CN202415578U - 高炉的一种新型内型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型高炉的一种新型内型，沿轴向由上至下依次为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、死铁层；高炉有效容积为1350~1850m3，有效高度Hu为25600~27000mm，炉腰直径D为10000~10700mm，高径比Hu/D为2.40~2.58mm。炉身角β为82o~83o，炉腹角α为77o~79o，死铁层深度h0为1800~2200mm。本实用新型通过降低高径比Hu/D，增加死铁层深度h0、炉缸高度h1，得到合理的“操作内型”。高炉的入炉焦比降低到330kg/t.Fe，燃料比降低到460kg/t.Fe，高炉利用系数提高到2.6t/(m3.d)以上，休风率低于0.015%，设计炉龄达12-15年。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低耗、高效、长寿的高炉内型，属于金属冶炼领域。
背景技术
据不完全统计，至2011年初我国现役和正在建设的1000-2000m3高炉有100余座，约占1000m3以上高炉数的40%。随着国家产业结构调整政策进一步落实，高炉向大型化发展速度越来越快。因此，优化该等级高炉设计，使其达到低耗、高效、长寿的目的，对于我国炼铁事业具有现实意义。
目前国内1000-2000m3高炉燃料比大于520kg/t.Fe，高炉利用系数约2.3t/(m3.d)以上，炉龄约8年。该类高炉生产的能耗、效率和使用寿命均不理想，其原因除了和原燃料条件、操作制度及炉内耐材、冷却设施等有关外，还与高炉内型不合理有一定的关系。经调研分析，普遍存在的高炉内型问题主要有：
（1）“操作内型”不合理
高炉“合理内型”是指能够在其整个一代炉役中，取得最好的生产指标的内型，即指合理的“操作内型”。合理的高炉内型有利于炉内物理化学过程的进行，特别是有利于炉料的运动和煤气流的合理分布，对于获得良好的技术经济指标和延长高炉寿命具有重要的意义。
高炉“操作内型”是在高炉长期操作过程中自然形成的内型，它对高炉生产起着主导作用。选择高炉“设计内型”时需综合考虑相应原燃料条件、操作制度下，高炉内衬侵蚀后达到的“操作内型”。国内该等级高炉多为厚壁炉衬，炉腹、炉腰、炉身下部耐材较厚，需侵蚀到一定程度特别是炉腹部位能形成较稳定的渣皮保护层时才可得到“操作内型”。但实际生产过程中由于缺乏有效的手段控制炉料及煤气的运动，炉衬可能会发生不均匀侵蚀，加剧了炉料及煤气的不均匀运动，无法得到合理的“操作内型”。国内很多高炉设计时未掌握高炉投产后炉腰直径加大、炉腹角、炉身角减小、炉腹升高的规律，导致“操作内型”尺寸（如炉腹角、炉腰直径、炉身角等）不合理，高炉不顺行，各项生产指标较差。
（2）炉缸尺寸及死铁层深度不合理
炉缸的容积不仅应能保证足够数量的燃料燃烧，且应能容纳两次出铁间隔时间内的铁和渣，并应考虑因故不能放铁因素和留有足够安装风口所需要的结构尺寸。死铁层的作用是防止炉底砖衬免遭炉渣、铁水和煤气的强烈冲刷侵蚀，使炉底、炉缸均匀稳定，延长炉底寿命。国内该等级高炉生产过程中常出现出铁次数频繁，炉缸、炉底温度高，耐材侵蚀严重，甚至投产2-3年后就发生炉缸、炉底烧穿的恶性事件，与炉缸尺寸及死铁层深度不合理有一定的关系。
（3）Hu/D不合理
Hu/D比值越大，炉料和煤气经过的路径越长，炉料与煤气在炉内接触的时间也越长，有利于煤气的热能和化学能的充分利用，有利于降低燃料比，但过大的Hu/D会增加料柱的高度，不利于高炉顺行。国内该等级高炉或出现燃料比过高的情况，或出现高炉下料不顺等情况，都与Hu/D值不合理有一定的关系。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种新型的高炉设计内型，它使高炉实现低耗、高效、长寿。
本实用新型高炉的一种新型内型，其特征在于：高炉内型沿轴向由上至下依次为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、死铁层；高炉有效容积为1350~1850m3，有效高度Hu为25600~27000mm，炉腰直径D为10000~10700mm，高径比Hu/D为2.40~2.58mm。
炉身角β为82o~83o，炉腹角α为77o~79o，死铁层深度h0为1800~2200mm。炉缸直径d为8600~9600mm，炉喉直径d1为6100~6900mm，炉缸高度h1为3800~4200mm，炉腹高度h2为3200~3400mm，炉腰高度h3为1800~2100mm，炉身高度h4为14500~15200mm，炉喉高度h5为2000~2100mm。
本实用新型通过降低高径比Hu/D，增加死铁层深度h0、炉缸高度h1，得到合理的“操作内型”。通过本新型优化内型后的高炉，结合相应的原料方案和操作制度，可在投产4个月内达到稳定合理的“操作内型”并达产、超产。入炉焦比降低到330kg/t.Fe，燃料比降低到460kg/t.Fe，高炉利用系数提高到2.6t/(m3.d)以上，休风率低于0.015%，设计炉龄达12-15年。因此，本实用新型提供了一种低耗、高效、长寿的高炉内型。
附图说明
图1是本实用新型的高炉内型示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
本实用新型的高炉内型沿轴向由上至下依次为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、死铁层。
本实用新型的高炉内型：当高炉有效容积为1350~1850m3时，有效高度Hu为25600~27000mm，炉腰直径D为10000~10700mm，高径比Hu/D为2.45~2.58mm。
现在的1000-2000m3高炉Hu/D比为2.6，Hu/D值偏大，其优点是：炉料和煤气经过的路径越长，炉料与煤气在炉内接触的时间也越长，有利于煤气的热能和化学能的充分利用，有利于降低燃料比。其缺点是：会增加料柱的高度，不利于高炉顺行。而本申请中的高径比Hu/D为2.40~2.58，比现有的该等级高炉的值小，这样既有利于煤气的热能和化学能的充分利用，有利于降低燃料比，又降低了炉柱的高度，有利于高炉顺行。
本实用新型的高炉内型：炉身角β为82o~83omm，炉腹角α为77o~79omm，炉缸直径d为8600~9600mm，死铁层深度h0为1800~2200mm。炉喉直径d1为6100~6900mm，炉缸高度h1为3800~4200mm，炉腹高度h2为3200~3400mm，炉腰高度h3为1800~2100mm，炉身高度h4为14500~15200mm，炉喉高度h5为2000~2100mm。
炉身角β的大小与炉下降和煤气流上升过程的分布状态关系极大。炉身角小，炉料对炉墙产生的倾向压力小，摩擦阻力小，炉料顺行，边缘气流发展。但过小的炉身角易造成边缘气流过分发展，高炉上下部调节困难，不利于煤气热能和化学能利用，炉衬过热损坏。炉身角大小还需考虑吸收炉料的横向膨胀量，保证炉料顺行。经以上综合分析、计算并结合实例比较，确定合适的炉身角β为82o~83omm。
炉腹角α的大小需适应炉料融化后体积收缩的特点和调节煤气流分布的需要，需分析炉内软熔带的分布及风口燃烧带的位置。炉腹角过大，可能造成边缘气流过分发展，不利于炉墙形成稳定渣皮；炉腹角过小，易造成中心气流过分发展而不可抑制，不利于炉料顺行。选择炉腹角还需综合考虑高风温、喷吹等强化措施造成的影响。经以上综合分析、计算并结合实例比较，确定合适的炉身角α为77o~79omm。
合适的炉缸尺寸d及死铁层深度h0可保证高炉炉缸活跃，炉缸环流弱，中心死料堆透液性好，炉缸侧壁温度低，炉底中心温度适当，减轻炉缸、炉底炉衬侵蚀，减少出铁次数。经以上综合分析、计算并结合实例比较，确定合理的炉缸高度h1为3800~4200mm，死铁层深度h0为1800~2200mm。
本实用新型根据同类型高炉的原燃料和操作条件进行分析比较，确定炉型各部分尺寸之间的比例值，如Hu/D等等，并采用经验公式验算比较，确定最终炉型尺寸。与此同时，通过减薄炉腹、炉腰的炉衬厚度，减小“设计内型”与“操作内型”变化量，以保证得到合理的“操作内型”。用铜冷却壁形成的保护性渣皮抵御炉料和煤气流对冷却设施的损坏，保证“操作内型”稳定，实现高炉低耗、高效、长寿的目标。
下面是一高炉的内型的具体参数：
高炉有效容积为1660m3，炉缸直径d为9200mm，炉腰直径D为10600mm，炉喉直径d1为6600mm，死铁层深度h0为2000mm，炉缸高度h1为4100mm，炉腹高度h2为3300mm，炉腰高度h3为2000mm，炉身高度h4为15000mm，炉喉高度h5为2000mm，有效高度Hu为26400mm，高径比Hu/D为2.49mm，炉身角β为82o24’19”mm，炉腹角α为78o1’26”mm。其中，铁口数量2个，风口数量22个。
该高炉于2011年4月开炉，投产3个月内达到稳定合理的“操作内型”并达产、超产，2011年7月份平均指标如下：入炉焦比330kg/t.Fe，燃料比460kg/t.Fe，高炉利用系数提高到2.6t/(m3.d)，休风率低于0.012%，炉况稳定，出铁次数12次/天（属正常水平）。
Claims (4)
1.高炉的一种新型内型，其特征在于：高炉内型沿轴向由上至下依次为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、死铁层；高炉有效容积为1350~1850m3，有效高度Hu为25600~27000mm，炉腰直径D为10000~10700mm，高径比Hu/D为2.40~2.58mm。
2.根据权利要求1所述的高炉内型，其特征在于：炉身角β为82o~83o，炉腹角α为77o~79o，炉缸直径d为8600~9600mm，死铁层深度h0为1800~2200mm。
3.根据权利要求1所述的高炉内型，其特征在于：炉喉直径d1为6100~6900mm，炉缸高度h1为3800~4200mm，炉腹高度h2为3200~3400mm，炉腰高度h3为1800~2100mm，炉身高度h4为14500~15200mm，炉喉高度h5为2000~2100mm。
4.根据权利要求1所述的高炉内型，其特征在于：高炉有效容积为1660m3，炉缸直径d为9200mm，炉腰直径D为10600mm，炉喉直径d1为6600mm，死铁层深度h0为2000mm，炉缸高度h1为4100mm，炉腹高度h2为3300mm，炉腰高度h3为2000mm，炉身高度h4为15000mm，炉喉高度h5为2000mm，有效高度Hu为26400mm，高径比Hu/D为2.49mm，炉身角β为82o24’19”，炉腹角α为78o1’26”。
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