高炉供料系统设计

4.1贮矿槽和贮焦槽个数、总容积及主要尺寸确定

矿槽和焦槽的上下部均采用胶带机运输设施。要求烧结矿和球团矿的温度不高于80℃且胶带倾角不大于16°和13°，胶带速度不大于2m/s。

焦槽、矿槽主要的作用是满足高炉生产、配料和调节的要求。为了解决烧结设备检修时能向高炉正常供料，一般考虑原料、燃料落地贮存设施。

贮矿槽的容积和个数主要取决于高炉的有效容积、矿石品种和需要贮存的时间。单个贮矿槽的容积也可以相同，也可以不同。当设置主矿槽和备用矿槽时，一般是主矿槽的容积比较大。杂矿的数目应根据杂矿的品种和需要量来确定。

贮矿槽可以是单列设置，也可以是双列设置。双列设置时，槽下运输显得比较拥挤，工作条件差，检修设备不方便。贮矿槽的数目在有条件时经量减少。一般不少于10个，最多可达30个。

在本设计中槽上供料系统设有两条带式输送机，将高炉原料送至贮矿槽和贮焦槽，槽下供料系统设有烧结矿、焦炭槽、球团矿槽和杂矿槽，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，一条反胶皮带机。设有12个贮矿槽，其中六个为烧结矿槽，四个为球团矿槽，两个为杂矿槽。

2000m³高炉贮矿槽容积相当于高炉有效容积的1.6倍[21]。 则V贮矿=2000×1.6=3200m³

贮存时间应满足高炉12~24h的消耗量，其中高炉烧结矿的贮存时间为9~14h，其他原料的贮存时间大于12h。在本设计中，烧结矿的贮存时间为12h，球团矿贮存时间为28h。

槽下采用皮带上料时，矿槽长度一般为5000mm。矿槽的高度取决于高炉容积和槽上槽下运输方式，大中型高炉一般为10~11m，不宜超过14m，矿槽宽度要能布置下2~3条胶带运输机（胶带宽度为800mm~1400mm），矿槽壁倾斜角为50o~55o。本设计中，烧结矿槽和球团矿槽的长度定为5000mm，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55o，焦槽壁倾斜角为45o，以使炉料能顺利下滑放出。

贮焦槽的数目与高炉的上料方式有关，当炉后采用称量漏斗、胶带运输机供料时，贮矿槽个数可以多些。根据焦槽的贮存时间，本设计选焦槽数为4个。

贮焦槽的总容积应根据高炉有效容积而定，贮焦槽总容积一般为高炉有效容积的0.5~0.7。在本设计中取贮焦槽容积为高炉有效容积的0.6倍。

则V贮焦=2000×0.6=1200m³，贮存时间为6~8。 本设计中贮矿槽和贮焦槽的尺寸设计如下表所示：

表 4-1 贮矿槽的主要参数

原料名称 个数 单槽有效 总有效 单槽贮 总贮 贮存 堆比重

容积m³ 容积m³ 存量t 存量t 时间 t/m3

烧结矿 6 320 1920 704 4244 12 2.2 球团矿 4 270 1080 621 2484 28 2.3 杂矿 2 100 200

表 4-2 贮焦槽的主要参数

原料名称 个数 单槽有 总有效 单槽贮 总贮 贮存 堆比重

效容积m³ 容积m³ 存量t 存量t 时间 t/m3

焦炭 4 300 1200 135 574 6 0.45

4.2 电磁振动给料机的设计

一般每个贮矿槽设有两个漏嘴，漏嘴上应装有闭锁装置，叫闭锁器。其作用是开关漏嘴，并调节流量。为此，对其的基本要求是：应有足够的供料能力；料流均匀连续且稳定并可以调节；能正确锁住料流，不卡不漏；结构简单，易于维修。

本设计中采用目前广泛使用的电磁振动式给料机，它可以把块状、粉状物料从贮槽中定量地、均匀地、连续地给出。不振动时，原料呈自然堆角而静止不动。其结构主要由槽体、激振器和减震器三部分组成，激振器与槽体用弹簧连接在一起，激振器的作用是使槽体连续不断的产生振动，驱使槽内炉料连续向前跳动，由于振动频率很高，振幅很小，炉料跳起的高度也很小。

在本设计中给料机底板换成筛网式，在给料的同时还能起到筛分作用。安装时保持横向水平，槽体一般向下0o~10o倾斜安装，最大给料能力为400~700t/h，生产能力为25m3/h，驱动功率为0.2kw，其结构如图所示：

图4-1电磁振动给料机结构示意图

1-给料槽；2-连接叉；3-衔铁；4-弹簧组；5-铁心；6-激振器壳体；7-减震器

4.3料批重量的确定

高炉有效容积：2000m³，平均利用系数2.2t/m3d； 平均昼夜产量：2000×2.2=4400t/d； （一）每天需要矿石量计算如下：

烧结矿：4400×1776.657×10-3×0.85=.70 t/d； 球团矿：4400×1776.657×10-3×0.15=1172.59 t/d； 硅石： 4400×31.58×10-3=138.95 t/d 则每天需要铁矿石量为7817.29t；

喷煤操作时，每天需要的焦碳量为：4400×423.68×10-3=18.19t

故日产铁量4400吨时按冶炼每吨生铁的矿石单耗及焦比计算出每日的原料需要量如下：

表 4-3 高炉每日原料需要量（t/d）

原料名称 日产铁量 烧结矿 球团矿 焦炭 硅石

每日需要量 4400 .7 1172.59 18.79 138.95

（二）焦炭批重、矿石批重的确定

由前面的计算知道，炉喉直径：d1=7.6m，即7600m；

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 4-4 高炉矿石料批参照

炉容级别m3 1000 2000 3000 4000 5000 正常矿石批重t 30~60 50~95 80~125 115~140 135~170 最大矿石批重 35~70 60~100 90~140 126~160 150~190

本设计选取正常矿石批重56t，最小矿石批重48t，最大矿石批重68t。所以，根据公式：

Vonor=0.270d12.4187=2.70×7.62.4187=36.46m3 （式4-1） Vomax=0.472d12.2266=0.472×7.62.2266=43.17m3 （式4-2） 所以选取Vonor=36.5m3；Vomax=43.5m3，因此，料斗容积50m3。 由矿石批重WO计算焦炭批重WC:

WC=CR×WO/OR (式4-3) 式中，OR—铁矿石消耗量，千克/吨铁； CR—焦量，千克/吨铁； WC—焦批，吨；

最小焦批重：WC=423.68×48/1776.657=11.45t； 正常焦炭批重：WC=423.68×56/1776.657=13.35t； 最大焦炭批重：WC=423.68×68/1776.657=16.22t；

4.4 槽下筛分设备

对槽下筛子的要求是：耐磨性好，对炉料的破碎尽可能少，筛分效率高，筛分能力应留有高炉扩容的余量，筛分时噪声低，当采用筛子直接向称量设备供料

时，还要求余振量低，以减少称量误差。

目前，常用的槽下筛分的筛子类型有辊型和振动筛。辊型现已被淘汰，本设计中采用振动筛。选取：矿石振动筛人字筛孔为上层14mm，下层6~7mm，振幅为7~10mm，安装倾角为20o，处理量为500~800t/h台。

因本设计设焦槽4个，每个焦槽容积为300m3，每个焦槽下设双层振动筛两台，筛分后的焦炭由槽下皮带运送装入集中称量漏斗，称量后放入主皮带输入高炉。其上层孔为40mm，下层长方孔为25×35mm，振幅为7~10mm，筛面倾角上层为15o，下层为20o，筛分能力为120~170t/h台。

表 4-5 振动筛的参数

类型 矿石振动筛 焦炭振动筛

筛孔尺寸 上层14mm，下层6~7mm 上层孔为40mm，下层长方孔为25×35mm

振幅 7~10mm 7~10mm

筛面倾角 安装倾角为20o 上层为15o，下层为20o 处理量 500~800 t/h台 120~170 t/h台

4.5称量设备

4.5.1 矿石称量漏斗

称量漏斗可以用来称量烧结矿、球团矿和焦炭等。熔剂先经槽下称量漏斗分散称量后，经YK皮带输送至主皮带入炉。入炉原料以槽下称量结果为主，槽下称量采用计算机进行称量补正。

本设计中槽下共设12个矿石称量漏斗，每个贮矿槽下设有一台电子称量漏斗，因为其具有不存在刀口的磨损和变钝，精确度高，体积小，结构简单，重量轻的优点。其参数选择如下：

烧结矿、球团矿的称量漏斗有效容积为7.5m3，称量范围为0~15t； 杂矿的称量漏斗有效容积为4.0m3，称量范围为0~6.5t； 4.5.2 焦炭称量漏斗

焦炭称量漏斗用来称量经过槽下筛分后的焦炭，然后将焦炭卸入上料胶带运输机上，运往高炉炉顶。本设计中采用的是焦炭集中称量，共4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/（2γc） （式4-4） =16.22/（2×0.45）=18.02 m3 其中：VC—焦炭称量漏斗容积，m3 WC.max—最大焦炭批重，t/批 γc—焦炭堆密度，t/ m3

所以，选两个有效容积为20 m3、最大称重量为10t的焦炭称量漏斗。 4.5.3 筛下焦系统

焦炭振动筛产出的筛下焦，经筛下焦筛分系统，焦丁（10~25mm）装入焦丁槽，由电子称称量后经矿槽下YK皮带，与烧结矿混合入炉，焦粉则装入焦粉仓卸入汽车运走。

4.6 槽下运输设备

槽下供料运输普遍采用胶带运输机供料，胶带运输机供料与称量漏斗称量相配合，是高炉槽下实现自动化操作的最佳方案。由于高炉的大型化和自动化，胶带上料系统已成为一种主流设备。

胶带上料机主要由胶带、驱动卷筒、驱动电机及传动装置组成。

一般在距离高炉270~340m处称量配料，槽下用电磁振动给料器给料，振动筛筛分，称量漏斗称量，然后分别送往各自的集中漏斗，按照上料程序和装料制度，开动集中漏斗下面的电磁振动给料器，将料均匀的分布在不停运转的皮带机上，运往高炉。

一般情况下，皮带机头轮设置在炉顶上，尾轮设置在矿槽下部，机械传动装置和电器控制室设置在偏于沦为一侧的中部。由于皮带上有炉料及其自身的荷重，在加上张紧装置的作用，皮带与中间摩擦驱动机之间产生摩擦力而被驱动。

本设计中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。 由于高炉炉料提升高度比较大，倾角又不能太大，所以皮带要拉的很长。因此要采用高强度皮带。本设计中采用加钢丝绳芯的强张力型胶带。因为其采用的钢丝不仅有一定的抗拉强度和疲劳强度，而且还和橡胶之间有较大的黏着力，有较好的柔软性。下图为胶带运输机的工作示意图：

图4-2 主胶带运输机的工作示意图

1-炉顶头轮；2-焦炭集中漏斗；3-尾轮；5-配重；6-胶带传动装置；7-高炉； A-原料达炉顶检测；B-炉顶装料准备检测；C-矿石终点检测；D-焦炭终点检测

为了准确检测原料位置，在皮带机长度方向上设有原料位置检测装置，共设四个检测点。这四个检测点的功能如下[22]：

①焦炭终点检测点发出信号是允许下批料中的焦炭开始排放到主皮带上的信号；

②矿石终点检测点发出信号是允许下批料中的矿石开始排放到主皮带上的信号；

③炉顶准备检测点给出的信号是为了检查在炉料从主皮带卸下时，炉顶各有关设备是否处于受料的准备状态；

④原料到达炉顶的检测点给出炉料确实已经达到炉顶的信号。 4.6.1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4-5） 所以，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，选取0.925 将数据代入公式：Q=2291t/h

由于槽上和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。 4.6.2 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=B2KVγKa

所以，Q=1.22×351×2.0×0.45×0.925=420.78t/h

(式中，B取1.2m，K取351，V取2m/s，γ取0.45t/ m3,Ka取0.925) 4.6.3上料主胶带机 4.6.3.1 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，本设计中选住胶带及的运行速度也为2m/s，则Q=B2KVγKa，其中B取1.6m，K取351，V取2m/s，γ取1.8t/ m3,Ka取0.925，带入公式得Q=2292.2t/h。 4.6.3.2上料主胶带机上料能力的检验

上料带式输送机要不断向高炉运送足够的原料，要求有较高的可靠性，输送能力应有一定的余量。输送能力的决定性参数是带速和带宽。带速过高会硬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4-6） 其中：Q—输送能力，t/h

A—输送物料堆积断面积，m2 V—带速m/s

Ca—输送机的倾角系数

Cb—物料不连续系数，物料需组成料批送到炉顶，每批料的各种物料

之间，前批料和后批料之间需间隔一定距离，距离的大小与炉顶设备的结构形式、料批大小等因素有关，一般取0.8~0.85

式中：A=0.0693B2+0.08B2(2θ-sinθ)/sin2θ （式4-7）

已知条件：

带速：V=2m/s,即120m/min； 带宽：B=1.6m；

槽角为30o，堆积角为15o；

物料堆积密度：γ矿=1.8t/ m3；γ碳=0.45t/ m3； 输送机倾角系数：Ca=0.95； 料流不连续系数：Cb=0.82；

则输送能力Q=60AVCaCbγ=3231t/h>2292t/h。所以，该皮带合适。 4.6.4 破碎和返矿胶带输送机

按碎焦占合格焦炭的10%，即420.78×10%=42.08t/h，考虑高焦炭中碎焦量的波动，其能力按45 t/h设计[23]。故在本设计中选取碎焦皮带的宽度为600mm，带速为1 m/s，运输能力为45 t/h，选取返矿运输胶带的宽度为800mm，带速为1m/s，运输能力为200 t/h。

4.7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。

废铁清除装置由电磁分离器和铁片检测装置构成，当铁片通过检测装置发出信号，等铁片到达电磁分离器时，电磁分离器励磁，把铁片和矿石吸起，并由行走小车移动到中间受料台上，行走小车再将电磁铁移到收集漏斗上部，电磁器消磁，铁片掉入收集漏斗内，然后返回到受料台上方，刺将矿石吸起返回到槽下胶带运输机上方，检测装置发出警报，胶带运输机停止进行人工处理。

4.8 2000 m3高炉供料系统的参数汇总

表 4-6 焦炭槽下设备规格及性能

设备名称 数量 规格及性能

焦炭贮仓 4 单槽有效容积420 m3，总贮存能力756t 焦炭仓闸门 4 闸门最大排料能力，Q =800~1000 t/h 焦炭振动筛 4 Q=120~150 t/h

焦炭集中称量漏斗 2 有效容积20 m3，称量范围0~10t

焦炭称量漏斗闸门 2 闸门最大排料能力Q=400 t/h，液压传动 槽下运焦皮带机 1 B=1200mm，V=2m/s，Q=420.78 t/h 槽下碎焦胶带运输机 1 B=600mm，V=1.0m/s，Q=45 t/h

表 4-7 矿石槽下设备规格及性能

设备名称 数量 规格及性能

烧结矿贮槽 6 单槽有效容积320 m3，总贮存能力4224t 烧结矿电动给料机 6 Q=500~800 t/h 烧结矿振动筛 6 Q=500~800 t/h

烧结矿称量漏斗 6 有效容积7.5 m3，称量范围0~15t 烧结矿称量漏斗闸门 6 闸门最大排料能力Q=1500t/h，液压传动 球团矿贮槽 4 单槽有效容积270 m3，总贮存能力2484t 球团矿电动给料机 4 Q=500~800 t/h

球团矿称量漏斗 4 有效容积7.5 m3，称量范围0~15t 球团矿称量漏斗闸门 4 闸门最大排料能力Q=1600t/h，液压传动

表4-8 上料主皮带机性能

胶带形式 高强度的夹钢丝绳芯胶带

胶带宽度、速度、输送能力 B=1600mm，V=2m/s，Q=2291 t/h 传动装置 采用双卷筒，四台电动机驱动