水力冲渣沟

179m3高炉水力冲渣沟计算

摘要：对179立方米高炉冲渣水量、水压以及渣沟断面尺寸进行计算

主题词：高炉冲渣水渣沟喷嘴

2002年10月，针对我厂6号高炉（炉容100m3）使用已经超过大修年限的情况，总厂决定对其进行易地大修改造（炉容179 m3）。我在此次设计中承担其给排水项目的设计工作。在整个高炉工业生产用水系统中，高炉炉渣水力输送是保证整个炼铁生产工艺正常运行的一个重要环节，其设计内容主要包括：冲渣水量、水压、渣沟断面和冲渣喷嘴外形尺寸的计算以及渣沟平面布置形式和坡度设置等，下面就以上几个方面逐一做简要论述。

一、总冲渣水量、水压计算

1、高炉出渣量计算

根据有关资料及我厂多年生产的实际情况：

179m3高炉：日出铁540 t/d （3.0的系数）

出铁次数12次

渣铁比290Kg渣/吨铁

综上可得每次出渣量为：13.05吨渣/次

2、冲渣水量计算

为了满足炉渣粒化和输送的要求，渣、水比应满足1：8~12。

根据对我厂实际情况观察发现：渣口溶渣液流量均匀，流量大，持续时间长，一般在10min以上；铁口溶渣液流量虽小，但不均匀，且时间较短，一般在5~7min。

经实测渣口渣：铁口渣＝1.85：1，故本设计中分别对两种渣所

需冲渣水量进行核算。

①渣口渣量占总渣量的0.65，即13.05×0.65=8.47吨渣/次

渣水比取1：12，冲渣时间取10min，则冲渣水量为：

8.47吨渣/次×12÷10×60=610t/h

②铁口渣量占总渣量的0.35，即13.05×0.35=4.57吨渣/次

渣水比取1：12，冲渣时间取5min，则冲渣水量为：

4.57吨渣/次×12÷5×60=658t/h

故取二者冲渣水量大值，即Q=658 t/h。根据经济流速和降低管道磨损相结合的原则，供水管径取DN400，此时V=1.41m/S，1000i=6.83。

3、冲渣耗水量计算

耗水量由两部分组成：汽化蒸发部分和水渣带走部分。

根据炼铁工艺经验数据：每吨渣耗水量约1吨，其中汽化蒸发占60~70%，水渣带走约占25~30%。

故椐前述数据易得出冲渣时耗水量（即补充水量）为：

0.29吨渣/吨铁×540吨铁/天×1吨水/吨渣÷24小时=6.5t/h

4、冲渣水压

为了使水渣粒化以便于水力输送，炉台冲渣点处水压取1.5~2.0Kg/cm2。

5、冲渣水泵选择

300S32A（12SH-13A）×2台，一开一备。

性能参数：Q=550~720~810 m3/h

H=31~26~20.5m

P=75Kw

二、冲渣沟及冲渣喷嘴设计

（一）渣沟

1、平面布置

为节省投资，缩短工期，本工程未新建渣池，而是和原有高炉共用一个渣池，所以为保证水渣顺畅流入渣池，其出渣口按冲渣沟的最小坡度3%向上抬高了2m，高炉基础也随之相应抬高。

渣沟全长120m，在后段无法保证完全直线的情况下，采用一

个曲率半径为20m的圆弧（满足规范要求：曲率半径取15~20m）。

渣沟坡度采用3.5%，在进入渣池前8m处，坡度改为1.5%，这样利于水渣入池后尽快沉淀。

2、断面尺寸计算

本设计采用U型断面冲渣沟，内衬铸铁U型衬甲，形式如图。

①断面尺寸计算

冲渣沟有效过水断面流速取

V=1.0m/s(通用流速);

则有效过水断面面积:

S=0.18278m2（已知Q=658 m3/h）

水流深度取h=R，则1/2πR2=S=0.18278 R=340mm

在实际设计中取B=650mm，即R=325mm，H0=3R=975mm。

此时渣沟中有效过水断面流速V=1.10m/s，满足水力输送的流速要求。

②为防止喷嘴附近及渣沟转弯处渣水外溅，在喷嘴附近两侧及转弯出外侧将渣沟壁加高300mm，并相应加高衬甲高度。

（二）喷嘴

1、外形尺寸

本设计中供水管管径较大，须先将钢管作成圆锥体后，再将小端打成扁口，这样使喷嘴出水成带状，并大于渣流宽度，利于炉渣粒化和输送。

根据喷嘴处水流速度：V=8~10m/s的要求（设计中流速取V=8m/s），可知：喷嘴口过水断面积S=Q/V =0.022847m2；又椐A=3~6B（设计中取A=5B），则经简单几何计算得：A=0.368m B=0.0736m ；另椐喷嘴口打扁前后周长基本不变的原则，可知：ΠD=（A-B）×2+ΠB （式中D 为锥管未打扁前的管径），则可得：D=0.2611m，实际计算时取D=273×8mm，此时喷嘴外形尺寸为：A=385mm，B=77mm。

2、喷嘴的安装

其安装角度与冲渣沟坡度保持一致，并

保证溶渣沟、喷嘴、冲渣沟三者中心线一

致。

三、总结

设计中充分结合我厂炼铁生产的实际情况，吸取以往的经验和教训，按照安全、经济、有效的设计原则，较好的完成了此次179m3高炉的水力冲渣沟设计，经过两年来的生产运行，情况良好，证明此次设计满足了各项生产要求。