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2012届毕业生公开答辩,12届湖南工业大学冶金工程学院专科毕业设计,根据娄底地区设计一个年产590万吨生铁的高炉炼铁车间,设计内容,（1）对高炉本体进行设计；（2）热风炉选型及设计；（3）高炉各系统设计；（4）高炉冶炼工艺计算；（5）高炉车间工艺布置设计；（6）高炉本体、车间工艺布置绘图；,绪论,绪论包括以下几个部分：1.我国高炉炼铁的发展历程2.高炉炼铁及其工艺流程3.高炉生产的特点和优势4.高炉炼铁的主要技术经济指标5.设计的原则和指导思想6。厂址的选择,炼铁工艺的计算,1.1原料的选取与整理：1）本设计采用最简单的两种原料：烧结矿与球团矿。利用确定的炉渣碱度根据平衡关系得出入料配比为8515。2）根据矿料配比得出混合矿的组成成分及其比例。再算出炉渣成分3）参考高炉炼铁中反应情况进行物料的平衡计4）在物料平衡的基础上参考各物质的比热容进行热平衡计算,铁矿石成分表,高炉设计要求合理性是高炉能实现高产、优质、低耗、长寿。合理炉型应该是使炉型能够很好地适应于炉料的顺利下降和煤气流的上升运动。本设计高炉采取五段式,包括炉喉、炉腰、炉腹、炉腹、炉缸。（附图一张）,五段式高炉,高炉本体设计,高炉设计是应满足以下要求：（1）与原燃料条件和送风制度等操作条件相适应，有利于炉况的顺行（2）能够燃烧较多数量的燃料，提高冶炼强度，增加生铁产量；（3）有利于煤气的热能和化学能的充分利用降低焦比；（4）适应于采用喷吹等强化操作的新技术。（5）能与炉衬结构及冷却方式配合，易于生成保护性渣皮，防止炉衬的迅速烧坏和侵蚀，有较长的一代寿命。,根据车间年产要求得出本高炉的有效容积大约为2900m3，由经验公式可以计算出高炉本体基本情况表：,炉衬设计,高炉炉衬是用能够抵抗高温和化学侵蚀作用的耐火材料砌筑而成的，炉衬的主要作用是构成工作空间，减少损失，以及保护金属结构免遭热应力和化学侵蚀作用。延长炉衬寿命是高炉设计的重要任务，也是高炉操作的重要任务。高炉耐火材料的选取主要考虑其抵抗炼铁过程中的6种主要物理热，化学侵蚀的性能，即抗碱金属性，导热性，抗爆裂性，碳素氧化性，抗热振性和抗渣铁侵蚀性。,高炉所用的耐火材料主要分为陶瓷质材料和碳质材料，耐火材料的主要作用便是保护高炉，延长高炉的寿命，所以在决定用何种耐火材料时，我们必须弄清楚高炉各部分受侵蚀的机理与程度。,炉底及炉缸不同区域侵蚀程度,综合考虑高炉各部分不同工作条件和侵蚀机理，结合燃料条件，有针对性的使用耐火材料，并在结构上加强砖衬的稳定性。各部分的耐火材料使用情况：(1)炉底、炉缸采用半石墨碳砖陶瓷杯复合炉衬结合水冷碳砖炉底结构。(2)铁口通道、风口区采用大块刚玉莫莱石组合砖砌筑，在结构上加强了砖衬稳定性。(3)炉腹及以上区域采用砖壁合薄内衬结构形式。,高炉冷却设备的设计,高炉炼铁是在一个温度极高的环境下进行的，为了能使高炉顺利的工作并且减少炉体的损害，冷却这一道程序是必不可少。高炉的常用冷却设备:1.喷水冷却装置2.冷却壁3.冷却板4.板壁结合冷却结构5.支架式水枪6.炉底冷却装置。冷却的方式和介质:高炉冷却介质主要是水，因为水热容量大，热导率大，便于输送，成本低廉。高炉用普通工业净化水的要求是：进水温度小于35；悬浮物小于200mg每升；硬度小于3.57mmol每升。外部喷水冷却，冷却水经过小孔喷射到炉壳上进行冷却。同时为了防止喷溅，需要在炉壳上安装防喷溅挡板。外部冷却装备有结构简单，造价低廉等优点。,高炉内部的冷却措施：采用全冷壁元件，根据各区域受侵蚀程度和热负荷大小的不同采用不同结构式和不同材料的冷却设备。,高炉车间原料系统,原料系统是各种原料运入高炉车间到装入高炉的一系列设施。其包括：卸料、堆料、冶炼前准备（破碎、筛分、混匀）；运输到贮矿槽上；按高炉需要配料、称量；装入料车或上料皮带，经过炉顶装料装置装入高炉等。对现代高炉的原料系统的要求是：第一，保证连续地、均衡地供应高炉冶炼所需要的原料，并为进一步强化冶炼留有余地；第二，在贮运过程中应考虑为改善高炉冶炼所必需的处理的环节，如混匀、破碎、筛分等；第三，由于贮存的原料数量大，对大、中型高炉应该实现自动化或半自动化，提高混匀、配料、称量的准确度，减轻工人在灰尘多的环境下繁重的体力劳动。,贮矿槽:解决高炉连续上料和车间间断供应之间的矛盾。一般情况下，贮矿槽与高炉有效容积的比为3，而焦槽与高炉有效容积的比为0.50.7.振动筛：为了选矿，改善高炉的通气性，对于矿石的大小进行控制，本设计采用的为共振式振动筛。称量漏斗：根据冶炼情况控制入炉的矿石多少，本设计采用电子秤，其体积小、结构简单而且易于控制。本设计是中大型高炉，所以采取皮带机上料系统。皮带机上料系统上料能力大，效率高，炉料破损小，可以解决出铁场地不足，原料设施离高炉太远等一系列的问题。炉顶上料设备：装料设备是高炉重要设备之一，主要任务是把上料运送来的炉料装入炉内并合理的分布在炉喉，同时起到密封的作用。,上料设备及设备作用,炉顶上料系统要求能满足以下基本要求：（1）能适应高炉的生产能力。（2）满足炉喉的合理布料要求，并能按生产要求进行炉顶调剂（3）保证炉顶的封密性，保证高炉在高压下进行生产工作。（4）设备结构应力简单和坚固，制造、运输、安全简单、能抵抗温度的急速变化和高温。（5）易于实现自动化操作。综合以上几点，本设计采用并罐式无钟顶装料设备。,高炉送风系统,高炉送风系统包括了高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门等。准确的选择送风系统鼓风机，合理设计布置管路系统，阀门工作可靠，热风炉工作效率高，是保证优质、低耗、高产的重要因素。选择鼓风机:中大型高炉采取轴流式鼓风机。轴流式鼓风机鼓风效率能达到90%，运行稳定，功率大，能满足本次设计高炉的生产。为了使空气中的湿含量稳定在一定水平，采用拖湿鼓风，为了提高风中的含氧的浓度，提高燃烧强度，所以我们在鼓风之前往风中加入氧气。,热 风 炉,本设计每座高炉配有4座俄罗斯KALUGIN顶燃式热风炉。其主要参数如下：,顶燃式热风炉的特征：（1）顶燃式热风炉取消了侧面的燃烧室。（2）顶燃式热风炉采用了短焰燃烧器，直接在拱顶下燃烧，减少了燃烧时的热损失。（3）顶燃式热风炉炉顶是稳定的对称结构，炉型结构简单。结构强度较好，受力均匀。,顶燃式热风炉结构图：,热风炉耐火材料：依据热风炉工作温度、操作条件、热风炉形式以及使用部位不同而定。对于炉体上部（高温区）采用硅砖，炉体下部采用轻质高铝砖。送风制度的确定：,燃烧期,送风前期,燃烧后期,高炉煤气除尘系统,除尘设备和原理：原理：经过下降管流出的煤气从重力除尘器上部进入，沿中心导入管下降，在中心导入管出口处倒转180向上流动，流速突然降低，煤气中灰尘因为惯性和重力的作用而离开气流，沉降到重力除尘器底部，定期排出。设备：一级文氏管、重力除尘器、调压阀、脱水器。设计高炉采用湿法除尘。大致的流程是：重力除尘器一级文氏管脱水器二级文氏管脱水器系统。同时，为了利用炉顶高压，还增设了调压阀组消音器快速水封阀,重力除尘器：,脱水器：由于煤气在文氏管处理后进入高炉时带有一些水分，水分会降低煤气的发热值，而且水分对除尘有一定影响，所以我们必须用脱水器把煤气中的水分尽可能的去掉。其工作原理：使水滴受离心力或本身的重力作用或直接碰撞使水滴失去动能而凝聚，与煤气分离。,1-煤气下降管；2除尘器；3-中心导入管；4煤气出口；5-清灰口,高炉喷煤燃料系统,热烟气系统：这是使煤粉在制粉系统便于研磨、输送和分离而对煤粉进行干燥处理，使其含水量不超过1%，以提高煤粉的研磨性和输送能力。,供气系统：主要供应压缩空气、热烟气、氮气以及蒸汽。压缩空气主要用于煤气的输送和喷吹，热烟气主要用于原煤的干燥和制备，氮气主要用于烟煤制粉和喷吹时的气氛惰化，蒸汽主要用于设备的保湿和临时灭火。,制煤粉系统：煤粉制备是通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要的煤粉。制粉系统主要由给料、干燥与研磨、收粉等几部分组成。制煤工艺流程：原煤经过给料机，按需要均匀的送入磨煤机。利用热风炉的废气和燃烧炉的烟气混合物作为原煤的干燥剂，由制粉系统中一次风机形成的负压吸入磨煤机中。煤在磨碎的过程中同时干燥。主要设备：a.磨煤机 b.粗粉分离器 c.旋风分离器 d.布袋收集器 e.螺旋泵高炉喷煤系统：主要设备有混合器、分配器、喷枪。喷吹罐的喷吹量、有效容积可以通过公式求得。,渣铁处理系统,渣铁处理是高炉生产中的重要环节，完善的出铁场操作，及时合理处理熔渣和铁水，是保证高炉顺利进行，实现“高效、优质、低耗、环保”的重要手段。渣铁处理系统的设施包括风口平台及出铁场、开铁口机、堵铁口机、换风口机、渣罐车、铁水罐车、铸铁机和炉渣水淬设施等。,主铁沟：主铁沟的长度要求在一定出铁速度下渣铁能在主沟内很好的分离。参照 高炉炼铁设计原理P407，表10-3，本设计2983.2m3高炉的主铁沟应在1419m之间，而且大型高炉的主铁沟深度需要防止铁水在出铁时呈射流状喷射出来。,撇渣器：位于主铁沟端部，作用是利用渣铁密度不同，用挡渣板把下渣挡住，只让铁水从下面流过，达到分离的目的。撇渣器的尺寸与高炉大小、铁水流速有关。活动式的主铁沟和撇渣器可以在炉前平台上冷态下修好，定期更换。,摆动流嘴：铁水摆动流嘴设计在出铁场尽头，安装在出铁场水沟下面，作用是把经过铁沟流出的铁水转换到左右任意方向，注入到出铁场平台下的铁水罐车中。它具有以下优点：（1）缩短了铁沟长度，简化了出铁场的布置；（2）减少了在高温、粉尘条件下转换铁水挡板的作业；（3）减轻了修补铁沟的作业；（4）提高了炉前铁水运输能力，使高炉车间和铁路布置更为简化。,炉前设备：开口铁机作为炉前重要设备之一，用于钻开由泥炮堵封的铁口。其性能和效率直接影响到高炉的生产。为了配合高炉生产，本设计采用全气动、全液压、气液复合传动的冲钻式开口机。此外还有堵铁口泥炮、堵渣机等设备。铁水处理：高炉生产的铁水，基本全部用于炼钢，铁水的运输过程依靠的是铁水罐车。铁水罐车是用普通机车牵引的特殊的铁路车辆。其由车架和铁水罐组成。铁水罐通过自身的两对枢轴支持在车架上。铁水罐由钢板焊成，罐内砌230mm厚砖衬，并在砖衬与罐壳之间填以30mm厚的石棉板绝热。,铁水罐如图示：,车间布置形式,由于本设计采用两座高炉，故采用一列式布置，其主要特点是：高炉与其特点是高炉和热风炉中心线在同一列线上，出铁场也布置在此列线上，并列于车间铁路线平行。这种布置可以公用出铁场和炉前起重机，公用热风炉值班室和烟场窗，节省投资；热风炉距离高炉近，热损失少。但是运输能力低，当高炉数目多时造成运输不便，特别是渍啊一座高炉检修时车间调度复杂。（详情见附图二）,谢谢大家！祝：老师们工作顺利！同学们前程似锦！,