2000m3高炉炉型设计

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2000m3 高炉炉型设计说明书
摘要：本设计要求建 2000m3 炼铁高炉。设计主要内容包括高炉炉型设计计算及高炉本体立 剖图，同时对所设计高炉的特点进行简述。设计高炉有效容积为 2000m3，高径比取 2.3，高 炉利用系数取值为 2.0，据此设计高炉炉型。设计本着优质、高产、低耗和对环境污染小的 宗旨，为日产生铁 4000t 的高炉提供高炉内型设计。设计说明书对 2000m3 高炉内型进行了 的详细的计算，并结合国内外相同炉容高炉的先进生产操作经验及相关的数据，力求设计的 高炉达到高度机械化、自动化和大型化，达到最佳的生产效益。 关键词：高炉发展；高炉炉型；炉型计算；
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②炉缸 高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸，炉缸的上、中、下部位分别没有 风口、渣口与铁口，现代大型高炉多不设渣口。炉缸下部容积盛装液态渣铁，上 部空间为风口的燃烧带。
（1）炉缸直径 炉缸直径过大和过小都直接影响高炉生产。直径过大将导 致炉腹角过大，边缘气流过分发展，中心气流不活跃而引起炉缸堆积，同时加速 对炉衬的侵蚀；炉缸直径过小限制焦炭的燃烧．影响产员的提高。炉缸截面积应 保证一定数量的焦炭和喷吹燃料的燃烧，炉缸截面燃烧强度是高炉冶炼的一个重 要指标，它是指每 1h 每 1m3 炉缸截面积所烧侥的焦炭的数量，一般为 1.00～ 1.25t/(m 2·h)。炉缸截面燃烧强度的选择，应与风机能力和原燃料条件相适应， 风机能力大、原料透气性好、燃料可燃性好的燃烧强度可选大些，否则选低值。
（1）无型阶段－又称生吹法。在土坡挖洞，四周砌行块，以木炭冶炼，这 是原始的方法。
（2）大腰阶段－炉腰尺寸过大的炉型。出于当工业不发达，高炉冶炼以人 力、蓄力、风力、水力鼓风，鼓风能力很弱，为了保证整个炉缸截面获得高温， 炉缸直径很小，冶炼以木炭或无烟煤为燃料，机械强度很低，为了避免高炉下部 燃料被压碎，从而影响料柱透气性，故有效高度很低；为了人工装料方便并能够 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流速度，延 长了烟气在炉内停留时间，起到焖住炉内热量的作用。因此，炉缸和炉喉直径小， 有效高度低，而炉腰直径很大。这类高炉生产率很低，一座 28m3 高炉日产量只 有 1.5 t 左右。
（3）近代高炉－由于鼓风机能力进一步提高．原燃料处理更加精细， 高炉 炉型向着“大型横向”发展。 高炉内型合理与否对高炉冶炼过程有很大影响。 炉型设计合理是获得良好技术经济指标，保证高炉操作顺行的基础。 1.2 五段式高炉
①高炉有效客积和有效高度 高炉大钟下降位置的下沿到铁口中心线间的距 离称为高炉有效高度，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 间的趴离。在有效高度范围内，炉型所包括的容积称为高炉有效容积。高炉的有 效高度，对高炉内煤气与炉料之间传热传质过程行很大影响。在相同炉窖和冶炼 强度条件下，增大有效高度，炉料与煤气流接触机会增多，有利于改善传热传质 过程、降低燃料消耗；仅过分增加有效高度，料校对煤气的阻力增大．容易形成 料供，对炉科下降不利。高炉有效高度应适应原燃料条件，如原燃料强度、粒度 及均匀性等。生产实践证明，高炉有效高度与有效容积有一定关系，但不是直线 关系，当有效容积增加到—定值后，有效高度的增加则不显著。
高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大 家越来越高的关注和青睐,但是高炉大型化作为一项系统工程,它在立足自身条 件的基础上仍须匹配的炼钢、烧结和炼焦能力。我国近年推出的《钢铁产业发展 政策》中规定高炉炉容在 300m3 以下归并为淘汰落后产能项目，且仍存在扩大小 高炉容积的淘汰范围的趋势。同时国内钢铁产业的快速发展均加速了世界和我国 高炉大型化的发展进程。由于大型化高炉具备的单位投资省、效能高和成本低等 特点，从而有效地增强了其竞争力。
绪论
最近二十年来，日本和欧盟区的在役高炉座数由 1990 年的 65 座和 92 座下降 到 28 座和 58 座，下降幅度分别为 56.9%和 37%，但是高炉的平均容积却分别由 1558m3 和 1690m3 上升到 4157m3 和 2063m3，上升幅度为 166.8%和 22%，这基本代 表了国外高炉大型化的发展状况。
（2）炉缸高度 炉缸高度的确定，包括渣口高度、风口高度以及风口安 装尺寸的确定。 铁口位于炉缸下水平面，铁口数目根据高炉炉容或高炉产量而 定，一般 1000m3 以下高炉设一个铁口，1500～3000m3 高炉设 2～3 个铁口，3000m3 以上高炉设 3～4 个铁口，或以每个铁口日出铁量 1500—3000t 设铁口数目。原 则上出铁口数目取上限，有利于强化高炉冶炼。 渣口中心线与铁口中心线间距 离称为渣口高度，它取决于原料条件，即渣量的大小。渣口过高，下渣量增加， 对铁口的维护不利；渣口过低，易出现渣中带铁事故，从而损坏渣口，大、中型 高炉渣口高度多为 1.5～1.7m。
我国高炉大型化的发展模式与国外基本相近，主要是采取新建大型高炉、以 多座旧小高炉合并成大型高炉和高炉大修扩容等形式来推动着高炉的大型化发 展。据不完全统计，我国自 2004 年以来相继建成投产的 3200m3 级 15 座，4000m3 级 8 座，5000m3 级 3 座，且有越来越大的趋势。目前，河北迁钢和山东济钢等 企业也正在建设 4000m3 级高炉，近来宝钢湛江和武钢防城港项目也在规划筹建
目录
摘 要 ..............................................................................................................................1 绪 论 ..............................................................................................................................2 第一章 高炉炉型 ...................................................................................................... .....3 1.1 炉型的发展过程......................................................................................................3 1.2 五段式高炉...............................................................................................................4 第二章 高炉炉型设计计算 .........................................................................................3
2.1 定容积 .............................................................................................................5 2.2 确定年工作日和日产量 ..............................................................................5 2.3 炉缸尺寸 .........................................................................................................5 2.4 死铁层厚度 .....................................................................................................5 2.5 炉腰直径、炉腰角、炉腹高度 .................................................................6 2.6 炉喉直径、炉喉高度 ...................................................................................6 2.7 炉身角、炉身高度、炉腰高 .....................................................................7 2.8 有效容积校核 ............................................................................................... 7 第三章 结论 .....................................................................................................................8 附录 ...................................................................................................................................8 参考文献 ..........................................................................................................................11 致谢 ...................................................................................................................... 我国高炉大型化的标准主要是依据高炉容积的大小来划分的，且衡量标准也
由过去的 1000m3 提高到 2000m3，甚至更大。虽然大型化高炉相对于小高炉存在 着生产率高、生产稳定、指标先进和成本低等显著的优点，但是对于我国高炉大 型化的发展状况，我们仍然需要科学客观地看待。
20 世纪高炉容积增长非常快。20 世纪初，高炉炉缸直径 4-5m，年产铁水约 100000 吨左右，原料主要是块矿和焦炭。20 世纪末，最大高炉的炉缸直径达到 14-15m，年产铁水 300-400 万吨。目前，特大型高炉的日产量能够达到甚至超过 12000 吨。例如，大分厂 2 号高炉（日本新日铁）炉缸直径 15.6m，生产能力为 13500 吨铁/天。蒂森-克虏伯公司施韦尔格恩 2 号高炉炉缸直径 14.9m，生产能 力为 12000 吨铁/天。70 年代末全世界 2000 立方以上高炉已超过 120 座，其中 日本占 1/3，中国有四座。全世界 4000 立方以上高炉已超过 20 座，其中日本 15 座，中国有 1 座在建设中。
第一章 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高炉内型。高炉 冶炼的实质是上升的煤气流和下降的炉料之间进行传热传质的过程，因此必须提 供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空问。高炉炉型要适 应原燃料条件的要求，保证冶炼过程的顺利。 1.1 炉型的发展过程
炉型的发展过程主要受当时的技术条件和原燃料条件的限制。随着原燃料条 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，炉型演变过程 大体可分为 3 个阶段。