唐钢乐亭项目高炉工程炼铁工艺方案

1、唐 钢 乐 亭 项 目 高 炉 工 程炼 铁 工 艺 方 案中冶京诚工程技术有限公司2008 年 7 月1 说明该方案为唐钢宽厚板工程炼铁 3000m3 高炉项目炼铁工艺设计方 案，设计范围包括：槽上供料、贮矿（焦）槽、上料主皮带、高炉炉 顶、高炉本体、风口平台及出铁场、炉渣处理、热风炉、粗煤气除尘、 煤粉喷吹。该方案是在与业主结合后初步确定，由于双方没有在方案进行过 比较详细讨论，本方案存在一些需要进一部讨论的问题，如：热风炉 配置 4 座大热风炉加 2 座助燃空气加热炉是否合理，矿槽系统是否设 中间称量漏斗，出铁场采用一包到底方案与铸铁机系统如何配合,存 在的问题等。需要双方进一部讨论后确

2、定。2炼铁工艺2.1 概述2.1.1 炼铁工艺设计范围 本工程炼铁工艺设计范围为高炉炼铁主工艺设施及工艺辅助设施。（1）高炉炼铁主工艺设施包括：槽上供料、贮矿（焦）槽、上料主皮带、高炉炉顶、高炉本体、风口平台及出铁场、炉渣处理、热 风炉、粗煤气除尘、煤粉喷吹。（2）炼铁工艺辅助设施包括铸铁机。2.1.2 原、燃料质量 按照高炉高产、低耗、长寿、环保和优质的要求，对原燃料质量要求见表 2-1表 2-5。 烧结矿由烧结厂供应，冷却筛分整粒后送到高炉料仓，烧结矿在烧结厂进行烧结矿分级，本 高炉设计烧结矿粒度： 518mm 和1850mm 两级。表 2-1烧结矿质量项目单 位数值全铁 TFe%58.0

3、铁份波动% 0.5碱度（R）1.82.0碱度波动 0.05含 FeO%8.0FeO 含量波动% 1.0低温还原粉化率 RDI%30转鼓指数 TI% 79烧结矿粒度mm550%5 (5mm )%5 (50mm )表 2-2球团矿质量项目单位数值全铁 TFe% 64铁份波动% 0.5常温抗压强度N/个 2200转鼓指数 TI(+6.3mm)% 90耐磨指数(-0.5mm)%4.0还原膨胀率%15低温还原粉化率(+3.15mm)%89S%0.05K2O+Na2O%0.1粒度1016mm% 90-5mm%5表 2-3块矿质量项目单位数值全铁 TFe% 64铁份波动% 0.5水分%3热爆指数%1还原性%

4、55P%0.06S%0.05粒度mm825%6 (5mm )表 2-4焦炭质量项目单位数值灰份% 12.5含S%0.6转鼓指数M40% 84M10%7.0反应后强度 CSR%68反应性指数 CRI%25粒度粒度范围%2575粒度大于上限%10粒度小于下限8表 2-5喷吹用原煤质量成分工业分析（ % ）哈氏可磨系数HGIVrAgWySg设计条件2510100.650表 2-6入炉原燃料杂质控制指标KNaZnS2.0kg/t-p 0.15kg/t-p 3.0kg/t-p2.1.3 主要技术经济指标主要技术经济指标见表 2-7。表 2-7高炉主要技术经济设计指标项 目单位指标备 注高炉容积m3300

5、0项 目单位指标备 注年产炼钢生铁104 t/a242年工作日d/a350日产铁量t/d6900利用系数t/（m3d）2.3设备能力 2.5焦比kg/t320煤比kg/t180设备能力 250渣比kg/t300熟料率95其中：烧结矿75球团矿20块矿5%熟料率95入炉矿品位59.0热风温度1200设备能力 1250富氧率%3设备能力 5炉顶压力MPa0.20.25设备能力 0.28高炉一代寿命a15目标达到 20 年热风炉一代寿命a302.1.4 产品和副产品（1）铁水铁水年产量 242 万 t/a，设计计算铁水成分、温度见表 2-8。 表 2-8铁水成分和温度C（）Si （）Mn （）P （

6、）S （）铁水温度 （C）4.00.50.350.050.031480（2）炉渣炉渣按 100 %冲水渣设计。水渣含水约 10 %，外销作为水泥厂 原料。水渣年产量 80.7 万吨/年。（3）煤气 高炉不富氧条件下：小时高炉煤气发生量平均 54.45104 Nm3/h，其中高炉自用 29104Nm3/h，输出高炉煤气 25.45104 Nm3/h。 高炉富氧 3%条件下：小时高炉煤气发生量平均 51.17104 Nm3/h ，其中高炉自用27.9104 Nm3/h，输出高炉煤气 23.27104 Nm3/h。2.1.5 原燃料消耗及物料平衡（1）原燃料消耗吨铁耗矿 1.625 t/tHM，烧结

7、矿、球团矿的配比分别为 75 %、20 %、5%。焦比 320 kg/t，煤比 180 kg/t，原燃料消耗见表 2-9。表 2-9主要原燃料消耗表（按目前生产的矿条件）名称入炉量kg/tHM返矿率/含水率返矿量kg/tHM单耗kg/tHM高炉年需要量万 t/a烧结矿121910%1361355327.9球团矿3255%1734282.8块矿8110%99021.8杂矿10102.42焦炭3207%2434483.2喷吹用煤18010%（水分）47.9（2）物料平衡物料平衡见图 2-1。烧结矿327.9球团矿82.8块矿21.8杂矿2.42焦炭83.2煤粉43.6铁水242水渣80.71300

8、0m3 高炉29高炉 煤气54.45碎矿 39.2碎焦 5.8炉尘 4.36烧结厂煤气管网炼钢水泥厂图 2-1 炼铁系统原、燃料及产品流程图注：流程图中数据单位为万 t/年，高炉煤气单位 x104Nm3/h。2.1.6 主要工艺流程主要工艺流程见图 2-2。大烧结矿、小烧结矿、 球团矿、 块矿、 杂矿、 焦炭槽上小烧结槽上大烧结、球团、块矿槽上小烧结槽上焦炭小烧结杂矿仓大烧结、球团矿、块矿仓杂矿仓焦炭仓给料机振动筛给料机振动筛给料机振动筛碎矿皮带机称量斗碎矿皮带机称量斗称量斗称量斗碎焦皮带机碎矿仓槽下运矿皮带机槽下运矿皮带机槽下运焦皮带机振动筛溜槽汽车或胶带运输上料主皮带机焦丁仓碎焦仓并罐无料

9、钟炉顶焦丁皮带机汽车或胶带运输炮泥等汽 车高 炉热风炉喷 煤焦丁称量斗高炉鼓风机助燃风机用户富 氧热交换器高炉煤气除尘器煤气灰汽 车煤气烧结厂铁水铁水包炼钢炉渣干渣坑汽 车环保 INBA渣场汽车煤气柜TRT干法除尘图 22工艺流程图2.1.7 车间平面布置高炉设四个铁口、两个出铁场、两套环保 INBA 渣处理装置、四 座顶燃热风炉、三排布置的焦槽与矿槽，采用胶带机上料。高炉车间主体设施布置在厂区西侧，平面呈半岛式布置。两套环保型 INBA 处理装置分别布置在两个出铁场外侧，重力除尘器及煤气 设施布置在高炉的西北位置。电梯井位于高炉与热风炉之间。矿槽与焦槽位于高炉西侧位置，呈并列式布置。煤粉喷吹

10、设施与煤粉制备集中建设。2.2 槽上供料系统2.2.1 槽上供料工艺流程 高炉槽上供料系统以进入矿（焦）槽系统第一个转运站为起点，从该转运站受料，通过胶带机将高炉所需原料送至高炉矿（焦）槽。 来自烧结车间的大、小烧结矿和来自原料堆场的球团矿、块矿、杂矿通过高炉供料系统，经转运站输送至高炉矿槽上，由重型卸料车 分别卸入高炉大、小烧结矿槽、球团矿槽、块矿槽和杂矿槽。高炉所需焦炭经转运站输送至高炉焦槽上，由重型卸料车分别卸入高炉焦 槽。矿槽槽上设 3 条矿石运输机，焦槽上设 1 条焦炭运输机。工艺布置图见 2.3 节高炉贮矿（焦）槽系统附图。2.2.2 槽上供料系统设备配置 槽上供料系统设备配置见表

11、 2-10。表 2-10槽上供料系统带式输送机技术参数序号设备名称带宽（mm）运输能力（t/h）带速（m/s）水平长（m）提升高（m）备注1TK101120012002.01650烧结2TS102120012002.01650烧结3TK10312008002.01650球团、块矿、4TJ10112004002.01000焦炭2.2.3 控制与联锁（1）控制高炉槽上供料系统由原料场主控楼设置集中控制，控制方式有自动控制、集中手动操作和机旁单机手动操作三种控制方式，自动控制 和集中手动操作在控制室内完成。当某矿槽的料位计发出低料位信号时，控制卸矿车的电动机启动，当卸矿车到达该矿槽(发出低料位信号的

12、)位置时，行程开关发出 信号控制卸矿车电动机停止。同时行程开关的信号给原料场的 PLC， 通过 PLC 指令原料场按逆料流顺序启动运输系统设备。1）自动控制正常生产时采用自动控制功能，在控制室通过 PLC 实现。系统 根据事先输入及设定的参数自动完成作业流程。2）集中手动操作 集中手动操作也是正常生产时采用的操作方式。其功能有集中手动连锁操作，这是投产初期或是某一系统发生故障时所采用的操作方 式。也可采用集中手动单机操作，在设备调试，处理突发事故时，解除 PLC 控制和解除手动连锁操作后采用的操作方式。3）机旁单机手动操作 设备单机调试、设备维修及处理现场突发事故时，采用的现场操作盘手动操作方

13、式。（2）报警、检测与联锁1）启动警示与事故报警 在系统启动前，用声光信号警示现场人员注意安全，振铃信号延时 1020 秒后启动系统。在设备启动后，声音信号停止。 每条带式输送机上都装有速度检测器、跑偏检测器、拉绳事故开关等检测元件，该检测元件与振铃或灯光等报警信号相联，当设备发 生事故检测元件报警时，集中控制室内和现场应有声/光信号显示。2）检测及联锁对带式输送机的跑偏、打滑(速度) 状况进行检测，对矿槽的低 料位、高料位和极高料位进行检测。所有检测信号均可显示、自动报警及参与控制。2.2.4 辅助设施为改善劳动条件，满足环境保护要求，在带式输送机各转运点均 设有通风除尘设施，除尘设施与工艺

14、设备联动运行。为方便检修，在转运点设有电动葫芦和检修电源。2.3 贮矿(焦)槽系统2.3.1 工艺流程及布置 高炉矿槽槽上供料、贮矿（焦）槽和上料系统采用三排布置。2.3.2 矿槽和上料系统设计特点（1）根据高炉矿槽配料要求，矿（焦）槽设三排贮槽，其中焦槽 一排，小粒度烧结矿一排，另一排分别贮存大粒度烧结矿、球团矿、块矿和杂矿。（2）矿（焦）槽均采用槽下过筛工艺。大、小粒度烧结矿、球团 矿、块矿、焦炭入炉前在槽下过筛，筛除小于 5mm 的碎矿、小于 25mm的碎焦，粒度合格的炉料直接入炉。筛下的碎矿经 1、2#、3#、4#碎矿胶带机运至碎矿转运站，经胶 带机送回烧结车间，也可通过分料器卸入仓内

15、贮存，并通过汽车外运。筛下的碎焦由 5、6#碎焦胶带机运至碎焦仓，碎焦进行二次筛分，筛 分后的焦丁（1025mm）经称量漏斗、7#胶带机送至 TS101，与矿石混装入炉。筛下的焦粉经胶带机转运至烧结车间燃料破碎室，或经 碎焦漏斗直接落入焦粉仓储存，汽车外运。（3）槽下矿石按矿种分散称量，大烧结矿、球团矿、块矿、杂矿槽下均设称量漏斗，称量后的物料卸至 TS101 矿石胶带机，经矿石 中间称量漏斗转运至上料主胶带机，再由上料主胶带机运至高炉炉顶料罐；小烧结矿槽下设称量漏斗，称量后的物料卸至 TS102 矿石胶 带机，经矿石中间称量漏斗转运至上料主胶带机，再由上料主胶带机 运至高炉炉顶料罐；焦炭采用

16、分散称量，槽下焦炭经筛分后，合格焦炭卸至 TC101 焦炭胶带机上，经焦炭中间称量漏斗转运至上料主胶 带机，再由上料主胶带机运至高炉炉顶料罐。（4）炉料均设称量误差自动补偿，焦炭在中间称量漏斗处设有中子测水补偿称量误差。（5）扬尘点均设罩封闭后抽风除尘。（6）采用操作简便，不用砝码的电子称校秤装置。（7）胶带机上设有拉绳、跑偏、撕裂等保护装置。（8）在 TS101、TS102 矿石胶带机和 TC101 焦炭胶带机上设有除铁器，以防止尖锐物品划伤胶带而影响高炉上料。在 TS101、TS102矿石胶带机上设矿回式除铁器，在 TC101 焦炭胶带机上设自卸式除 铁器。（9）矿槽控制设自动、手动两种操

17、作方式，自动操作时由 PLC 联锁控制，称量漏斗称量和槽下设备运行情况可在 CRT 上画面显示。2.3.3 矿槽工艺设计方案（1）矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间 矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间见表 2-11。表 2-11矿焦贮槽设置数量、容积及贮存时间序号炉料名称数量（个）有效容积（m3）贮存时间（h）单个总容积1焦炭6520312014.22大粒烧结矿5620310019.13小粒烧结矿5460230042.54球团矿3620186041.65块矿241082063.26杂矿24108207碎焦仓113013098碎矿仓113013011（2）矿焦槽系统矿石、焦炭均采用分散筛分、分散称量

18、的工艺流程。烧结矿在槽 下分别筛分后，合格的烧结矿分别进入烧结矿称量斗。待得到中间称量漏斗装料指令后，按预先设定的排料方式，将称量斗中的炉料排放到槽下矿石胶带机上，经矿石中间称量漏斗转运至上料主胶带机，并经上料主胶带机送入炉顶料罐。焦炭在槽下分别筛分后，合格的焦炭进入焦炭称量斗，并按预先设定的程序经焦炭胶带机、焦炭中间称量 漏斗和上料主胶带机送入炉顶料罐。焦槽槽下碎焦经碎焦胶带机送至碎焦筛分站进行二次筛分，将槽下碎焦中 10mm 以上的小块焦回收利用，每吨铁可回收 1220 公斤 小块焦。为了检除掉入炉料中的铁件，保护上料主胶带机的正常运转，在槽下胶带机上设有废铁检除装置。 槽下称量均为自动控

19、制，并具有称量误差补正功能；槽下各产尘点设置抽尘，由槽下集中除尘系统进行处理。2.3.4 主要设备参数（1）槽下焦炭设备 槽下焦炭设备包括焦炭槽手动闸门、焦炭振动筛、槽下焦炭运输胶带机、焦炭称量漏斗及闸门、碎焦仓，其设备规格见表 2-12。表 2-12焦炭贮存和运输设备规格序号设备名称数量（台）规 格 及 性 能备注1焦炭振动筛及手动闸门6Q=150t/h双层2焦炭称量漏斗及闸门6V=15m3电液动启闭阀门3槽下焦炭运输胶带机1Q=980t/hB=1600mmV=2m/s45#碎焦胶带机1Q=100t/hB=800mmV=1.6m/s56#碎焦胶带机1Q=100t/hB=1000mm=706焦

20、炭中间称量漏斗2V65m3电液动启闭阀门7焦炭转换溜槽1B=800mm正常情况下，焦炭、碎焦胶带运输机的运输方式为连续工作。焦丁输送系统出故障时，碎焦用汽车方式外运。（2）槽下矿石设备 槽下矿石设备包括烧结矿、球团矿、块矿及杂矿槽手动闸门，烧结矿、块矿、球团矿振动筛，烧结矿、块矿、球团矿及杂矿给料机， 矿石、杂矿称量漏斗及闸门，槽下矿石运输胶带运输机和碎矿胶带运输机和碎矿仓。设备规格见表 2-13。表 2-13矿石贮存和运输设备规格序号设 备 名 称数量（台）规 格 及 性 能备注1烧结矿振动筛及手动闸门10Q=400t/h双层2球团、块矿振动筛5Q=250t/h双层3杂矿给料机2Q=120t

21、/h4烧结矿称量漏斗及闸门10V=15m3电液动启闭阀门5球团、块矿称量漏斗及闸门5V=12m3电液动启闭阀门6杂矿称量漏斗及闸门2V=6m3电液动启闭阀门7槽下矿石运输胶带机TS1011B=1800mmQ=2700t/hV=2m/s7槽下矿石运输胶带机TS1021B=1600mmQ=2000t/hV=2m/s81#、2#碎矿胶带机各 1B=800mm Q=250t/hV=1.6 m/s93#、4碎矿胶带机各 1B=1000mm Q=300t/hV=1.6 m/s10矿石中间称量漏斗1V65m3电液动启闭阀门11矿石中间称量漏斗1V30m3电液动启闭阀门在大小烧结矿槽、球团矿槽、块矿槽、杂矿槽

22、槽下分别设有 1 个矿石称量漏斗，按照各矿种使用的配料比例进行称量，正常生产中考虑 4 个称量漏斗同时工作，特殊考虑 6 个称量漏斗同时工作，供应一 个炉顶料罐。正常生产条件下，碎矿采用胶带运输机运输。当碎矿胶带运输机出现故障时，碎矿可通过汽车外运。（3）焦丁系统设备 焦丁系统设备包括焦丁振动筛、焦丁仓闸门、焦丁给料机、焦丁称量漏斗及闸门等，设备规格见表 2-14。表 2-14焦 丁 系 统 设 备 规 格序号设备名称数量（台）规 格 及 性 能备 注1焦丁振动筛1Q=120t/h，双层2转换溜槽13焦丁漏斗及闸门1有效容积 6m346#焦丁胶带机1B=650mmQ=100t/h V=1.6m

23、/s当每批料的第一个矿石称量漏斗打开闸门向槽下矿石运输胶带机排料的同时焦丁称量漏斗开始排料。（4）检铁装置 槽下焦炭运输胶带机上的废铁清除装置为自卸式除铁器，由胶带电磁铁将铁件吸出，并运到胶带机旁的废铁漏斗内收集。槽下矿石运输胶带机采用矿回式除铁器。当铁件通过检测装置 时，检测装置发出信号，在铁件到达电磁分离器时，电磁分离器励磁，将铁件及含铁烧结矿等一起吸在电磁铁上。随胶带前行，到达具有特 殊磁场排布的磁力分选区域，再经过分选区的多次分选，使大部分磁 性物料又落回槽下矿石运输胶带机上。2.3.5 电气控制及其它（1）电气控制 高炉矿、焦槽系统的电气控制方式分为自动、手动和机旁手动三种。正常情况

24、是在中控室内按预先编制的动作程序和动作条件自动运 转，也可在中控室内通过手动控制方式对系统设备单独操作。机旁手动是解除联锁，仅在试车或检修时使用。（2）监测及安全保护 在原料系统的关键部位设置了各种控制和监视装置、安全保护装置。如：料位计、连续除铁装置、中子水分测定仪、胶带输送机防纵 向撕裂、跑偏、打滑等安全保护装置。在各胶带输送机设置摄像头，在中控室设工业电视，了解和监视系统工作情况。（3）检修设施 在称量漏斗和振动筛漏斗上方设有手动葫芦及运输电动葫芦，在转运站皮带机头轮上方均设有电动葫芦，供检修时使用。2.4 主皮带上料系统2.4.1上料主皮带机高炉上料系统由 TS103 上料主胶带机及转

25、运站组成。入炉矿石、焦炭等炉料经过称量后卸至矿石胶带机上和焦炭胶带机上，再通过中 间称量漏斗转运到上料主胶带机，由主胶带机运至炉顶料罐。主皮带机主要性能带宽：1.8m 带速：2m/s 水平长：约 340m倾角：11.5 输送能力：运矿时：2800t/h运焦时：980t/h传动电机：四台，约 280kW/台上料主胶带机采用 4 机双驱动滚筒传动装置和垂直拉紧装置。传 动装置设在上料主胶带机通廊下中间部位的机械室内。胶带机上配有 防逆转装置、跑偏开关、事故拉绳开关、速度监测装置、纵向撕裂监测装置等保护装置。 上料主皮带机头轮设清扫和除尘设施。2.4.2检修设施机械室内设有 3 台 10 t 电动单

26、梁起重机，以备机械室内设备检修 时使用。在通廊的中间部位还设有 1 台 2 t 电动葫芦，供胶带机检修时使用。2.4.3上料批数及作业率上料主胶带输送机作业率：高炉装料制度为 COL OS，焦批按 20t/ch、矿批 OL 按 78.7t/ch，、矿批 OS 按 22.85t/ch，最大日产生铁 7500t 时，日需上料批数为 120ch/d，每批料装料时间为 401.5s，则 上料作业率为 55.81。2.5炉顶系统炉顶系统主要由炉顶装料设备、料罐均排压设施、炉顶液压站及 润滑站、水冷设施、炉顶探尺、检修设施及炉顶框架所组成。2.5.1装料设备型式的确定（1）目前高炉炉顶有并罐和串罐无钟炉顶

27、两种形式。旧式并罐无料钟炉顶的优点：1）两个料罐交替工作，可在一个罐向炉内装料的同时，另一罐 接受上料系统装料，使得炉顶具有足够的赶料能力。2）在单侧料罐出现故障时，可以用另一侧的料罐维持生产，而 无需休风。旧式并罐无料钟炉顶的缺点：1）设备比较复杂，占有的空间大，使得炉顶平台加大，布置拥挤。2）并罐由于下料口是倾斜的，料流斜向与中心喉管相撞，出现蛇行，对喉管磨损严重，影响布料器的寿命，并导致炉料在炉喉断面 圆周方向分布不均匀。原料和燃料不同环，不同心。对煤气的利用， 对炉况的顺行和炉体设备的寿命都有影响。3）并罐炉顶的两个料罐布置在偏离高炉中心，导致炉料偏心、 布料不对称、径向焦矿比不对称。

28、为了解决这个问题，并罐炉顶在生产中必须经常“倒罐”；在并罐下阀箱的下部再设置一个中心下料阀 等一组对中装置。则需增加一组设备，炉顶设备费用、炉顶高度进一步增加。4）尽管并列两罐在理论上讲可以互为备用，即在一侧出现故障、 检修时用另一侧料罐来维持正常装料，但在国外实际生产的经验表明布料偏析，单侧布料一般不能超过 6 小时，否则就会引起炉况不顺。 近两年 PW 公司新研制一种新型并罐炉顶，其特点是通过改变料 罐形状,使两料罐下料都向中心靠拢，可改善下料偏析，设备磨损较大的问题。 新型并罐无钟炉顶的优点:1）高炉操作方面z 料流调节阀下面的料流几乎是在高炉中心线上。可以实现圆环 布料。z 料罐下部不

29、太斜的角度减少了偏析。z 由于偏心料罐内的柱塞流，减少了料罐料流的偏析。z 无因八角溜槽后面积尘而引起的称量故障。z 改进称量系统，用承重梁取代弹簧、防扭装置。z 壳体与料流调节阀阀箱间无影响称量的补偿器。z 由于可几乎中心加料，因此可采用理想的中心加料新型溜槽。2）维护 新型并罐无钟炉顶的维护作了如下主要改进：z 料流调节阀闸板和八角溜槽区域有许多空间。z 由于中心排料，中心喉管的磨损较小。z 料罐下部不太斜的角度将减少磨损。z 单独的下密阀箱和料流调节阀箱。z 下密封阀和料流调节阀箱可很容易地拆卸和滚动移出。z 良好的通道平台，便于更换八角溜槽，膨胀节装置，对中和耐 磨装置及中心喉管。z

30、料流调节阀阀箱和下密封阀箱上设有大的检修门。z 配置用于维护料流调节阀闸板和下密封阀的通道平台。z 八角溜槽下方不需要清扫维护，不需要爆破器。z 使用成熟的密封阀和料流调节阀驱动机构。z 上下密封阀及其驱动的可互换。3）新型并罐无钟炉顶与老式并罐无钟炉顶比较维护工时上的差 异见下表：作业老式并罐无钟炉顶新型并罐无钟炉顶更换八角溜槽36 小时12 小时更换料流闸阀12 小时6 小时更换中心喉管24 小时12 小时更换密封阀阀板8 小时4 小时更换密封阀密封圈8 小时4 小时更换料罐下方的膨胀节72 小时8 小时清扫八角溜槽后面和清扫2 - 4 小时，每次休不需要密封阀座、板上堆积物风期间进行本高

31、炉拟采用新型 PW 并罐无钟炉顶装料设备。2.5.2新型并罐无料钟装料设备 新型并罐无料钟装料设备主要由受料漏斗、上密封阀、称量料罐、料流调节阀、下密封阀、下阀箱、波纹管、布料器及旋转溜槽等部分 组成，炉顶采用新并罐结构，2 个料罐各设 1 套雷达料位和承重电子 秤。其主要性能如下表 2-16。表 2-16新型并罐无料钟炉顶设备的主要技术参数项目单位数值炉顶压力MPa0.28（设备能力）炉顶煤气温度150250；（最高 600持续时间不超过 30min）。料罐有效容积m370翻板阀1 个上密封阀直径mm1000x2下密封阀直径mm1000x2料流调节阀直径mm1000x2料流调节阀排料速度m3

32、/s0.7料流调节阀开闭精度度位置传感器 0.1，定位精度0.3布料溜槽转速r/min8布料溜槽倾动速度度/s01.6布料溜槽长度m4.0布料溜槽倾动范围253各阀驱动方式：液压。布料溜槽传动齿轮箱采用水冷气封结构，密封阀阀座采用蒸汽加 热。各阀由液压站和润滑站提供液压油和润滑脂。2.5.3装料方式及装料能力（1）主要技术参数装料装置型式： 新型 PW 并罐无钟炉顶装料设备上料方式：皮带上料 装入方式：COLOS炉顶压力：正常工作： 0.230.24 MPa设备能力： 0.28 MPa炉顶煤气温度：150200炉顶最高温度 600（一年约 20 次，每次持续时间不超过30min）。（2）装料制

33、度 无料钟炉顶通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的控制，可实现炉喉料面上的多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，使 高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。根据原燃料条件，装料制度选择为：COLOS。按正常焦批按 20t/ch 计算，正常每小时 5 批料，并罐无料钟炉顶 设备作业率50；赶料时每小时 9 批料。（3）布料方式 炉顶布料方式设有多环布料、单环布料、点布料和扇形布料四种方式。以多环布料为基本的布料方式，单环布料设有自动和手动，而点布料和扇形布料只设手动，仅在特殊情况时使用。多环布料是按装 料程序中的设定，自动地将物料布在炉喉断面上的一种布料方式。布 料将从设定的第一个位置

34、开始，直到最后一个位置，从外环布向内环。每次布料的环数，每环上的布料圈数，可根据布料模型来设定，并可 根据数模的推定来修正，以获取最佳炉况。多环布料方式能适应各种炉况，其控制功能强，操作简单。 为使布料均匀，并满足上部炉况调节的要求，布料时，每小批料应维持一定的布料环数。（4）料批选择及装料设备作业率根据炉喉直径为 9000mm、焦比 320kg/t 及最大日产 7500t 生铁的设计条件，为了使炉喉保持适当的料层厚度，并保持适当的日上料批数，以及适应炉况的要求，装料批重选择为： 焦炭：1824t/ch，正常 20t/chOL 矿石： 70.894.5 t/ch， 正常 78.7t/chOS

35、矿石： 20.627.4 t/ch， 正常 22.85t/ch各种批重下炉顶设备装料能力见表 2-17。表 2-17炉顶设备装料能力项目指标焦炭批重 (t/批)182024OL 矿批 （t/批）70.878.794.5OS 矿批 （t/批）20.622.8527.4日产量 （t/d）6900日需上料批数（批/d）12311092每批料上料时间 S3804015447设备装料能力（批/d）227215193作业率 %54.1951.1647.67日产量 （t/d）7500日需上料批数（批/d）133120110每批料上料时间 S3804015447设备装料能力（批/d）227215193作业率

36、%58.5955.8151.812.5.4炉顶操作方式炉顶操作方式设有全自动、一批料自动、手动及现场操作等几种 操作方式。全自动为基本的方式。装入控制方式为时序控制。2.5.5炉顶探尺高炉设有两根机械探尺，其中一根探尺的提升高度为 010m， 另一根探尺的提升高度为 024m。另外还设有一台雷达探尺。机械探尺安装在高炉外封板上，它由卷筒和传动装置集装在一起，形成一个紧凑的整体，内装速度传感器和位置传感器。 探料尺设有两种工作制度：点测工作制度：探料尺经常停在上部极限位置，需要进行料面探测时，探料尺下降，探完料后立即提起。 连续测定工作制度：探料尺在探料时随料面下降，当料面达到设定位置时，才将探

37、料尺提起，然后向高炉内装料。机械探尺性能见表 2-18。表 2-18机械探尺性能表提升重量（kg）250提升高度（m）624提升速度（m/s）0.50.6下降速度（m/s）0.330.37电机功率（kW）2.2电机转速（r/min）10002.5.6炉顶均排压系统（1）炉顶均压系统 炉顶均压系统设有一次均压系统和二次均压系统。一次均压系统采用净高炉煤气，由 DN500 均压阀及相应管路组成。二次均压系统 采用 N2 气，由 DN250 均压阀，DN250 逆止阀，DN250 调节阀和两个 DN250 隔断阀组成。逆止阀防止煤气倒流，隔断阀只是在检修时 使用，调节阀则可将 N2 气源的压力降至一

38、个预调值，当称量罐内的 压力达到炉顶压力时，发出信号，关闭均压阀。炉顶稳压氮气罐的有效容积为 50m3，设在炉顶大平台。 为了在高炉检修时切断一次用的净煤气，并将管道中的煤气放散掉，在一次均压阀上方安装有眼睛阀，在净煤气顶部安装有放散阀。（2）炉顶排压系统炉顶排压系统由 DN500 放散阀和紧急放散阀组成，紧急放散阀 的作用是防止在意外情况下系统压力不致超过 0.28MPa。（3）为了减少排压煤气对环境的污染和对管道的磨损，在炉顶 均排压系统中设置了旋风除尘器，排压时，排压煤气经旋风除尘器后放散。均压时，均压煤气经旋风除尘器将灰尘反吹回料罐。为减少排压时放散煤气产生的噪音污染，在排压管道上设有

39、消音器。2.5.7炉顶液压站及干油润滑站 炉顶液压站由泵站、蓄能站和阀架组成，系统工作压力为 1820MPa，位于炉顶大平台。该液压站控制无料钟炉顶各阀、均排压各 阀及粗煤气系统各放散阀的供排油，站内蓄能站可保证系统断电时全 部液压设备动作一次。炉顶设备润滑设立双线干油集中润滑站，位于炉顶液压站内。并设立了两种润滑制度的给油回路。 为确保炉顶液压站的正常工作和安全，液压站内设有通风设施，并配置火灾自动监测、灭火装置。2.5.8布料溜槽传动齿轮箱冷却设施 设计考虑串罐无料钟炉顶设备的溜槽传动齿轮箱采用闭路循环水冷系统，并设少量氮气密封，以维持齿轮箱正压，以免炉尘进入齿 轮箱内。在炉顶大平台上设置

40、一套水冷系统和氮气密封系统，用来保 证溜槽传动齿轮箱正常工作。氮气密封系统与炉顶二次均压共用一个氮气贮罐，氮气罐容积为 50m3。补水由高炉高压水系统提供。 炉顶冷却系统包括：贮水罐、泵组、自动反冲洗过滤器、热交换器等。热交换器采用工业水水冷，水温 40。2.5.9炉顶结构及布置 炉顶采用框架式结构，用于支撑炉顶炉顶装料设备、煤气上升管、上料主皮带机头部、炉顶均压放散设施及 50t/16t 吊车等。在炉顶设 备检修方向上，部分梁和平台设置成活动盖板和可拆卸梁，在吊装设 备时临时拆除，吊装完毕后重新安装。炉顶大平台上放置的主要设备有：炉顶液压润滑站、氮气罐、炉 体用脱气罐、氮气阀组、蒸汽阀组及炉

41、顶检修更换设备。各层平台均设两条走梯，并尽量布置在左右侧。2.5.10炉顶辅助设备炉顶设有 50 t/16 t 炉顶吊车、检修吊装设备及专用拆卸工具等。 炉顶吊车用来吊装炉顶料罐衬板、阀箱及气密箱，在设备安装及检修时使用，起吊高度75 米。气密箱上方的平台梁下设有 4 台 12 吨手拉葫芦，用于吊装、移 动气密箱用。为便于更换溜槽，在溜槽检修孔上方设有起重量 16 吨的更换溜槽吊车或电动葫芦，并设有布料溜槽拆装的专用工具。 在均排压阀的主要平台上部设有 5 吨电动葫芦，方便检修均排压阀门。炉顶平台上设有离心通风机，在检修无料钟设备时，首先用氮气 赶净高炉煤气，再开离心通风机，用空气赶净氮气，然

42、后检修。为方便高炉设备的安装、检修、运输，高炉设有客货两用电梯一部，载重量 1.5 吨，在炉顶大平台设有停靠站。2.5.11环保除尘 为保护环境，炉顶主皮带卸料点及上、下料罐间设有抽风除尘设施；在炉顶均排压系统中设有旋风除尘器及消音器，可减少排压煤气 中粉尘对环境的污染。2.6 高炉炉体系统 高炉本体由高炉炉壳、框架平台、冷却设备和冷却水系统、耐火材料及附属设备等组成。高炉炉体设计的目标是在强化冶炼的条件下实现高炉一代炉役 寿命 15 年，并争取 20 年。根据国内外研究成果以及不同炉体冷却结 构的发展、演变情况，实现一代炉役寿命 20 年的目标，炉体结构设计原则如下：（1） 根据国内外高炉内

43、型的发展趋势和参考具有良好操作指标 的同类高炉内型，结合本工程的具体条件，确定合理的高炉内型；（2）以保证高炉冷却可靠，节约能源和减少水资源消耗为目的， 高炉采用纯水密闭循环冷却系统。高炉本体 100%进行水冷，包括炉喉钢砖；（3）冷却器单体结构设计要合理，满足强化冷却需要。炉腹、炉腰和炉身下部等关键部位的冷却设备采用铜冷却器，以传热学理论为依据，通过冷却器温度场计算对其结构进行优化，达到既满足强化 冷却需要，又节约材料消耗的目的；（4）采用薄壁炉身结构，铜冷却壁与铸铁冷却壁之间具有可靠的衔接；（5）以高质量的炭砖与良好冷却相结合的理念进行炉缸炉底结 构设计，达到延长炉缸、炉底寿命的目的；2.

44、6.1 高炉内型在综合分析国内外 28003200m3 级高炉的生产实践经验的基础 上，结合本高炉的原燃料条件和高炉富氧喷煤后的内型发展趋势，为改善高炉透气性和充分利用煤气化学能，在高炉内型设计时特别注意 了如下几点： 为避免铁水环流对炉缸、炉底内衬的侵蚀，适当加深了死铁层 高度。为增加炉缸贮铁时间，减少出铁次数，增加渣层厚度，提高脱硫能力，改善铁水质量，设计时适当加高了炉缸高度。经过对国内高产、稳产的大型高炉实际炉腹角调查研究，其 操作内型的炉腹角有逐渐减小的趋势。过大的炉腹角造成炉腹冷却设备的热负荷加大。一些炉腹角过大的高炉操作表明，炉腹冷却壁挂渣 困难，损坏过早。设计时炉腹角取值相对偏小

45、，一般炉腹角控制在7880为宜。 高炉内型见图 2-3图 2-3高炉内型图高炉设计内型尺寸见表 2-19。表 2-19高 炉 内 型 尺 寸序号项目单位符号数值1公称容积m3Vu30002炉缸直径mmd122003炉腰直径mmD137004炉喉直径mmd190005死铁层深度mmh026006炉缸高度mmh150007炉腹高度mmh235008炉腰高度mmh320009炉身高度mmh41760010炉喉高度mmh5200011有效高度mmHu3010012炉腹角a77541713炉身角b82234114高径比Hu/D2.19715风口数3216铁口数42.6.2高炉炉体结构高炉炉体钢结构为自立

46、式框架结构。炉体框架结构有利于炉前机 械设备布置，方便冷却设备维护操作。高炉炉体框架下部结构尺寸为3821mm，上部框架尺寸为 2321m。炉体框架上部分 5 层平台（包括炉顶大平台），炉体下部设 1 层炉底平台。热风围管以上平台用于 炉体冷却设备及冷却系统的检修更换。它们均为环行平台，设有双路 钢梯。2.6.3 炉体冷却设备及内衬 冷却设备的寿命是决定高炉寿命最关键的因素之一，特别是炉腹至炉身中下部区域的冷却设备型式的选择是决定高炉能否长寿的关键。针对高炉各部位工作条件、侵蚀机理，不同形式的冷却设备选择 与之相适应的内衬结构和材质是高炉长寿的必要条件。（1）炉底炉缸结构 延长炉底炉缸部位寿命

47、的关键在于使用优质炭砖与良好的冷却相结合，既使到了炉役末期，该部位的炭砖也必须维持一定厚度，才能保证生产安全。1） 炉底炉缸冷却设备 炉底采用水冷，冷却介质为纯水，冷却水管安装于炉底密封板下，共设置 45 根897 冷却水管，冷却水速 1.6m/s。在冷却水管中心 线以上至炉底密封板间，填以导热性能好的炭素材料，冷却水管中心线以下采用浇注料，炉底板下与炭素捣打料之间缝隙采用炭素胶泥压 力灌浆。炉底炉缸部位采用 5 段(包括风口段) 光面普通铸铁冷却壁冷却。每段冷却壁分 48 块，每块冷却壁 4 根766 冷却水管，水管内冷 却水速度 1.8m/s，风口段 64 块冷却壁，每块冷却壁 3 根水管

48、。冷却壁与炭砖之间在炉底采用大块炭砖时应留有 80100mm 填料缝，其 间充填导热率与大块炭砖相近的炭素填料。炉缸采用小块炭砖部位可 紧贴冷却壁砌筑。2）炉底炉缸耐材结构炉底砌 5 层大块炭砖，总厚度 2100mm。炭砖上再砌 2 层陶瓷垫，每层厚度为 400mm，总厚度 800mm。底部第一层为国产优质石墨炭 砖，第二、三层为国产半石墨炭，第四层为国产微孔炭砖，第五层为德国 SGL 公司的超微孔炭砖 7RD-N，上砌 2 层优质陶瓷材料。炉缸采用 UCAR 热压小块炭砖(NMA), 内侧砌陶瓷杯。 铁口区域的外侧采用热压小块炭砖(NMA), 加厚部分靠炉墙采用 NMD 以降低热阻，提高冷却效果, 热压小块炭砖内侧用陶瓷材料保护。铁口采用砌筑后钻孔。 铁口以