泰钢450m3高炉设计特点

摘　要：泰钢450m3高炉设计采用了炉缸陶瓷杯，无料钟炉顶，外滤式布袋除尘，高炉监控系统等先进实用的技术。高炉投产后，利用系数达到3.17t/(m3.d)，超过设计指标。
关键词：高炉；无料钟炉顶；渣处理

1 前 言

　　为满足炼钢对铁水的需求，山东泰山钢铁有限公司（简称泰钢）决定在现有高炉东侧新建1座450m3高炉。泰钢的铁前区域在总图上已经非常拥挤，再布置1座450m3高炉，受到场地的限制，常规设计不能满足工艺要求。因此，因地制宜在工艺流程和总图布局上，采取了相应的措施。 450m3高炉的重力除尘器与风口平台、出铁场中心线的平面夹角为130°，与斜桥同侧并且平面夹角为50°。4座热风炉布置在斜桥两侧，高炉风口平台与矿槽之间，每边两座。该工艺布置紧凑，合理地解决了场地紧张、布局困难的问题，保留了原有铁路和附近建筑物，不仅节省了工程投资，而且减少了停产带来的损失。

2 新技术的应用

2.1 高炉本体
2.1.1 炉体内型 炉型设计考虑泰钢现有的原燃料，采用矮胖炉型（Hu/D为2.86）。高炉内型尺寸：炉缸直径5.6m，炉腰直径6.5m，炉喉直径4.5m，有效高度18.6m，炉腹角80°52′11″，炉身角84°13′56″。高炉设有1个铁口、1个渣口和16个风口。为降低炉缸铁水的环流，死铁层高1.035m。
2.1.2 高炉内衬 炉底采用半石墨质烧成碳块，炉缸采用微孔模压小碳块和复合棕刚玉砖结合体，具有良好的导热性和耐侵蚀性，可有效地保护炉底和炉缸。铁口、渣口和风口区全部采用大块复合棕刚玉组合砖，可减少砖缝。该炉缸具有耐高温，导热性能好，抗渣、铁侵蚀作用强等特点，可保证一代炉役达到8～10年。炉腹、炉腰和炉身下部采用高铝砖砌筑，炉身上部采用致密粘土砖砌筑。炉顶荒煤气上升管到重力除尘器内，全部喷涂一层50mm耐冲刷、耐热的喷涂料。
2.1.3 炉体冷却设备 设计为水冷炉底，炉底、炉缸采用光面冷却壁，炉腹、炉腰采用带筋冷却壁，内铸双层冷却水管，筋槽内捣打炭素材料。炉身中下部采用带凸台的冷却壁，凸台单独一根水管，冷却强度大，能有效支撑炉衬。炉腰上部设有一层冷却板，以加强对炉身下部炉衬的支撑。
2.1.4 炉喉 炉喉钢砖采用两段式，下段采用水冷结构。炉喉设置十字测温装置，检测炉喉内煤气温度分布状况，以便及时改善布料。

2.2 球式热风炉
　　受场地情况限制，又要满足工艺要求，同时解决 3座热风炉换球时风温波动较大的问题，决定采用4座球式热风炉。控制系统采用PLC实现自动换炉和自动燃烧，缩短送风时间和实现燃烧最优化。在耐火材料方面，热风炉上部采用低蠕变高铝砖。热风炉采用热管换热器，利用烟道余热预热助燃空气，可达到160℃左右。每座热风炉顶燃室有15个烧嘴，煤气和助燃空气充分混合、燃烧，可保证烟气温度最高时通过球床，为高炉提供1100℃以上的风温。热风炉主要技术性能指标见表1。
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2.3 供料和上料系统
　　450m3高炉的炉料结构为高碱度烧结矿配加球团矿和生矿，前者占75%左右，后两者占25%左右。设计配置了20个料仓，4个焦槽，8个矿槽和8个杂矿槽。焦炭经破碎、整粒和筛分后，分为合格粒度焦炭（大于25mm）、焦丁(10～25mm)和焦末（小于10mm）。
　　槽下称量系统采用PLC自动控制，设计中采用分散称量、集中校核、自动补偿的方式。为了方便检查电子秤的称量精度，设置了拉力计校秤装置。矿石、焦炭在槽下经筛分称量后进入料车，要求入炉料的粉末含量小于5％。由于受总图的限制，在碎焦、碎矿运输系统采用了DJ型大倾角（80°）波纹挡边带式输送机。
　　料车卷扬机是高炉上料系统的重要部分，料车控制系统采用交流变频调速器调速。主卷扬机布置在4个焦槽顶部端头位置。采用无料钟炉顶，高炉设计炉顶压力为0.08～0.15MPa。无料钟的料罐容积为16m3，炉顶布料系统采用伺服控制系统，能够实现多环布料。料罐采用γ射线料位仪，润滑系统采用干油润滑。

2.4 环境保护
2.4.1 外滤式布袋除尘系统 设计采用低压脉冲外滤式布袋除尘，既消除了水污染，又可获得较高的煤气温度，有利于提高热风温度。布袋除尘器的脉冲气源为氮气，压力为0.8MPa，脉冲时为0.2~03MPa。
2.4.2 出铁场除尘 为改善炉前工作环境，在出铁场、供料、料仓等工序配置了除尘设施。

2.5 底滤法水冲渣
　　高炉水冲渣原采用平流沉淀池，循环水中仍有大量悬浮物，对水泵和管道磨损比较严重。本次设计采用底滤法水冲渣，高炉冲渣水经过滤后进入冲渣泵组，利用炉前冲渣粒化器进行冲渣。冲渣水过滤后，水渣被留在过滤层上，用两台抓斗起重机抓走，装汽车外运，节省了大量投资、用地和用水。冲渣水是污水循环，补水量为25~35m3/h，以满足冲渣的需要，同时可以降低冲渣水温度。冲渣沟用玄武岩铸石铺成，耐磨抗冲刷，使用寿命长。

2.6 高炉监控系统
　　高炉炉体各部位炉衬和冷却壁温度分布采用多层埋偶检测等新技术，可根据各层热电偶的温度来推测高炉炉体的侵蚀情况，通过调整各层冷却壁的冷却水量或其它办法来延长高炉寿命。
　　高炉系统的矿槽和焦槽的供配料、料车上料和炉顶装料、热风炉换炉和烧炉等操作采用PLC控制。在值班室和上料主控室内设有CRT和微机操作系统，主要完成工艺过程参数及生产设备运行状态的监视、操作、控制、显示、趋势记录、参数值的越限报警及联锁等。在CRT画面上可以清楚看到料坑、炉顶、卷扬机房和出铁场的操作情况。
　　高炉炉顶封盖部位设有红外摄像系统，可及时了解炉内料面的分布、形状和煤气流分布，分析高炉炉内的状况，指导高炉操作。红外摄像系统可看到管道、塌料、坐料和料面倾斜现象、溜槽工作情况和瞬间状态。该套设备易维护、更换。

2.7 其它部分
2.7.1 炉前机械 采用液动开口机，液压泥炮，液压堵渣机，以实现炉前操作机械化。
　　出铁场设有10t桥式吊车，跨铁路线，可用于检修泥炮和开铁口机，吊运炮泥、河沙、捣打料等辅助物料，还可用来清理炉台铁沟残铁、残渣和处理炉前事故，缩短处理时间，有利于快速恢复生产。
2.7.2 高炉鼓风 为降低投资，利用热电厂部分设施及厂房，新建1台NK/32-45工业汽轮机，配置1台AV40-12全静叶可调式轴流鼓风机。

3 开炉实践

　　450m3高炉于2003年2月22日点火开炉，开炉后炉况基本稳定顺行，产量稳步上升，2003年3月14日高炉利用系数最高达到3.17t/(m3.d)，在全焦冶炼条件下，风温最高达到1150℃，超过设计指标。2003年450m3高炉3～6月份生产技术指标见表2。
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