炉型设计与计算方案

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，再以有效容积为基础，计算其它尺寸。有关炉型的名词概念有：

设计炉型是指按照设计尺寸砌筑的炉型；操作炉型指高炉投产后，工作一段时间，炉衬被侵蚀，高炉内型发生变化后的炉型；合理炉型指冶炼效果较好，可以获得优质、低耗、高产和长寿的炉型，具有时间性和相对性。

高炉炼铁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，保证高炉一代寿命获得稳定的较高的产量，优质的产品，较低的能耗和长寿。高炉在一代炉役中，炉衬不断被侵蚀，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，与炉衬结构和耐火材料的性能有关，还与冷却系统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，对设计合理的炉型非常重要。

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。下面介绍两种炉型设计的方法。

3.1.3.1　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作为设计的基础。首先确定几个主要设计参数，然后，选择各部位的比例关系作容积计算，并与已确定的炉型进行比较，经过几次修订参数和计算，确定较为合理的炉型。目前，设计高炉多采用这种方法。

3.1.3.2　计算法

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，以及各部位尺寸间的关系。计算时可选定某一关系式，算出某一主要尺寸，再根据炉型中各部位尺寸间的关系式作炉型计算，最后校核炉容，修定后确定设计炉型。

下面介绍一些经验公式，可作为设计参考。

大型高炉

以上两个公式适应于我国20世纪50～70年代1000～2000m3高炉的基本情况，炉型偏高，横向尺寸偏小，为瘦长型。

中小型高炉

这两个公式基本适应于我国20世纪50～60年代中小型高炉状况。

随着原燃料条件的改善及富氧喷煤技术的发展，高炉炉型在不断变化。通过对国内外100多座近代大型和巨型高炉进行分析和统计计算，推导出以下炉型计算公式：

按式（3-15）至式（3-23）对各级别炉容的高炉进行计算，计算结果误差小于0.25%。计算得到的炉型基本符合近代大型高炉炉型尺寸结构，体现了近代高炉横向型发展的总趋势。但计算得到的炉型只是相似型，没有有效地反映出高炉冶炼条件的差异。因此，考虑到不同地区的高炉冶炼条件及特点，应对计算得到的炉型做合理调整。

表3-5为我国部分高炉炉型尺寸，表3-6为国外部分高炉炉型尺寸，设计高炉时可作参考。

表3-5　我国部分高炉炉型尺寸

表3-6　国外部分高炉炉型尺寸

3.1.3.3　炉型计算例题

设计年产制钢生铁280万t的高炉车间。

（1）确定年工作日：

日产量

（2）定容积：

选定高炉座数为2座，利用系数ηV=2.0t/（m3·d）

每座高炉日产量

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每座高炉容积

（3）炉缸尺寸：

1）炉缸直径

选定冶炼强度I=0.95t/（m3·d）；燃烧强度i燃=1.05t/（m2·h）

（4）死铁层厚度：

选取

h0=1.5m

（5）炉腰直径、炉腹角、炉腹高度：

（6）炉喉直径、炉喉高度：

（8）校核炉容：

炉缸体积

炉腹体积

炉腰体积

炉身体积

炉喉体积

高炉容积

误差

炉型设计合理，符合要求。

（9）绘制高炉炉型图。高炉炉型见图3-2。

图3-2　2018m3高炉炉型图