高炉炉型设计

三、炉型设计的要求
• 高炉炉型的合理性，是高炉能实现高产、优质、 低耗、长寿的重要条件。实践证明，合理的设计 炉型能促进高炉冶炼指标的改善，利于寿命的延 长。因此，炉型是高炉最基本的要素。合理炉型 应该是使炉型能够很好的适应于炉料的顺利下降 和煤气流的上升运动。既要符合高炉冶炼规律， 又要和原燃料、设备和生产技术等条件所达到的 水平相适应。
h z 1 . 27
0 . 45
bP ' Nc d 铁
2
hf
hz k
― 渣口高度与风口高度之比
k = 0.5～0.6 ； k
炉缸高度： h =h + a ； 1 f
a―风口结构尺寸，一般取值0.35～0.5m
hz― 渣口与铁口中心线的距离称为渣口高度 P ― 生铁日产量，t b ― 生铁产量波动系数，一般取值1.2 N ― 昼夜出铁次数，8～12次/d (大高炉取大值)
c ― 渣口以下炉缸容积利用系数，一般取0.55～0.6,
炉容大，渣量大取低值
铁
― 铁水密度，可取7.1 t/m3
d ― 炉缸直径，m
3、死铁层厚度ho ：铁口中心线到炉底砌砖 表面之距离
炉型
Vu（m ） ho
3
中小型高炉
≤620 450～600mm
大型高炉
> 620 1000mm
巨型高炉
>4000 1.8～2.5mm
d 0 . 32 V u
0 .2
；
H u ― 有效高度
0 . 45
d ― 炉缸直径
中小型高炉：
H u 4 . 05 V u
0 . 256
d 0 . 564 V u
0 . 37
2、炉缸尺寸（炉缸直径、渣口高度、 风口高度、炉缸高度）
• 炉缸直径： • 渣口高度： 风口高度:
d——沙钢5860立方米炼铁高炉
日本第二大钢铁集团——日本JFE钢铁福山厂 。
（左起）第2高炉、第3高炉、第4高炉、第5高炉，4号高炉 2006年5月扩容到5000立方米，5号高炉扩容到5500立方米
全世界共有9座5500m³ 以上特大型炼铁高炉
• 1、沙钢的5860m³ 高炉；
• 2、日本新日铁大分厂1号、2号高炉（容积均为5775m³ ） • 3、俄罗斯北方钢铁切列波维茨厂5号高炉（容积5580m³ ） 4、日本新日铁君津厂4号高炉（容积5555m³ ） • 5、德国蒂森钢铁斯韦尔根厂2号高炉（容积5513m³ ）， • 6、日本JFE福山厂5号高炉（容积5500m³ ） • 7、韩国浦项光阳钢厂4号高炉（容积5500m³ ）
• 打印高炉炉型图 (A3纸）
高炉炉型设计学生分成6组
第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组
人数 W1 制钢铁/年 (万吨) W2
铸造生铁/年
5 720
5 270
5 500
5 480
5 700
6 260
70
40
60
65
50
30
(万吨)
• 高炉有效高度Hu选取 ：
炉型 Vu（m ） Hu / D
3
小型高炉 ≤100 3.7～4.5
中型高炉 255～620 2.9～3.5
大型高炉 > 620 2.5～3.1
巨型高炉 >4000 1.29～2.19
h3 = Hu -h1- h2 - h4 - h5 （炉腰高度h3等于有效高度减去其他各段高之差值）
例如：β ＝80.50o～85.5o
（一般大高炉炉身角取小值，小高炉取大值）
Vu
4000～5000m3, β≈81o30,
d1/D = 0.65－0.73 d1 = （0.65－0.73）*D 1 h4= ( D d 1 ) tg
2
6、选取炉喉高度 h5，炉腰高度h3
• 一般h5＝2～3m
四、 炉型设计的方法
• 1、高炉炉型设计分3种方法： • （1）比较法； • （2）计算法Ⅰ：经验数据的统计法，对一 些比较先进的高炉炉型进行统计分析，得 到炉型中某些主要尺寸与炉容的关系式， 以及各部分尺寸间的关系式。 • （3）计算法Ⅱ
• 在高炉炉型设计的各种方法中，理论计算 法是十分重要的一种方法。通过理论计算 得到的设计炉型，我们暂且称为理论炉型。 尽管理论炉型一般不直接作为最终的设计 结果，甚至可能与合理炉型相差较大，但 是理论计算方法是建立在长期理论研究和 生产实践经验总结的基础之上，并且直接 从设计条件开始逐步计算直到得到完整的 炉型参数，相对比较严格。
2、高炉有效容积（Vu）的选取
• 理论计算的依据是单座高炉的生铁产量，由产量 确定高炉有效容积，再以有效容积为基础，计算 其它尺寸。 • 设计年产制钢生铁W1万吨，年产铸造生铁W2万吨 • 按换算系数为1.1将铸造生铁换算成制钢生铁， • 年产制钢生铁合计＝W1＋1.1W2 ; • 日产制钢生铁＝年产量/一年按350个工作日 • ＝（W1＋1.1W2）/ 350
7、高炉有效容积较核
•有效容积 Vu等于各段容积之和：
• 误差ΔV
=
Vu Vu V
' u
'
< 1%
• Vu = V1 +V2+V3+V4+V5 与规划炉
容误差小于 1%，则计算符合要求
六、高炉炉型设计要求
• （1）炉型设计
• 高炉容积及座数确定 • 高炉内型设计计算 • 炉容校核
• （2）CAD绘制高炉本体图一张
4、炉腹高度h2 ；炉腰直径D；炉腹角α
• 选取炉腹角α : 一般取值79o～83o h2 =
1 2 ( D d ) tg
选取 D/d 炉型 D/d 小型高炉 1.25～1.5 中型高炉 1.15～1.25 大型高炉 1.09～1.15
5、选取炉身角β; 炉身高度 h4 ; 炉喉直径 d1
• 通过对高炉炉型的大量研究和探索，人们 逐步认识了高炉炉型与原燃料和鼓风制度 的适应关系，即炉型与炉料运动和煤气流 运动规律的适应性。炉型是随着原燃料条 件的改善，操作技术水平的提高，科学技 术的进步而不断发展变化的，逐步形成了 现代的五段式高炉炉型。
• 五段式高炉炉型由炉缸(Hearth)、炉腹 (Bosh)、炉腰(Belly)、炉身(Shaft)和炉喉 (Throat)组成。其中炉缸、炉腰和炉喉呈圆 筒形，炉腹呈倒圆台形，炉身呈圆台形。 这种两头小中间大的准圆筒型，符合炉料 下降时受热膨胀、松动和软化熔化的要求， 同时也与煤气上升过程中温度下降、体积 收缩相适应。随着精料和高压操作等新技 术的发展，高炉炉型进一步向着“矮胖”、 “大型横向”发展。
高炉炉型设计
－－－－课程设计2
一、 高炉炉型的概念
•
高炉是一种生产液态生铁的鼓风竖炉。其工作空 间是用耐火材料砌筑而成的，高炉内部工作空间 剖面的形状称为高炉炉型或高炉内型（Blast Furnace Profile）。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和传质的过程， 因此必须提供相应的空间。高炉炉型必须适应原 燃料条件的要求，保证冶炼过程的顺行。
图1 高炉炉型示意图
• h1 ― 炉缸高度，mm • h2 ― 炉腹高度，mm； • h3 ― 炉腰高度，mm； • h4 ― 炉身高度，mm • h5 ― 炉喉高度，mm； • hf ―风口高度，mm； • hz― 渣口高度，mm • h0 ― 死铁层高度，mm；
• • • • • • d ― 炉缸直径，mm； D― 炉腰直径，mm d1― 炉喉直径，mm； α― 炉腹角，°； β ― 炉身角，°； A ―炉缸面积
• 若设计n座高炉： • 单座高炉日产P＝（W1＋1.1W2）/ 350n • 利用系数 v = 单座高炉日产/单座高炉有效容积= • p '
Vu
p Vu
'
v
• 取 v =2― 2.25 t / m3 •d
五、按计算法Ⅰ进行炉型设计 • 1、大型高炉： H u 6 . 44 V u
• 8、中国京唐钢铁1号高炉（容积5500m³ ）。
• （截止到2009年11月）
中国高炉现状
• 由于我国存在大量高污染、高能耗的小型高炉，国家 从2005年制定钢铁产业政策时，就明确要淘汰300m³ 以下 的高炉。2009年初，进一步将高炉淘汰标准提高到 1000m³ ，这将直接压缩落后钢铁产能1.8亿吨以上。 从2009年 后，我国大型炼铁高炉将进入建设高潮。5 月21日，唐山曹妃甸首钢京唐公司新建成的5500立方米1 号高炉试生产成功。10月21日，沙钢5860m³ 高炉投产。 2010年首钢京唐5500立方米2号高炉将投产。此外宝钢湛 江、武钢防城港项目均有建设5000立方米以上大型高炉的 计划。
•
二、 高炉炉型的表示方法
• 高炉炉型通常用通过高炉中心线的纵剖面 内型轮廓线来表示。我国高炉炉型的表示 方法如图 1 所示。
高炉有效容积（Vu）：
炉型 Vu（m3）
小型高炉 ≤100
中型高炉 255～620
大型高炉 > 620
巨型高炉 >4000
• Hu ―有效高，mm； • Vu ― 有效容积， m3 ；