高炉本体设计

hz
N
4bP • c • r铁
•d2
式中： p——日产生铁量，t； b ——生铁产量波动系数，一般取1.2； N ——昼夜出铁次数，一般2h出一次铁；
r铁——铁水密度，7.1t/m3；
c——渣口以下炉缸容积利用系数，一般取0.55～0.60， 炉容大、渣量大时取低值；
d ——炉缸直径，m；
（3）风口高度：
h1 hf a
3. 炉腹
炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。
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。
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。
d1 2
• tg
5. 炉腰：
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。
炉腰高度（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。
（3）合理炉型：指冶炼效果较好，可以获得 优质、低耗、高产和长寿的炉型，具有时间性 和相对性。
1. 比较法：
由给定的产量确定炉容，根据建厂的冶炼 条件，寻找条件相似，炉容相近，各项生产技 术指标较好的合理炉型作为设计的基础。经过 几次修订参数和计算，确定较为合理的炉型。 目前，设计高炉多采用这种方法。
炉腹高度由下式计算 ：
h2
Baidu Nhomakorabea
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。
一般炉腰直径（D）与炉缸直径（d） 有一定比例关系，D/d取值：
大型高炉1.09～1.15 中型高炉1.15～1.25 小型高炉1.25～1.5
6. 炉喉（d1、h5）：
炉喉呈圆柱形。
作用： 承接炉料，稳定料面，保证炉料合理分布。
炉喉直径与炉腰直径比值 d1/D取值在 0.64～0.73之间。
7. 死铁层厚度（h0）
大型高炉：
n 2(d 2)
4000m3左右的巨型高炉： n 3d
式中： d ——炉缸直径，m
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, 风口数目一般取偶数。
（5）风口结构尺寸（a）： 根据经验直接选定，一般0.35～0.5m
（6）炉缸高度：
2. 炉缸
高炉炉型下部的圆筒部分为炉缸， 炉缸的上、中、下部位分别设有风口、 渣口与铁口。
（1）炉缸直径
炉缸截面燃烧强度：指每小时每平方 米炉缸截面积所燃烧的焦炭的数量， 一般为1.0～1.25t/m2·h。
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
（3）炉身高度占高炉有效高度的50～60％， 保障了煤气与炉料之间传热和传质过程的 进行。
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
3 高炉本体设计
3.1 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。
3.1.1 炉型的发展过程
1.无型阶段
2.大腰阶段——炉腰尺寸过大的炉型。 炉缸和炉喉直径小，有效高度低，
而炉腰直径很大。
3.近代高炉
3.1.2 五段式高炉炉型
Hu——有效高度； h0——死铁层厚度； h1——炉缸高度； h2——炉腹高度； h3——炉腰高度； h4——炉身高度； h5——炉喉高度； hf——风口高度； hz——渣口高度； d——炉缸直径；
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。
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。也可以参照下式计算：
风口中心线与铁口中心线间距离称 为风口高度（hf）。
风口高度可参照下式计算：
hf
hZ k
式中：
k ——渣口高度与风口高度之比，一般
取0.5～ 0.6，渣量大取低值。
（4）风口数目（n）： 主要取决于炉容大小，与炉缸直径
成正比，还与冶炼强度有关。 风口数目可以按下式计算：
中小型高炉：
n 2(d 1)
2）高炉有效容积 ： 在有效高度范围内，炉型所包括
的容积称为高炉有效容积（Vu）。
Hu/D：
有效高度与炉腰直径的比值（Hu/D）是表 示高
炉“矮胖”或“细长”的一个重要设计指 标，不同 炉型的高炉，其比值的范围是：
巨型高炉 大型高炉 中型高炉 小型高炉 ～2.0 2.5～3.1 2.9～3.5 3.7～4.5
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；