风口直径由出口风速决定,一般风口出口标态风速为100m/s以上,当前设计的u4000m′左右巨型高 炉,最高出口标志风速可达20om/s。风口直径亦可根据经验确定。 风口结构尺寸a取值0.35~05m,见表5-2。 5-2不同容积高炉风口结构尺寸 炉有效容积 a0.3035035035040405 炉缸高度,h1 铁口中心线到炉底砌砖表面之距离称死铁层厚度(ho),它的作用是防止渣铁、煤气对炉底的冲涮,稳定 渣铁温度。中小型高炉ho取值450~6o0mm,大高炉为1000mm以上,由于冶炼不断强化,增加死铁层厚 度,以便有效保护炉底,至关重要。u4000m3高炉,hO取值1.8~2.5mm (3)炉腹。炉腹在炉缸上部,呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的 收缩,稳定下料速度。炉腹的存在对上部料柱而言,燃烧带向中心移动,可减弱煤气流的边缘效应,并使燃烧 带处于炉喉边缘的下方,有利于松动炉料,促进冶炼顺行。燃烧带产生的煤气量近似为鼓风量的1,4倍,理论燃 烧温度可达1800~2000C,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 (h0)和炉腹角(a)。u1000m3以上大型高炉,炉腹高度取值3.0~3.6m,中小型高炉可以小些。炉腹过高, 有可能炉料尚未熔融就进入收缩段,易造成难行和悬料;炉腹过低则可能减弱炉腹应有的作用。炉腹角a-般取 值7s9o~83o,过大不利于煤气分布,过小使得炉腹部位对下降炉料阻力增加,不利于顺行。 (4)炉腰。炉腹上部的圆柱形空间是炉腰,是髙炉炉型直径最大部位。炉腰处恰是冶炼的软熔带,炉料透 气性在此处变坏,有炉腰存在扩大了该部位的橫冋空间,改善了通气条件。因此,当冶炼渣量大时,应适当扩 大炉腰直径 在炉型结构上,炉腰起着承上启下的作用,使得炉腹向炉身过渡来得平缓,减小死角。经验表明,炉腰髙度 (h3)对冶炼的影响不甚显著,设计一般取值于~3m之间,炉容大向上取值;设计中亦可调整h3值修定炉 容。 炉腰直径(D)与炉缸直径(d和炉腹角(a)、炉腹高度(hz)几何相关,并决定下部炉型的结构特点。大 型高炉D/d取值1.09~1.15,中型高炉1.15~1.25,小型高炉1.25~15, (5)炉身。炉身呈正截圆锥型,向下扩张以适应往下运动的炉料,因温度升高所产生体积的膨胀,有利于 减小炉料下降的摩擦阻力,避免形成料拱。炉身髙度(h4)占高炉有效髙度的50~60%,保障了煤气与炉料之间
风口直径由出口风速决定，一般风口出口标态风速为100m／s以上，当前设计的Vu4000m’左右巨型高 炉，最高出口标志风速可达200m／s。风口直径亦可根据经验确定。 风口结构尺寸a取值0.35～0.5m，见表5－2。 表5－2不同容积高炉风口结构尺寸 炉缸高度，h1 （5 — 9） 铁口中心线到炉底砌砖表面之距离称死铁层厚度（h0），它的作用是防止渣铁、煤气对炉底的冲涮，稳定 渣铁温度。中小型高炉h0取值 450～6O0mm，大高炉为 1000mm以上，由于冶炼不断强化，增加死铁层厚 度，以便有效保护炉底，至关重要。Vu4000m3高炉，h0取值1.8~2.5mm （3）炉腹。炉腹在炉缸上部，呈倒截圆锥形。炉腹的形状适应该部位炉料已熔化滴落而引起的物料体积的 收缩，稳定下料速度。炉腹的存在对上部料柱而言，燃烧带向中心移动，可减弱煤气流的边缘效应，并使燃烧 带处于炉喉边缘的下方，有利于松动炉料，促进冶炼顺行。燃烧带产生的煤气量近似为鼓风量的1.4倍，理论燃 烧温度可达1800～2000C，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 （h0）和炉腹角(a)。Vu1000m3以上大型高炉，炉腹高度取值3.0～3.6m，中小型高炉可以小些。炉腹过高， 有可能炉料尚未熔融就进入收缩段，易造成难行和悬料；炉腹过低则可能减弱炉腹应有的作用。炉腹角a一般取 值79o～83o，过大不利于煤气分布，过小使得炉腹部位对下降炉料阻力增加，不利于顺行。 （4）炉腰。炉腹上部的圆柱形空间是炉腰，是高炉炉型直径最大部位。炉腰处恰是冶炼的软熔带，炉料透 气性在此处变坏，有炉腰存在扩大了该部位的横向空间，改善了通气条件。因此，当冶炼渣量大时，应适当扩 大炉腰直径。 在炉型结构上，炉腰起着承上启下的作用，使得炉腹向炉身过渡来得平缓，减小死角。经验表明，炉腰高度 （h3）对冶炼的影响不甚显著，设计一般取值于l～3m之间，炉容大向上取值；设计中亦可调整h3值修定炉 容。 炉腰直径（D）与炉缸直径(d)和炉腹角（a）、炉腹高度（hz）几何相关，并决定下部炉型的结构特点。大 型高炉D/d取值1.09～1.15，中型高炉1．15～1．25，小型高炉1.25～1.5。 （5）炉身。炉身呈正截圆锥型，向下扩张以适应往下运动的炉料，因温度升高所产生体积的膨胀，有利于 减小炉料下降的摩擦阻力，避免形成料拱。炉身高度(h4)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(B)对炉料下降和炉身部位煤气流分布有重要影响,炉身角取小值时有利于 炉料下降,但易发展边缘煤气流,炉身角取大值时,有利于抑制边缘煤气流,但不利于炉料下降。 高炉炉型设计,炉身角取值于80.5σ~85.5σ之间。原料燃料条件好,炉身角可向大取值;相反,原料粉末 多,燃料强度差,炉身角向下取值;高炉冶炼强度高,风口喷吹量大,炉身角取小值;一般大髙炉炉身角取小 值,小高炉取大值。Wu4000~5000m3高炉P角取值为81030′左右,前苏联vu5580m3高炉。角取值 79042′7 (6)炉喉。炉喉呈圆柱型,它的作用是承接炉料,稳定料面,保证炉料分布合理。炉喉直径(d1)与炉腰 直径(D)、炉身角(門)、炉身高度(h4)几何相关,并决定了高炉上部炉型的结构特点。d1/D取值 于0.64~0.73之间。 钟式炉顶装料装置,大钟直径(dO)与炉喉间隙(d1-do)/2,对炉料堆尖在炉喉内的位置有较大影 响。间隙小,堆尖靠近炉墙,可抑制边缘煤气流;间隙大,堆尖远离炉墙,易促使边缘煤气流发展。间隙大小 应考虑到原料条件,矿石粉末多,适当扩大间隙。间隙取值大小还应考虑到β角大小,β角大,间隙值可取大 些,β角小,间隙值可取小一些。我国钟式炉顶间隙值见表5-3 表5-3不同炉容的炉喉间隙 有效积 100 250 600 1000 1500 2000 炉喉问隙(mm)500 550 600 800 950-1000 炉喉高度(h3)应能保证炉喉布料及其调节需要,一般为2~3m 5.1.3炉型设计与计算 高炉炉型设计的依据是单座高炉的生铁产量,由产量确定高炉有效容积。历史上曾有过将产量与有效髙度直 接联系起来,结果设计炉型都是依产量大小的相似形,这显然是不合理的;也曾有过以产量定炉缸截面积,在 焦比一定的条件下,炉缸单位面积的燃烧强度,便可以确定某一合适的数值,这样做虽然有一定的道理,但并 不全面。现在多数国家都是以产量和有效容积利用系数(列)来确定高炉有效容积,再以有效容积为基础,计 算其他尺寸 有关炉型的名词概念 设计炉型—按照设计尺寸砌筑的炉型; 操作炉型——高炉投产后,工作一段时间,炉衬侵蚀,形状发生变化后的炉型; 合理炉型——冶炼效果较好,获得优质、低耗、高产和长寿的炉型,它具有时间性、相对性
传热和传质过程的进行。炉身角（ ）对炉料下降和炉身部位煤气流分布有重要影响，炉身角取小值时有利于 炉料下降，但易发展边缘煤气流，炉身角取大值时，有利于抑制边缘煤气流，但不利于炉料下降。 高炉炉型设计，炉身角取值于80.5o～85.5o之间。原料燃料条件好，炉身角可向大取值；相反，原料粉末 多，燃料强度差，炉身角向下取值；高炉冶炼强度高，风口喷吹量大，炉身角取小值；一般大高炉炉身角取小 值，小高炉取大值。Vu4000～5000m3高炉 角取值为81o30’左右，前苏联Vu5580m3高炉。角取值 79o42’7”。 （6）炉喉。炉喉呈圆柱型，它的作用是承接炉料，稳定料面，保证炉料分布合理。炉喉直径（d1）与炉腰 直径（D）、炉身角（ ）、炉身高度（h4）几何相关，并决定了高炉上部炉型的结构特点。 d1／D取值 于 0 .64～0. 73之间。 钟式炉顶装料装置，大钟直径（d0）与炉喉间隙（d1－d0）／2，对炉料堆尖在炉喉内的位置有较大影 响。间隙小，堆尖靠近炉墙，可抑制边缘煤气流；间隙大，堆尖远离炉墙，易促使边缘煤气流发展。间隙大小 应考虑到原料条件，矿石粉末多，适当扩大间隙。间隙取值大小还应考虑到 角大小， 角大，间隙值可取大 些， 角小，间隙值可取小一些。我国钟式炉顶间隙值见表5—3. 表5－3 不同炉容的炉喉间隙 炉喉高度（h3）应能保证炉喉布料及其调节需要，一般为2~3m 5．1．3炉型设计与计算 高炉炉型设计的依据是单座高炉的生铁产量，由产量确定高炉有效容积。历史上曾有过将产量与有效高度直 接联系起来，结果设计炉型都是依产量大小的相似形，这显然是不合理的；也曾有过以产量定炉缸截面积，在 焦比一定的条件下，炉缸单位面积的燃烧强度，便可以确定某一合适的数值，这样做虽然有一定的道理，但并 不全面。现在多数国家都是以产量和有效容积利用系数（ ）来确定高炉有效容积，再以有效容积为基础，计 算其他尺寸。 有关炉型的名词概念： 设计炉型——按照设计尺寸砌筑的炉型； 操作炉型——高炉投产后，工作一段时间，炉衬侵蚀，形状发生变化后的炉型； 合理炉型——冶炼效果较好，获得优质、低耗、高产和长寿的炉型，它具有时间性、相对性
高炉冶炼是复杂的物理化学过程,设计的炉型必须适应冶炼过程的需要,设计炉型应能保证高炉-代获得稳 定的较高的产量,优质的产品,较低的能耗和一代长寿。高炉在一代冶炼过程中,其炉衬不断浸蚀,炉型不断 发生变化,炉型变化的程度和趋势与冶炼原料条件、操作制度有关,与炉村结构和耐火材料的性能有关,还与 冷却装置结构及冷却制度有关。髙炉冶炼实际上是长时间在操作炉型内进行。因此,掌握冶炼过程中炉型的变 化及其趋势,对设计合理炉型非常重要。高炉大修设计,应对前一代髙炉炉型做详细地调査和分析。新建厂矿 高炉设计,必须分析原料燃料条件、设备条件和操作条件。 高炉炉型设计一般都采用经验数据和经验公式,它具有一定的局限性,不能生硬套用,应做具体分析和修 正。介绍几种设计炉型方法 (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 标较好的合理炉型做为设计的基础。首先确定几个主要设计参数,例如Hu D、d、a、β等,选择各部的比例关系做容积计算,并与已确定的炉容比较,经过几次修订参数和计算,确 定认为较为合理的炉型。这种方法对于大修和扩建比较合适。 (2)计算法Ⅰ。炉型的计算法即经验数据的统计法,对一些经济技术指标比较先进的高炉的炉型进行分析 和统计,得到炉型中某些主要尺寸与有效容积的关系式,以及各部尺寸间的关系式。计算时可选定某一关系 式,算出某一主要尺寸,再由冶炼条件炉型各部尺寸间的关系式做炉型计算,然后按要求炉容校核修定后确定 设计炉型 下面介绍一些经验公式,可做为设计参考使用 大型高炉 H (5-10) d=0327045 (5-11) 中型高炉 H.=40 06 (5-12) d=0564v 公式(5—10)、(5—11)适应于我国50~70年代。Wu为1000~2000m3高炉的基本情况。炉型 偏高,横向尺寸偏小;公式(5-12)、(5—13)基本适应于我国50~60年代中小型高炉状况。随着原料 条件的改善及其他冶炼条件的提高,高炉设计工作者应不断总结和对现有公式加以修正。随着富氧大喷吹技术 的发展,高炉炉型的发展及设计,应该是值得研究的一项课题 炉型计算例题:设计日产制钢铁P=4000t高炉一座
高炉冶炼是复杂的物理化学过程，设计的炉型必须适应冶炼过程的需要，设计炉型应能保证高炉一代获得稳 定的较高的产量，优质的产品，较低的能耗和一代长寿。高炉在一代冶炼过程中，其炉衬不断浸蚀，炉型不断 发生变化，炉型变化的程度和趋势与冶炼原料条件、操作制度有关，与炉村结构和耐火材料的性能有关，还与 冷却装置结构及冷却制度有关。高炉冶炼实际上是长时间在操作炉型内进行。因此，掌握冶炼过程中炉型的变 化及其趋势，对设计合理炉型非常重要。高炉大修设计，应对前一代高炉炉型做详细地调查和分析。新建厂矿 高炉设计，必须分析原料燃料条件、设备条件和操作条件。 高炉炉型设计一般都采用经验数据和经验公式，它具有一定的局限性，不能生硬套用，应做具体分析和修 正。介绍几种设计炉型方法。 （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 标较好的合理炉型做为设计的基础。首先确定几个主要设计参数，例如Hu、 D、d、a、 等，选择各部的比例关系做容积计算，并与已确定的炉容比较，经过几次修订参数和计算，确 定认为较为合理的炉型。这种方法对于大修和扩建比较合适。 （2）计算法Ⅰ。炉型的计算法即经验数据的统计法，对一些经济技术指标比较先进的高炉的炉型进行分析 和统计，得到炉型中某些主要尺寸与有效容积的关系式，以及各部尺寸间的关系式。计算时可选定某一关系 式，算出某一主要尺寸，再由冶炼条件炉型各部尺寸间的关系式做炉型计算，然后按要求炉容校核修定后确定 设计炉型。 下面介绍一些经验公式，可做为设计参考使用。 大型高炉： （5 — 10） （5 — 11） 中型高炉： （5 — 12） （5 — 13） 公式（5 — 10）、（5 — 11）适应于我国 50～70年代。Vu为 1000～2000m3高炉的基本情况。炉型 偏高，横向尺寸偏小；公式（5 — 12）、（5 — 13）基本适应于我国50～60年代中小型高炉状况。随着原料 条件的改善及其他冶炼条件的提高，高炉设计工作者应不断总结和对现有公式加以修正。随着富氧大喷吹技术 的发展，高炉炉型的发展及设计，应该是值得研究的一项课题。 炉型计算例题：设计日产制钢铁P=4000t高炉一座
1)定容积 选定m=(md 4000 =2000m 2)炉缸尺寸: 炉缸直径: d=032y=032x2000=9786 取 炉缸高度 A.渣口高度 12x4000 =127 =165 9x06X71x98 取 h2=17/16m (两个渣口) B.风口高度 17 取 C.风口尺寸 取a=05m h =h是a=31105=3.6m 3)死铁层厚度 取b=12m 4)炉腰直径,炉腹角,炉腹高度 取D/d=1.13 则D=113×98=1107取D=11m 取a=8020 h2=(D-)k=1-98)kg80°20=352 则 35 校核
1） 定容积： 选定 2） 炉缸尺寸： 炉缸直径： 取 炉缸高度： A． 渣口高度： 取 （两个渣口） B．风口高度： 取 C．风口尺寸： 取a=0.5m 3） 死铁层厚度： 取 4） 炉腰直径，炉腹角，炉腹高度： 选取 D/d=1.13 则 取D=11m 取 则 取 校核 ：
2h22x35 58 11-95 a=8016 5)炉喉直径,炉喉高度,炉身角,炉身高度,炉腰高度 选取D=07 则d1=07×11=77取d1=77m 选取B=8430 则b=(D-d1)kB=(1-77g8430=1714 取h=17m 校核β 2,=2×17=103 D-d,11-77 尸=84°27 选取b=23m 选取HD=255 则B=255×11=2805取=28m 求=B-h-h2-h-b=28-36-35-17=23=16m 6)校核炉容 V=D2k=0785×982×36=27141m23 2=b2D 314 D以a x3512+1k98+982)=2975 v=Dh=0785×11x16 1242xm1x) 314 11×77+772)=117376m3 =ah=0785×772x23=10705m3 V=V1+v2+V3+V+vs =271412975-15198-11787610705=20067 误差
5）炉喉直径，炉喉高度，炉身角，炉身高度，炉腰高度： 选取 则 取 选取 则 取 =17m 校核 ： 选取 =2.3m 选取 则 取 求 6）校核炉容： 误差