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高炉炉型设计原理

五段式高炉(炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸)炉型的结构:
高炉炉型:高炉内部工作空间剖面的形状称为高炉内型。

★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的距离称为高炉有效高度(H u)
,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。

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(V u)。

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~2.0大型高炉2.5~3.1中型高炉2.9~3.5小型高炉3.7~4.5
★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
计算公式:d=0.23
i u
·V
I
,其中I-冶炼强度,t/m3·d,,i-燃烧强度t/m2·h,V u-高炉有效容
积,m3,d-高炉炉缸直径,m
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1.5~1.7米
3)风口高度:风口中心线与铁口中心线间距离称为风口高度(h f)。

计算公式:h f=h z/k,其中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。

计算公式:
中小型高炉:n=2d+2,大型高炉n=2d+4,4000m3左右的巨型高炉:n=3d,其中d-炉缸直径,m
5风口结构尺寸(a):根据经验直接选取,一般0.35~0.5m
6)炉缸高度:h1=h f+a
★3.炉腹
炉腹在炉缸上部,呈倒圆锥形。

作用:
①炉腹的形状适应了炉料融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燃烧带产生大量高炉煤气,气体体积激烈膨胀,炉腹的存在适应这一变化。

1)炉腹高度:h2=(D-d)·tgα/2
2)炉腹角:炉腹角一般为79°~83°,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。

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79°42'17' '
炉身高度:h4=(D-d)·tgβ/2
★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。

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。

取值: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)
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。

计算公式:h0=0.2d。

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