包头原料条件下2800m高炉原料及炉顶装料系统设计
（专业：冶金工程 班级：冶金06-1班 姓名：张彩云 指导老师：侯贵平）
摘要：在本设计中，槽上槽下均采用皮带供料系统，槽下胶带运输机供料与称量漏斗相配合，是高炉槽下实现自动化操作的最佳方案。
串罐式无料钟炉顶的称量料罐卸料支管中心线与波纹管中心线以及高炉中心线一致，避免了下料和布料过程中的粒度和体积偏析，通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的排料控制，可实现多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，布料均匀，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。
关键词：高炉炉顶；串罐无料钟炉顶；供料系统；皮带上料
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Design of 2800 m Blast Furnace Meterials and the Top Charging System Under the Conditions of Baotou Raw Materials
Abstract：This design uses the blet for the feeding system. The best way of realizing automatic operation under tanks is the coorperation between the weighing hopper and the feeding of belt transporter under tanks.
By comparison,because the center line of the weighing bucket is consistent with the center line of the bellow,the string-up bucket type bell-less top can avoid the pratide segregation and the volume segregation during the blanking and the mix feeding. Through the rotation and the tilting of the rotating chute ,and the control of the material flow gate,the furnace can achieve various distributing modes to adapt kinds of furance conditions which the upside request.All of these things make the operation of the blast furance simplistic and is conducive to the stability and longevity of BF.
Key words：blast furnace top; the string-up bucket type; material supply system; belt charging
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前言
现代大型高炉每昼夜连续需要原、燃料上万吨。原、燃料的供应由高炉的炉顶装料和供料系统来保证。炉顶装料和供料系统是由装料设备和上料胶带运输机，以及槽下各种卸料、筛分、称量、运输设备所组成的系统。因此设备间相互紧密衔接、配合、协调的进行工作是考察炉顶装料和供料系统性能的重要指标，也是设计炉顶装料和供料系统的基础要求。 1．高炉供料系统设计
1.1贮矿槽和贮焦槽个数、总容积及主要尺寸的确定
在本设计中槽上供料系统设有两条带式输送机，将高炉原燃料运送至贮矿槽和贮焦槽，槽下供料系统设有六个烧结矿槽，四个球团矿槽，两个块矿槽，两个杂矿槽，呈一列式布置，贮矿槽和贮焦槽下设有给料、筛分、称量设备和一条运矿、运焦主皮带机，一条返矿皮带机，一条返焦皮带机。
贮矿槽容积相当于高炉有效容积的1.6～2.0倍[1]。本设计取1.6倍，V贮矿=2800×1.6=4480m3。本设计中，烧结矿的贮存时间为14h，球团矿的贮存时间为28h，块矿的贮存时间为40h。
本设计中，烧结矿槽和球团矿槽的长度定为5000mm，块矿槽和杂矿槽的长度定为3200mm，宽度都定为5600mm。焦槽长度定为5600mm，宽度定为6600mm。矿槽壁倾斜角为55°，焦槽壁倾斜角为45°，以使炉料能顺利下滑放出。
根据焦槽的贮存时间，本设计选焦槽数为4个。贮焦槽总容积一般为高炉有效容积的0.53～1.5倍，本设计中取贮焦槽容积为高炉有效容积的0.6倍，V贮焦=2800×0.6=1680m3，贮存时间为8～10h。
本设计中贮矿槽和贮焦槽的尺寸设计如下表所示：
表1-1贮矿槽的主要参数
原料名称
个数
单槽有效 容积m3
烧结矿 球团矿 块矿 杂矿
6 4 2 2
360 370 210 210
总有效 容积m3 2160 1480 420 420
总贮存量
t 4104 3404 1008
贮存时间
h 14 28 40
堆比重 t/m3 1.9 2.3 2.4
表1-2贮焦槽的主要参数
原料名称
个数
单槽有效容积m
焦炭
4
420
3
总有效 容积m 1680
3
总贮存量
t 756
贮存时间
h 10
堆比重 t/m 0.45
3
1.2电磁振动给料机的设计
本设计中采用的是电磁振动式给料机，并把给料机底板换成筛网式，在给料的同时还能起到筛分的作用。安装时保持横向水平，槽体一般向下0°～10°倾斜安装[2]，最大的给料能力为400～700t/h，生产能力为25m/h，驱动功率为0.2kw。 1.3料批重量的确定
高炉有效容积：2800m3，平均利用系数：2.2t/m3·d， 平均昼夜产量：2800m3×2.2t/m3·d=6160t/d， ㈠ 每天需要矿石量计算如下：
烧结矿：6160×1689.48×10-3×0.8=8325.76t/d，
2
块 矿：6160×1689.48×10-3×0.05=520.36t/d 球团矿：6160×1689.48×10-3×0.15=1561.08t/d， 硅 石：6160×38.52×10-3=237.28t/d， 则每天需要铁矿石量为10407.20t，
每天需要的焦炭量为：6160×423.68×10-3=2620.28t； ㈡ 焦炭批重、矿石批重的确定
由前面计算知炉喉直径：d1=8.4m即8400mm；
高炉装料设备的容积应根据矿石料批重量确定。高炉矿石料批重量宜符合下表的规定：
表1-3高炉矿石料批参照
炉容级别/m 正常矿石批重/t 最大矿石批重/t
3
[3]
1000 30～60 35～70
2000 50～95 60～100
3000 80～125 90～140
4000 115～140 126～160
5000 135～170 150～190
本设计选取正常矿石批重=88t，最小矿石批重=78t，最大矿石批重=100t。所以，根据公式： Vonor=0.270d12.4187=0.270×8.42.4187=46.44m3 （式1-1） Vomax=0.472d12.2266=0.472×8.42.2266=53.94m3 （式1-2） 所以，选取Vonor=46.5m3，Vomax=54.0m3，因此，料斗容积=60m3。 由矿石批重Wo计算焦炭批重Wc：
Wc=CR×Wo/OR （式1-3）
式中，OR——铁矿石消耗量，吨/吨铁；CR——焦比，吨/吨铁；Wc——焦批，吨/批
最小焦炭批重Wc=423.68×78/1689.48=19.56t；正常焦炭批重Wc=423.68×88/1689.48=22.07t最大焦炭批重Wc=423.68×100/1689.48=25.08t
1.4槽下筛分设备
表1-4振动筛的参数
筛型 筛孔尺寸 振幅 筛面倾角 处理量
矿石振动筛
上层14mm,下层6～7mm 7～10mm 安装倾角为20° 500～800t/h.台
焦炭振动筛
上层孔为40mm，下层长方孔为25×35mm 7～10mm
上层为15°，下层为20° 120～170t/h.台
1.5称量设备 1.5.1矿石称量漏斗
设计中槽下共设14个矿石称量漏斗，每一个贮矿槽下设有一台电子称量漏斗。其参数选择如下：
烧结矿、球团矿、块矿的称量漏斗有效容积为7.5m3，称量范围范围为0～15t； 杂矿的称量漏斗有效容积为4.0m3，称量范围为0～6.5t； 1.5.2焦炭称量漏斗
本设计中采用的是焦炭集中称量，共四个焦槽，采用两个焦炭集中称量漏斗，按两个焦炭称量漏斗能容纳一批焦炭考虑。其参数选择如下所示：
Vc=Wc.max/(2?c) （式1-4） =25.08/（2×0.45）=27.87m
其中：Vc—焦炭称量漏斗容积，m3；Wc.max —最大焦炭批重，t/批；?c—焦炭堆密度，t/m3
所以，选两个有效容积为30m3、最大称重量为15t的焦炭称量漏斗。 1.6槽下运输设备
本设计中采用皮带上料。设备的传动装置采用装有备用电动机的多驱动方式，皮带采用的是夹钢丝绳芯的强张力型胶带。
为了准确检测原料位置，在皮带机长度方向上设有四个原料位置检测装置：焦炭终点检测点、矿石终点检测点、炉顶准备监测点、原料到达炉顶的检测点。 1.6.1 矿石输送胶带YK
选取胶带速度为2.0m/s，带宽B=1400mm，则根据公式
B=（Q/KγVKa）1/2 (式1-5)
∴ Q=B2KVγKa
式中：Q—运输量t/h；V—运输速度2.0m/s；γ—炉料堆比重t/m3，取1.8t/m3；K—断面系数,选取351；Ka—倾角系数，取0.925
将数据代入公式：Q=2291t/h
由于槽上槽下均采用皮带上料，所以矿槽的高度不宜太高，皮带的倾角也不宜太大，过大容易出现矿石滑落。 1.6.2 焦炭输送胶带YJ
为了适应生产的需要，焦炭的输送速度应与矿石的输送速度相适应，故带速选取2.0m/s，选带宽1200mm，则有公式
Q=BKVγKa
∴ Q=1.2×351×2.0×0.45×0.925=420.78t/h
2
2
[4]
3
（式中：B取1.2m，K取351，V取2m/s，γ取0.45t/m3，Ka取0.925） 1.6.3 上料主胶带机 1.6.3.1 上料主胶带机选择
高炉上料主胶带机应能平稳运行，不出现撒料现象，本设计中选主胶带机的运行速度也为2m/s。则Q=B2KvγKa，其中B取1600mm，v取2m/s，γ取1.8t/m3，Ka取0.925，K选取351，带入公式可得Q=2292.2t/h。
1.6.3.2上料主胶带机上料能力的检验
上料带式输送机输送能力的决定性参数是带速和带宽。带速过高会引起烧结矿和焦炭的破碎。输送能力用物料堆积面积A乘以带速v表示。则输送能力计算公式为:
Q=60AvCaCbγ （式1-6）
其中:Q—输送能力，t/h；A—输送物料堆积断面积，m2；V—带速，m/min；γ—物料堆积密度，t/m3
Ca—输送机的倾角系数；Cb—物料不连续系数，一般取Cb=0.8～0.85。
式中：A=0.0693B+0.08B（2Θ-sin2Θ）/sinΘ （式1-7）
=0.32m2 (其中Θ为槽角，取30°)
已知条件：带速：v=2m/s即120m/min；带宽：B=1.6m；槽角为300，堆积角为150；物料堆积密度：γ
矿
2
2
2
=1.8t/m，γ炭=0.45t/m；输送机倾角系数：Ca =0.95；料流不连续系数：Cb=0.82
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则输送能力Q=60AvCaCbγ=3231t/h>2292.2t/h。所以，该皮带合适。 1.6.4 碎焦和返矿胶带输送机
按碎焦占合格焦炭的10％，即420.78×10％＝42.08t/h考虑到焦炭中碎焦量的波动，其能力按45t/h设计[5]。故在本设计中选取碎焦皮带的宽度为600mm，带速为1m/s，运输能力为45t/h；选取返矿运输胶带的宽度为800mm，带速为1m/s，运输能力为200t/h。 1.7废铁清除装置
为保证槽下主胶带运输机安全运转，设置了废铁清除装置。 2．高炉炉顶设备
2.1高炉炉顶设备类型的确定
本设计中采用串罐式无料钟炉顶的装料设备。 2.2串罐式无料钟炉顶
2.2.1 串罐式无料钟炉顶的优点
串罐式无料钟炉顶装料设备具有良好的高压密封性，灵活的布料手段，实现了中心加焦，能使高炉充分利用煤气能，保持高炉顺行。同时运行可靠，易损部件少，炉顶宽敞，检修方便快捷，有利于实现高炉高产、稳产、低耗和长寿。 2.2.2 串罐式无料钟高炉的布料方式
无料钟旋转溜槽一般设置11个环位，每个环位对应一个倾角，由里向外，倾角逐渐加大，布料时由外环开始，逐渐向里环进行，可实现多种布料方式。
本设计中的装料方式： 主要：C↓O↓；O↓C↓。