体设计说明书
学校代码： 10128学号： 2课程设计说明书题目：年产炼钢生铁550万吨的高炉车间的高炉炉体设计学生姓名：王卫卫学院：材料科学与工程班级：冶金11—2指导教师：代书华2014年12 月29日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：冶金工程课程设计学院：材料科学与工程班级：冶金11-2 学生姓名：王卫卫学号： 2 指导教师：代书华摘要本设计主要从高炉炉型设计、炉衬设计、高炉冷却设备的选择、风口及出铁口的设计。
高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。
高炉的横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，高炉的壳内砌耐火砖内衬。
同时为了实现优质、低耗、高产、长寿炉龄和对环境污染小的方针设计高炉，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。
在设计高炉炉体时，根据技术经济指标对高炉炉体尺寸进行计算确定炉型。
对耐火砖进行合理的配置，对高炉冷却设备进行合理的选择、对风口及出铁口进行合理的设计。
目录第一章文献综述 (1)1.1国内外高炉发展现状 (1)1.2我国高炉发展现状 (1)1.3 高炉发展史 (2)1.4五段式高炉炉型 (4)第二章高炉炉衬耐火材料 (5)2.1高炉耐火材料性能评价方法的进步 (5)2.2高炉炉衬用耐火材料质量水平分析 (5)2.3陶瓷杯用砖 (7)2.4炉腹、炉身和炉腰用砖 (7)第三章高炉炉衬 (8)3.1炉衬破坏机理 (8)3.2高炉炉底和各段炉衬的耐火材料选择和设计 (9)第四章高炉各部位冷却设备的选择 (11)4.1冷却设备的作用 (11)4.2炉缸和炉底部位冷却设备选择 (11)4.3炉腹、炉腰和炉身冷却设备选择 (11)第五章高炉炉型设计 (13)5.1炉型设计要求 (13)5.2炉型设计方法 (13)5.3主要技术经济指标 (14)5.4设计与计算 (14)5.5校核炉容 (16)参考文献 (17)第一章文献综述1.1国内外高炉发展现状在近年来钢铁产业竞争日益加剧的形势下，《京都议定书》和《哥本哈根协议》将引领钢铁行业未来走向绿色环保的低碳型产业。
高炉本体设计及其它
第三章 高炉本体设计3.1 高炉炼铁车间设计 3.1.1 高炉容积的确定本设计任务书上的高炉容积为1700m ³。
3.1.2 高炉炼铁车间总容积的确定计算得到的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 ），即：年工作日年产量高炉炼铁车间日产量＝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高炉炼铁车间总容积（m 3）：高炉有效容积利用系数日产量高炉炼铁车间总容积＝3.1.3 高炉座数的确定高炉炼铁车间得总容积确定后就可以确定高炉座数和一座高炉的容积。
本设计中，一个车间的高炉容积是相同的，因为这样有利于生产管理和设备管理。
高炉座数要从两方面考虑，一方面从投产、生产效率、管理等方面考虑，数目越少越好；另一方面从铁水供应、高炉煤气供应的角度考虑，则希望数目多些。
确定高炉座数的原则应保证在1座高炉停产时，铁水和煤气的供应不致间断。
过去钢铁联合企业中高炉数目较多，近年来随着管理水平的提高，新建企业一般只有2～3座高炉。
本设计的高炉座数为两座容积相同的高炉。
3.2 高炉炼铁车间平面布置高炉炼铁车间平面布置的合理性，关系到相邻车间和公用设施是否合理，也关系到原料和产品的运输能否正常连续进行，设施的共用性及运输线、管网线的长短，对产品成本及单位产品投资有一定影响。
因此规划车间平面布置时一定要考虑周到。
3.2.1 高炉炼铁车间平面布置应遵循的原则合理的平面布置应符合下列原则：（1）在工艺合理、操作安全、满足生产的条件下，应尽量紧凑，并合理地共用一些设备与建筑物，以求少占土地和缩短运输线、管网线的距离。
（2）有足够的运输能力，保证原料及时入厂和产品（副产品）及时运出。
（3）车间内部铁路、道路布置要畅通。
（4）要考虑扩建的可能性，在可能条件下留一座高炉的位置。
在高炉大修、扩建时施工安装作业及材料设备堆放等不得影响其它高炉正常生产。
3.2.2 高炉炼铁车间平面布置形式高炉炼铁车间平面布置形式根据铁路线的布置可分为以下4种：一列式布置、并列式布置、岛式布置和半岛式布置。
第3章-高炉本体设计(2)
用G－3砌环圈需要砖数
ns
2 3.14 230 150 135
97
用G－4砌环圈需要砖数
2 3.14 345 ns 150 125 87
用G－5砌环圈需要砖数
ns
2 3.14 230 150 3.14 345 ns 150 110 54
单独用上述四种楔形砖所砌环圈的内径依次 是4150mm、3450mm、1840mm、1897mm。
（1）比粘土砖有更高的耐火度和荷重软 化点；
（2）由于AL2O3为中性，故抗渣性较好； （3）耐磨性好，加工困难，成本较高。 （4）不足是热稳定性差。
粘土砖和高铝砖的外形质量也非常重 要，对于制品的尺寸允许偏差及外形分级 规定见下表。
粘土砖和高铝砖尺寸允许偏差及外形分级
允许偏差 长度
炉底砖长度 宽度 厚度 炉底砖，不大于
楔形砖和直形砖配合砖数计算：
总砖数：
n D
b
式中：n——总砖数； b——砖大头宽度，mm； D——环圈外径，mm。
楔形砖数：
式中：
D 2a
ns
b
b b1
ns——楔形砖数，砖型确定后，是一常数； a——砖长度，mm；
b——楔形砖大头宽度，mm；
b1——楔形砖小头宽度，mm；
每个环圈使用的楔形砖数ns只与楔形砖两头 宽度和砖长度有关，而与环圈直径无关。
烧成微孔铝炭砖。烧成微孔铝炭砖是指平均孔径不大于 1μm的孔容积占开口气孔总容积的比例(％)不小于70％ 的烧成铝炭砖。烧成微孔铝炭砖，按YB／T113—1997 理化指标分为WLT—1、WLT—2和WLT—3三个等级。
（5）国外炭砖
美国UCAR公司生产的热压小块炭砖，采用热压制砖法 BP工艺(即热模压)成型。把配好的料经过加热混炼，与定 量的糊料一起放到模具内进行模压，通电加热。脱模以后， 焙烧结束。这种热压小块炭砖具省下列特点：优良的高温 性能；热导率高，导电性好；良好的抗碱侵蚀性能：抗热 震性、热冲击性好；低渗透性，孔陈皮小，气孔封闭，吸 水性能极弱；炭砖尺寸小，单块炭砖的温差小。
第三章 高炉本体设计(炉型)1
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
高炉本体设计高炉冷却设备
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。
第三章 高炉本体设计(炉型)1资料
3.近代高炉
3 高炉本体设计
原始高炉炉型
1-中国；2-德国；3-英国(P75)
近代高炉炉型（1：500）
1-攀钢高炉，V有1000m3，H有/D=3.05；2-本钢高炉，V有2000m3，H有/D=2.68； 3-日本鹿岛，V有5050m3，H有/D=1.95(P75)
3.1.2 炉型尺寸的确定 2）d、h1
①炉缸作用： ②d的确定 J-燃烧强度；J=24～28t/(m2·d) 法一： A J Vu I 1 d 2 J Vu I d 1.13 Vu I 4 J 2 J=1.0～1.20t/(m ·h) 设计时往小取，高炉强化留有余地，J↓→d↑ i ：30 ～ 50 t/(m2·h) I Vu
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
3 高炉本体设计
3.1 炉型 3.1.2 炉型尺寸的确定 1）Vu、Hu
内容积：料线到铁口中心线之间的距离。 工作容积：料线到风口中心线之间的距离。 Hu大，可以延长煤气与炉料的接触时间，有利于煤气的热 能和化学能的充分利用；煤气流穿过料柱的阻力大，不利于 高炉顺行。 Hu 过大，可增大煤气流穿过料柱的阻力，不利于高炉顺行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.
负荷称为冷却强度。
第三章高炉本体设计3
•热负荷：
•式中： Q ——热负荷，kJ/h；
•
M——冷却水消耗量，t/h；
•
c——水的比热容，kJ/(kg•℃)；
•
t——冷却水出水温度，℃；
•
t0——冷却水进水温度，℃。
第三章高炉本体设计3
• 通过提高冷却水温度差，可以 降低冷却水消耗量。 •提高冷却水温度差的方法： •①降低流速； •②增加冷却设备串联个数。
六. 炉身冷却模块技术
•1. 结构： • 炉身冷却模块是指将厚壁（14～16mm） 把手型无缝钢管作为冷却元件直接焊接在炉 壳上，在炉壳及钢管间浇注耐热混凝土，混 凝土层高出水管110～130ｍｍ，构成大型预 制冷却模块。
• 简单地说就是由炉壳——厚壁钢管— —耐热混凝土构成的大型冷却模块组成。
• 唐钢炉身冷却模块结构示意图：
第三章高炉本体设计3
3.3.6 高炉冷却系统
•高炉冷却系统方式： • 汽化冷却 • 开式工业水循环冷却系统 • 软（纯）水密闭循环冷却系统
第三章高炉本体设计3
•一. 高炉汽化冷却 •1. 概念： • 高炉汽化冷却是把接近饱和温度的 软化水送入冷却设备内，热水在冷却设 备中吸热汽化并排出，从而达到冷却设 备的目的。 • 分为自然循环汽化冷却和强制循环 汽化冷却两种。
第三章高炉本体设计3
•3. 冷却壁的优点： •①冷却壁安装在炉壳内部，密封性好； •②冷却均匀，侵蚀后炉衬内壁光滑。 •4. 缺点： • 消费金属多、笨重、冷却壁损坏后 不能更换。
第三章高炉本体设计3
三. 冷却板（又称扁水箱）
• 冷却板厚度 70～110mm，内部铸有 φ44.5×6mm无缝钢管。 •1. 冷却部位： • 用在炉腰和炉身部位。
•
空气——风冷
•
汽水混合物——汽化冷却
• 2. 对冷却介质的要求：
• （1）有较大的热容量及导热能力；
1. （2）来源广、容易获得、价格低廉；
2. （3）介质本身不会引起冷却设备及
高炉的破坏。
第三章高炉本体设计3
•3. 水的硬度： • 指每m3水中钙、镁离子的摩尔数。
•根据硬度不同，水可分为三类： • 软 水：硬度<3mol/m3 • 硬 水：硬度在3～9mol/m3 • 极硬水：硬度>9mol/m3 •水的软化处理： • 就是将Ca2+、Mg2+ 离子除去，通 常用Na+ 阳离子置换。
第三章高炉本体设计3
•2. 水压和流速 • 确定冷却水压力的重要原则是冷 却水压力大于炉内静压 。 • 降低冷却水流速，可以提高冷却 水温度差，减少冷却水消耗量。但流 速过低会使机械混合物沉淀，而且局 部冷却水可能沸腾。
第三章高炉本体设计3
•3. 冷却水温度差 • 一般要求进水温度低于35℃，不 应超过40℃；出水温度不超过50～ 60℃。 • 实际的进出水温差比允许的进出 水温差适当低些 ，其关系为：
第三章高炉本体设计3
2020/12/8
第三章高炉本体设计3
3.3.1 冷却设备的作用
•（l）保护炉壳。 •（2）对耐火材料的冷却和支承。 •（3）维持合理的操作炉型。 •（4）促成炉衬内表面形成渣皮，代替 炉衬工作，延长炉衬寿命。
第三章高炉本体设计3
3.3.2 冷却介质
1. 冷却介质：
2.
水——水冷
第三章高炉本体设计3
•板壁交错布置结构
第三章高炉本体设计3
五. 新型冷却壁——铜冷却壁 •1. 结构： • 铜冷却壁是在轧制好的壁体上加 工冷却水通道，并且在热面设置耐火砖。 • 铜冷却壁与铸铁冷却壁特性的比 较见表
第三章高炉本体设计3
•2. 铜冷却壁的特点： •（l）铜冷却壁具有导热率高，热损失 低的特点；
第三章高炉本体设计3
冷却水箱 1-支梁式；2-扁水箱（P107）
第三章高炉本体设计3
•2. 安装： •①上下层间距500～900mm，同层间 距150～300mm，呈棋盘式布置，炉腰 部位比炉身部位要密集一些。 •②冷却板前端距炉衬设计工作表面一 砖距离230mm或345mm 。
第三章高炉本体设计3
第三章高炉本体设计3
3.3.4 冷却设备的工作制度
•概念： • 冷却设备的工作制度，即制定和控 制冷却水的流量、流速、水压和进出水 的温度差等。
第三章高炉本体设计3
•一. 水的消耗量
1. 概念：
2. 热负荷：高炉某部位需要由冷却水带 走
3.
的热量称为热负荷。
4. 冷却强度：单位表面积炉衬或炉壳的 热
第三章高炉本体设计3
3.3.3 高炉冷却结构形式
• 两种： • ★外部冷却：向炉壳外部喷水冷却。 • ★内部冷却：将冷却介质通入冷却
设备内部进行冷却。包括冷却壁、 冷却板、板壁结合冷却结构、炉身 冷却模块及炉底冷却等。
第三章高炉本体设计3
一. 外部喷水冷却
• 适用于小型高炉，对于大型高炉， 在炉龄晚期冷却设备烧坏的情况下使用。 • 炉身和炉腹部位装设有环形冷却水 管，距炉壳约100mm，水管上朝炉壳的 斜上方钻有若干φ5～φ8mm小孔，小孔 间距100mm。
第三章高炉本体设计3
•2.自然循环汽化冷却
•（1）工作原理：
• 汽包中的水沿下降管向下流动，经 冷却设备汽化后，汽水混合物沿上升管 向上流动，进入汽包后经水、汽分离， 蒸汽排出做为二次能源利用，并由供水 管补充一定量的新水保证循环的进行。
• 示意图：
第三章高炉本体设计3
• 自然循环汽化冷却示意图 •1－汽包；2－下降管；3－上升管；4－冷却设第三备章高；炉5本－体设供计水3 管
第三章高炉本体设计3
•2516m3高炉水冷炉底结第构三章图高炉本体设计3
• 大型高压高炉多采用炉底封板， 水冷管的位置有两种： •①水冷管设置在封板以上：在炉壳上 开孔将降低炉壳强度和密封性，但冷却 效果好；
•②水冷管设置在封板以下：对炉壳没 有损伤，但冷却效果差。
•宝钢1号高炉采用后一种结构。
•式中: •为后备系数
第三章高炉本体设计3
•高炉不同部位后备系数：
•炉腹、炉身 风口带
•0.4～0.6
0.15～0.3
渣口以下 风口小套 0.08～0.15 0.3～0.4
第三章高炉本体设计3
•4. 冷却设备的清洗 •一般要3个月清洗一次，清洗方法有： •①用20～25％的70～80℃盐酸，加入缓蚀 剂——1％废机油，用耐酸泵送入冷却设 备中，循环清洗10～15分钟，然后再用压 缩空气顶回酸液，再通冷却水冲洗。 •②用0.7～1.0MPa的高压水或蒸气冲洗。
• 循环的动力是靠下降管中的水和上 升管中汽水混合物的重度差所形成的压头， 克服管道系统阻力而流动。
•压头表示为：
•式中：
• △P ——自然循环流动压头，Pa；
• h ——汽包与冷却设备高度差，m；
•
rW——下降管中水的密度，kg/m3；
•
rV——上升管中汽水混合物的密度，kg/m3。
第三章高炉本体设计3
•3. 六室双通道结构铜冷却板 ： •（1）结构： • 采用隔板将冷却板腔体分隔成六 个室，即把冷却板断面分成六个流体 区域，并采用两个进、出水通道进行 冷却。 • 示意图：
第三章高炉本体设计3
• 冷却板
第三章高炉本体设计3
•（2）特点： •①适用于高炉高热负荷区的冷却，可以 采用密集式的布置形式。 •②冷却板前端冷却强度大，不易产生局 部沸腾现象； •③当冷却板前端损坏后可继续维持生产； •④双通道的冷却水量可根据高炉生产状 况分别进行调整。
第三章高炉本体设计3
•二. 排水系统 •排水管直径为供水管直径的1.3～2.0倍。 • 供水管直径通过计算确定，供水 管内水流速为0.7～1.0m/s。
第三章高炉本体设计3
高炉给排水系统（P111） 1-滤水器；2-给水主管；3-给水围管；4-环形排水槽；5-配水器；
6-排水箱；7-排水管；8-炉身喷水管；9-炉腹喷水管
•3. 强制循环汽化冷却 • 是在自然循环汽化冷却的下降 管路上装一水泵，作为循环的动力， 推动循环过程的进行，此时汽包装置 的高度可灵活一些。
第三章高炉本体设计3
•4. 汽化冷却的优点： •（1）冷却强度大，节水、节电； •（2）防止冷却设备结垢，延长寿命； •（3）产生大量蒸气，可作为二次能源； •（4）有利于安全生产。
第三章高炉本体设计3
二. 冷却壁
• 冷却壁设置于炉壳与炉衬之间， 有光面冷却壁和镶砖冷却壁两种 。 • 基本结构图:
第三章高炉本体设计3
•冷却壁基本结构 •a－渣铁口区光面冷却壁；b－镶砖冷却壁；c－上部带凸台镶砖冷却壁；d－中间带凸台镶砖冷却壁
第三章高炉本体设计3
•1. 光面冷却壁 •（1）结构: • 在铸铁板内铸有无缝钢管。无缝钢 管为φ34×5mm或φ44.5×6mm，中心距 为100～200mm的蛇形管。 •（2）应用部位： • 炉缸和炉底部位冷却。
•（2）安装：镶砖冷却壁紧靠炉衬。 •（3）结构型式： • 普通型、上部带凸台型和中间带 凸台型。
•（4）凸台冷却壁的优点：
•①凸台部分除起冷却作用外，还起到 支撑上部砌砖的作用 ；
•②延长炉衬寿命。中间带凸台的冷却 壁更优越。
第三章高炉本体设计3
•（5）新日铁第三代和第四代冷却壁： • 结构见图
第三章高炉本体设计3
3.3.5 高炉给排水系统
•一. 对供水系统的要求：
•①水泵站供电系统须有两路电源，并且两路电 源应来自不同的供电点。
•②应设有水塔，塔内要储有30min的用水量。 •③泵房内应有足够的备用泵。 •④由泵房向高炉供水的管路应设置两条。
•⑤串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷 却设备内留有一定水量。