2
第 2 1 卷第 7 期 2 01 1 年 7 月
中国冶金
C h i n a M et a l l u r g y
Vo l. 21 , N o. 7
J u l y 2 01 1
武钢 8 号高炉炉体系统设计特点
薛维炎1 , 闫彩菊1 , 欧阳龙1 , 杨佳龙2 , 迟建 生2 , 邓 棠2
( 1 . 中钢集团工程设计研究院 有限公司, 北京 1 000 80 ; 2 . 武钢炼铁总厂, 湖北 武汉 43 00 83 )
摘 要: 对武钢 8 号高炉炉体系统的设计进行总结, 根据武钢现役高炉的设计和生产经验, 对现役高炉存在的问题 和原因进行了分析, 对 8 号高炉炉体系统的设计方 案及特 点进行 了论述。主 要针对 高炉内 衬、冷 却壁的 结构形 式
及材 质的选择进行了详细分析、多方案比较, 其中对炉缸 冷却壁 与耐材 的结合 形式、炉缸冷 却壁、风口带 冷却壁 的 材质选择、风口组合砖上部至炉腹下部区域内衬 结构形式等几个方面的优化获得了业主的 认可并取 得了良好的 实 际生产效果。
关键词: 高炉; 炉体; 设计; 特点
中图分类号: T F 57 2 文献标志码: A 文章编号: 1 00 6- 9 356 ( 2 01 1) 07- 00 13- 05
Furnace Body System Design of WISCO s BF No. 8
X U E W e -i yan 1 , Y A N C a -i ju 1 , O U Y A N G L o ng 1 , Y A N G Jia - l o n g 2 ,
C H I J i an - s h e n g ,
D
E N G T an g
2
( 1. S i no s t e el E n g in e eri n g D es i g n an d R es e ar ch In s t i t u t e C o . , L t d . , B e iji n g 10 00 80 , C h i n a ;
2 . W uh a n Iro n an d S t e el Gr o u p Co . , W u h an 4
3 00 83 , H u b ei, C h i na )
Abstract: T h e des i g n of W I S C O s bl a s t f u r nace No . 8 b o d y s y s t e m is bei n g su m m a r i z ed . In co ns i d e rat ion of pr o d u c - t i o n e x p e ri e nce and p r o bl e m o f s e rv ice b l as t f u r n a ce of W I S C O , t h e d e s i g n s c h e m e an d ch a ract e ri s t ic o f B F N o. 8 bo dy sy s t e m is de m o ns t r at e d. A n a l y z i n g an d com par in g b l as t f u r n a ce inn e r lin i n g , c oo l i n g s t a v es s t r uct u r e an d m a - t e r ial , t h e c o m b i n i n g f o rm o f h e art h c oo l i n g s t a ves an d r ef ract o r y, h e art h co o l i n g s t a v es , t u y ere co o l i n g s t a ves m a t e - r ial sel e ct i o n , i n n e r lin i n g s t r u c t u r e f o rm o f t u y ere c o m b i n a t i o n br ick s up s i d e t o u n d er si d e w ere o p t i m i z e d and r at -i f i ed b y o w n e r. T h e BF No . 8 bo dy s y s t e m is w o rk i n g w e l l n o w . Key words: b l a st f u r nace; f u r nace b o d y ; d e s i g n; ch a r act eris t i c
1 概述和设计原则
1. 1 概述
武钢 8 号高炉为武钢第一座4 00 0 m 3 级的特大 型高炉, 该高炉从 200 7 年 5 月 1 8 日正式开工建设,
2008 年末已具备投 产条件, 但由 于金融 危机的 影 响, 一直到 2 009 年 8 月 1 日才正式点火投产。
现就该高炉炉体系统的设计作一个较为全面的 总结, 以便同行在同类型高炉设计中加以借鉴和参 考。
高炉炉体系统设计的好坏直接影响到高炉操作 和高炉寿命, 而炉体内衬和冷却系统的设计又是高 炉炉体系统设计的关键, 本高炉炉体内衬和冷却系 统设计采用了目前国内外普遍接受和认可的 薄壁 炉衬配联合软水密闭循环冷却 系统 的设计方案。 与武钢现役高炉的不同之处在于风口带冷却壁采用
了铸铜冷却壁, 并且对风口组合砖上部至炉腹下部 区域的内衬结构作了一些改进和优化。
根据武钢 1 号、4 号、5 号、6 号、7 号高炉[ 1] 以及 国内外很多 其他 高炉的 生产 实践, 证明 薄壁 炉衬 ( 5 0~ 15 0 m m ) 高 炉 完全 能取 代 传统 的 厚 壁炉 衬 ( 5 75~ 805 mm) 高炉。但是随着高炉冶炼强度的不 断提高, 薄壁炉衬高炉也暴露出一些问题, 例如风口 组合砖上部至炉腹下部区域, 经常出现开炉后 3 个 月左右的时间便有大量的耐火材料脱落, 且风口带 冷却壁水管出现渗漏的现象。一旦出现这些问题, 处理起来非常棘手, 轻则需对破损的管路进行处理, 例如用穿软管的办法来代替漏损的管路[ 2] , 重则需 进行内衬修补和对冷却壁进行更新改造。导致这些 问题出现的原因综合起来有三大方面: 一是设计原 因, 二是冷却设备制造方面原因, 三是实际生产操作 方面原因。本文重点对薄壁炉衬高炉暴露出的以上
作者简介: 薛维炎( 1963- ) , 男, 大学本科, 教授级高工; E - m ail: x u e w y @ sin o s t e e l. c o m ; 收稿日期: 2010- 08- 09
14 中国冶金第2 1卷
问题进行分析论证, 进而对武钢8 号高炉炉体系统最终方案的优化和选定加以说明。
1. 2 设计原则
武钢8 号高炉是迄今为止武钢最大的高炉, 在世界范围内也属特大型高炉之列, 为此确定了以下设计原则: 不能把本高炉视作武钢其他高炉的简单重复, 而要以先进、实用、可靠、经济、环保为设计原则, 采用国内外特大型高炉一流的先进技术和设备材料, 充分考虑先进技术的发展趋势; 该高炉建成后能起到提高企业竞争力的作用, 采用精料、高温、高压、富氧、大喷煤的冶炼工艺, 实现高产、低耗、长寿、环保和优质的目标, 高炉一代寿命20 a( 不中修、不喷补、不更换冷却壁) , 高炉一代寿命单位炉容产铁量15000t。
2 高炉炉体内衬和冷却系统的方案分析论证及选择
2. 1 炉缸炉底结构分析
炉缸炉底长寿技术的发展经历了一个漫长的阶段, 综合炉底和全炭炉底是现代耐火材料法和导热法的杰出代表。而炭质炉缸+ 综合炉底结构和炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构是整个炉缸炉底结构的两种主流模式, 在国内各大钢铁公司广为应用, 且有10 年以上的长寿业绩, 并在生产实践中不断创造新的长寿纪录。武钢现役高炉都采用
炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构, 且寿命在国内处于领先地位, 例如: 武钢5 号高炉一代炉龄达到16a, 虽然该结构投资相对较高些, 但有其独到优势, 主要在炉役初期陶瓷杯保护了炭质内衬, 有利于炉缸、炉底逐步从动态期过渡到稳态期, 达到高炉长寿的目的。基于以上原因, 武钢8 号高炉炉缸炉底仍采用炭质+ 陶瓷杯复合炉缸、炉底结构。其创新技术如下:
1) 炉缸2~ 3 段冷却壁采用铸铜冷却壁大大加强了冷却能力; 过去炉缸全部用灰铸铁冷却壁, 铸铁的导热系数只有35~ 45W / ( m K) , 铸铜冷却壁的导热系数可达到260~ 300 W / ( m K) , 为强化冷却采用铸铜冷却壁在武钢是一项创新。
2) 炉缸炉底都采用了优质超微孔炭砖, 炭砖的导热系数室温大于16 W/ ( m K ) , 600 大于20W/( m K) , 为强化冷却提供了很好的条件。所用炭砖平均孔径< 1 m , < 1 m 孔容积大于80% , 透气度< 1m D a, 因此具有很好的抗铁水和K、N a、Zn 等有害物的渗透侵蚀能力。而且所用炭砖抗碱性优良, 抗氧化、抗铁水溶蚀性好, 为高炉长寿提供了很好的条件。
3) 8 号高炉的炭砖以上风口区及风口组合砖和陶瓷杯壁砖都采用微孔刚玉砖, 该微孔刚玉砖的抗渣铁侵蚀性, 抗碱性十分优良。硅铝质耐火材料具有微气孔性能属国内外首创, 其性能( 见表1) 很适合用作高炉陶瓷杯壁砖, 远远优于国内常用的陶瓷结合棕刚玉砖。
表1 8 号高炉陶瓷杯耐火砖理化性能指标Tabl e
1 The physi cal and chemical p e r f ormance of
ce r a m i c cup fi r ebrick of BF N o. 8
验收保证值
指标
微孔刚玉砖( 杯壁) 莫来石砖( 杯底)
A l2 O 3 / % 83 70
SiO 2 / % 7. 0 -
C a O/ % 0. 2 -
F e2 O 3 / % - 1. 0
N a2 O+ K2 O / % - 0. 5 常温耐压强度/ M P a150 100
体积密度/ ( g c m- 3 ) 3. 3 2. 65 显气孔率/ % 12 16
0. 2M Pa 荷重软化开始温度/ 1 650 1 650
重烧线变化( 1 500 3 h) / % 0. 2 0. 3
平均孔径/ m 0. 2 - 直径 1 m 孔容积率/ % 70 -
抗碱性U - 渣侵蚀
性能/ % 10 -
铁水熔蚀性能/ % 1. 5 1. 0
4) 将铜冷却壁内的炭砖炉衬设计为紧贴铸铜冷却壁砌筑, 砌筑一层厚2 00 mm 的高导热微孔模压炭砖, 其导热系数60 0 大于20 W / ( m K) , 砖缝小于2 mm , 这样便将武钢传统炉缸结构的大炭砖与冷却壁之间的炭素捣料层向炉内推移了200 mm, 生产中炭素捣料层的温度可提高到1 50 以上, 将显著提高炭素捣打料的导热系数。该炉缸结构将炭素捣料层向炉内移动2 00 m m, 是国内外尚没有的新型结构, 是大胆创新。高导热炭素捣打料性能见表2, 导热系数30 0 时可达到20 W / ( m K)。
5) 所采用的铸铜冷却壁、高导热模压微孔炭砖、大块超微孔炭砖、微孔刚玉砖、高导热炭素捣打料等5 种新产品用于高炉炉缸, 是高度重视和大胆采用新技术、新材料的具体体现, 根据各项材料的性能和应用原理, 预计这种新型炉底、炉缸结构能达到使用20 a 的高炉长寿目标。
第7 期薛维炎等: 武钢8 号高炉炉体系统设计特点 1 5
表2 高导热炭素捣打料的技术指标
Table 2 The technical i n dex of h ig h conductivi ty
thermal carbon r a m mi n g c h a r gi n g
序号性能指标要求
1 固定碳/ % 85
2 模子容重/ ( g c m-
3 ) 1. 65
3 耐压强度( 110 2
4 h) / M Pa 10
4 施工性能良好
5 导热系数( 110 24 h) / 室温18
( W m- 1 K- 1 ) 100 19
300 20
2. 2 炉腹、炉腰、炉身下部结构分析
炉腹、炉腰及炉身下部处于高温和熔融区, 该区域的热负荷大, 化学侵蚀严重, 热应力破损作用较大,工作条件差, 是影响高炉寿命的重要部位和限制性环节。因此, 要解决这个问题, 主要从冷却和耐火材料两个方面入手, 而高效冷却又是关键。目前大型高炉主要采用铜冷却壁和铜冷却板或板壁结合的炉腹、炉腰、炉身下部结构。主要对铜冷却壁和铜冷却板进行比较, 这两种冷却结构都有高炉长寿的实绩, 同时各有其明显的优点和缺陷( 见表3) 。铜冷却板为点式冷却, 其优点是热流密度大, 插入到砖衬中, 可以实现深度冷却, 也可以对砖衬提供有效的支撑, 砌体寿命长, 铜冷却板便于更换; 但缺点是铜冷却板多用于厚壁炉墙, 侵占炉容, 炉衬侵蚀后高炉内表面不光滑, 阻碍炉料运动。冷却壁为面式冷却, 与冷却板相比更有利于保护炉壳, 有利于维护光滑的操作内型, 炉墙相对较薄, 在相同炉壳尺寸条件下, 高炉的容积较大, 故冷却器总体发展趋势为立式冷却壁。
表3 铜冷却壁和铜冷却板的对比
Tabl e 3 The co n t r a s t of co p p e r stave and
co pp e r cool i ng pl a t e
铜冷却板铜冷却壁
1) 对砖衬提供高效冷却;
2) 有利于支撑砖衬;
优点3) 更换简便、快捷;
4) 设计成多通道结构, 提高冷却效率;
5) 采用密集式布置, 增强冷却效果。
1) 高炉热损大;
2) 不能对炉壳提供均匀、全部冷却;
3) 高温状态下易弯曲变形;
缺陷
4) 炉壳开孔大, 炉壳设计复杂;
5) 不利于形成稳定的操作炉型;
6) 厚壁炉墙, 要求匹配高级耐火材料( 如石墨、半石墨、碳化硅等) 。1) 冷却全部炉壳;
2) 高炉热损失少;
3) 冷却均匀, 操作炉型合理;
4) 炉壳开孔小, 减少炉壳热应力破损;
5) 砖壁一体化, 减少砖衬厚度, 使施工安装简化。
1) 对砖衬支撑效果差;
2) 不易于更换维修。
近10 年来, 铜冷却壁[ 3] 得到迅猛发展, 世界上已有约100 多座高炉采用了铜冷却壁, 主要应用在炉腹、炉腰、炉身下部, 大大提高了高炉的使用寿命, 其先进性毋庸置疑, 所具有的优越性有如下几个方面。
1) 钻孔铜冷却壁导热率高( 导热系数340~ 385 W / ( m K) ) , 是铸铁冷却壁的11~ 12 倍( 如果考虑铸铁冷却壁的壁体和冷却水管间气隙、渗碳涂层引起的巨大热阻, 则铜冷却壁的综合导热率是铸铁冷却壁的45 倍) 。由于铜冷却壁具有很高的导热性能,使得液态渣牢牢地粘在铜冷却壁热面, 从而形成稳定的渣皮, 稳定的渣皮无疑是最好的保护层, 能实现炉身下部的无过热结构体系。
2) 散热损失少。表面上看, 铜冷却壁导热率高, 热阻小, 冷却能力强, 似乎带走的热量多, 但是也正是因为其高导热性使得液态渣牢牢地粘在铜冷却壁热面, 形成稳定的渣皮, 渣皮的导热系数很低, 约1. 2W / ( m K ) , 因此, 稳定的渣皮具有很高的热阻,能降低炉壁的热损失。因此安装铜冷却壁的高炉热量损失不但未增加, 反而降低了, 特别是在高热负荷区安装铜冷却壁的效果更明显。
3) 耐高热流冲击性能好。由于铜冷却壁具有很高的导热性能, 使得壁体实际最高温度与允许最高温度之比不到0. 65, 而铸铁冷却壁此值高达0. 8~ 0 . 9, 因此, 铜冷却壁能够承受更高的热流冲击。它正常能承受的热流强度约为75k W/ m2 , 短
16 中国冶金第2 1卷
期30 min 内能够承受的热流峰值强度达450k W/
2 [4]
m 。
4) 抗热震性能好。铜冷却壁热面能形成稳定的渣皮, 渣皮脱落和重新生成的周期次数就少, 这使得冷却壁热疲劳得到抑制, 根据有关资料: 渣皮脱落后,壁体热面在9m in 内就能达到最高温度1 70 , 再用17 分钟渣皮又能重新完全形成, 壁体恢复到正常温度50 ~ 60 , 整个周期只需20m in , 而铸铁冷却壁则需要几个小时。
5) 耐火材料投资少。由于铜冷却壁热面能形成一层稳定的渣皮, 对铜冷却壁起到了自保护作用, 这样铜冷却壁不会受到高温作用( 相对于铸铁壁而言) , 所以铜冷却壁不必砌很厚的耐火材料, 节省了大量的价格昂贵的耐火材料费用。
6) 硬度低和晶相组织致密, 加工性能好, 可以在轧制厚铜板上钻孔、焊接。
7) 由于铜冷却壁厚度薄, 所以重量轻; 由于其加工易于控制, 所以壁体外形尺寸、固定位置及进出水管的尺寸偏差都能严格控制在要求的范围内, 累计误差较少, 提高安装精度, 有利于避免因冷却壁公差而造成的安装难度。
8) 冷却稳定、均匀。铜冷却壁凭借其强冷却特性, 热面能形成稳定的渣皮, 渣皮不易脱落、存在的周期长, 并且脱落后重新生成的时间短, 有利于维持一个稳定的高炉操作炉型和高炉工况条件, 有利于高炉长期稳定顺行。
鉴于铜冷却壁以上诸多优点以及武钢现有高炉的操作实践, 武钢8 号高炉在高热负荷区域的设计中除在炉腹, 炉腰和炉身下部继续采用轧制铜板钻孔冷却壁外, 在以下两方面进行了改进: 将风口带冷却壁由球墨铸铁冷却壁改为铸铜冷却壁, 解决了风口组合砖上部至炉腹下部区域经常出现开炉后3 个月左右的时间便开始有大量的耐火材料脱落, 且风口带冷却壁水管出现渗漏的问题。在内衬设计上对风口组合砖上部至炉腹下部区域也进行了改进,一是对该部位的耐材砌体厚度做出调整, 武钢原来的薄壁高炉这一区域的耐材厚度一般在200 ~
300 mm 之间, 本次设计调整为466mm ; 二是对耐材砌筑结构形式也作了改变, 取消了耐火砖与冷却壁之间的捣打缝, 改为砖直接紧贴冷却壁砌筑, 且在砖型设计上进行了局部优化, 将过渡砖局部加高至两块冷却壁的接缝之上, 防止了因灌浆区域密封不严气流从通缝中串进灌浆区域而造成炉壳温度升高以及过渡区域的砖衬过快损坏脱落缺陷的发生。
通过生产单位、冷却壁制造单位、设计单位的大量调查分析, 一致认为冷却壁水管出现渗漏的原因除了设计方面原因, 还有冷却壁制造方面原因和实际生产操作方面原因。
冷却壁制造方面的原因如下: 风口带冷却壁水管长, 空间弯曲复杂, 弯制过程中未能严格执行冷弯要求; 铁水质量不稳定, 硫、磷控制不严格, 致使冷却壁理化指标达不到设计要求, 检验也未能严格按图纸要求执行, 如心部伸长率等指标达不到设计要求值。
实际生产操作方面的原因如下: 盲目追求超短的达产期和超高的冶炼强度, 不按设计要求操作等原因。合理的操作应该是开炉时采用高硅冶炼, 使炉渣有良好的流动性, 并有一定的脱硫能力; 有利于铁水里的石墨尽快沉积在耐火材料的砖缝或其表面, 保护炉衬; 强化速度也不宜太快, 最好视炉况逐步打开全部风口送风, 1~ 3 个月主要技术经济指标达到正常水平。高炉进入稳定生产期后操作的核心是控制煤气流合理分布: 将高炉横向断面分为中心区、边缘区和中间区。采用中心加焦法以稳定疏通中心煤气流, 从而减少焦炭熔解损失, 形成伞形软熔带, 改善炉缸焦炭堆的透气性和透液性, 减少铁水环流, 延长炉缸寿命; 采用烧结矿分级入炉, 将5~ 15 mm 的小粒度烧结矿装在边缘区, 以控制边缘的煤气流, 降低炉墙的热流强度, 对炉壁进行有效的保护; 在中间区域提高矿焦比最大限度地利用煤气的热能与化学能, 并依次来控制煤气流的合理分布, 达到高炉生产稳定、高效、长寿的综合目标。
该区域耐火材料选择应兼顾抗碱金属性、抗氧化性、抗热震性、耐剥落性、导热性等多项性能指标。由于在该区域采用了铜冷却壁, 使得该区域对耐火材料的要求并不高, 国外有些高炉仅在该区域喷涂50 ~ 100 mm 的喷涂料。但国内高炉的操作模式不同于国外, 多采用高富氧、大喷煤、高冶炼强度操作, 该区域采用喷涂料的高炉在风口组合砖上部至炉腹下部区域出现耐火材料脱落, 且风口带冷却壁水管出现渗漏的现象较多, 因此国内大型高炉在高热负荷区域多采用炭化硅砖, 也有一些高炉采用烧成微孔铝炭砖, 还有些高炉采用了赛隆结合的炭化硅砖, 赛隆结合的炭化硅砖耐压强度、抗折强度、导热性等都优于其他两种砖, 但其价格最高。通过综合分析各项指标, 结合现阶段国内多座高炉的实际生产情况, 本高炉在炉腹、炉腰及炉身下部区域采用了赛隆结合的炭化硅砖。
第7 期薛维炎等: 武钢8 号高炉炉体系统设计特点 1 7
2. 3 炉身中部、上部结构分析
在炉身中上部的铸铁冷却壁区域, 热负荷及化学侵蚀较炉腹至炉身下部相对减小, 因此, 从节约投资考虑, 采用Si3 N4-S i C 砖砌筑。它具有较好的抗化学侵蚀和抗机械冲刷能力, 同时导热性和抗热震性也较好, 与冷却壁配合, 可大大提高冷却效果, 延长高炉寿命。
2. 4 冷却系统
冷却介质是影响高炉长寿的一个重要因素。长期的生产实践证明, 在中国大部分地区, 普通工业水或工业净化水难以满足高炉长寿要求。高炉要进一步长寿, 冷却水质必须有一个大的飞跃。软水( 或纯水) , 由于去掉了水中的Ca+ 、M g + 离子及悬浮物, 杜绝了水垢的形成, 大大改善了冷却效果, 是冷却系统最理想的介质。软水密闭循环系统密封性好、泄漏少、水质稳定、管道腐蚀率低、能源消耗少, 对水资源不足或水质不好的地区, 采用这一系统是非常必要的。因此, 软水密闭循环冷却是现代长寿高炉冷却的发展趋势。
高炉冷却有普通工业水冷却、工业净化水冷却、工业净化水加软水闭路循环冷却、全软水闭路循环冷却、全软水联合闭路循环冷却等几种冷却方式
[ 5] 。全软水联合闭路循环冷却方式是在长期的设计、生产实践中逐步探索出来的一种最为经济、节能的冷却系统, 该系统具有总循环水量和补充水量小、投资省、运行费用低、管系布置简单、检修维护及检漏方便等诸多优点, 因此该冷却方式越来越多地应用到了新建或改造的大中型高炉设计中。
全软水联合闭路循环冷却系统的具体方案是: 高炉本体( 含炉底、风口、冷却壁、炉喉钢砖) 和热风炉热风阀( 含倒流休风阀) 采用一个循环冷却系统; 从软水泵站出来的软水在炉前一分为二, 一部分供冷却壁直管, 一部分供炉底和炉喉钢砖, 两者回水进入回水环管; 从冷却壁回水环管出来的软水一分为三,一部分经高压增压泵增压, 供风口小套使用, 另一部分经中压增压泵增压, 供风口二套、直吹管、热风阀使用; 两者回水与多余部分水一起回到回水总管,经过脱汽罐脱汽和膨胀罐稳压, 最后回到软水泵房,经过二次冷却, 再循环使用。
3 高炉炉体设计的其他主要内容
高炉炉体设计还包括炉型设计、炉体框架设计、炉体附属设备( 红外线料面监测装置、水冷炉喉钢砖、炉顶封头保护板、炉喉洒水装置和送风装置、铁口装置) 设计和各种检测系统设计。这些方面的设计在武钢都有非常成熟可靠的高炉样板作为借鉴和参考, 本文在此不再赘述, 与武钢现行高炉的唯一区别在于: 有针对性地在以往高炉容易出现问题的风口带冷却壁增加了温度检测点数, 即在每块风口带铸铜冷却壁上都设置了测温热电偶, 这样便于随时监控该区域的所有冷却壁, 一旦出现温度波动, 操作人员能够及时采取调剂手段控制该区域的热负荷, 减少该区域冷却壁水管的漏损率, 确保高炉长寿。
4 投产后的运行效果及结论
从投产后约10 个月的生产效果来看, 该高炉煤气利用率高( 50% 左右) , 风温水平高且长期稳定在1 200 左右, 煤比高、焦比低: 煤比已达180 k g / t ( 铁) 左右, 焦比约320 k g/ t ( 铁) 左右, 生铁一级品率、铁水温度及硫达标率等指标均高于武钢其他高炉。
通过在高炉风口带区域采用铸铜冷却壁, 解决了长期困扰武钢高炉在这一区域的铸铁冷却壁经常出现水管渗漏的难题, 铸铜冷却壁温度长期稳定在45 ~ 50 。实践证明在高炉风口带区域采用铸铜冷却壁这一技术革新措施是完全可行的, 虽然高炉一次性投资有所增加, 但它却极大地减轻了高炉炉前一线操作工人的劳动强度, 节约了大量的维修费用以及减少了由于内衬修补和对冷却壁进行更新改造时高炉被迫休风带来的铁水产量损失。武钢8 号高炉从20 09 年8 月1 日投产起到本文投稿之日止已经连续生产了约1 年零3 个月, 没有出现一根风口带冷却壁水管渗漏的问题。为此, 建议钢铁企业在大修改造或新建大型高炉时, 如果采用薄壁炉衬配联合软水密闭循环冷却系统的设计方案, 可以考虑在高炉风口带区域采用铸铜冷却壁。
参考文献:
[ 1] 张寿荣, 于仲洁. 武钢高炉长寿技术[ M ] . 北京:冶金工业出版社, 2009.
[ 2] 覃昌倬, 张刚勇, 杨佳龙. 武钢5 号高炉炉役后期的操作实践[ J] . 炼铁, 2004, 23( 2) : 19.
[ 3] 程素森, 杨天钧, 杨为国, 等. 高炉铜冷却壁传热分析[ J ] . 钢铁, 2001, 36( 2) : 8.
[ 4] 林佐华. 荷兰霍戈文高炉长寿技术和实践[ J] . 钢铁, 1999, 34 ( S1) : 35.
[ 5] 郑卫国. 武钢炼铁技术进展述评[ J] . 炼铁, 2001, 20( 4) : 8.
高炉喷煤基本知识 一、喷吹煤粉对高炉的影响： 1、炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大。煤粉含碳氢化合 物高，在风口前气化后产生大量H2，使炉缸煤气量增加，煤气中的H/C比值越高，增加的幅度越大，无疑也将增大燃烧带； H2的粘度和密度均小，穿透能力大于CO，部分煤粉在风管和风口内就开始脱气分解和燃烧，所形成的高温混合气流其流速和动能远大于全焦冶炼时的风速和动能，故喷吹煤粉后，风口面积应适当扩大，以保持适宜的煤气流分布。 2、理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度均匀并略有上升。理论燃烧 温度下降的原因：①喷入煤粉量冷态进入燃烧带；②煤粉中碳氢化合物在高温作用下先分解再燃烧，分解反应吸收热量；③燃烧生成的煤气量增加。 炉缸中心温度上升的原因：①煤气及动能增加炉缸径向温度梯度缩小；②上部还原得到改善，热支出减少；③高炉热交换改善。 3、料柱阻损增加，压差升高。①喷吹后煤气量增加流速加快；②料 柱中的矿/焦比值越大。 4、间接还原发展。①煤气中还原成份（CO+H2）浓度增加；②H2 的数量和浓度显著提高，炉内温度场变化。 二、喷吹燃料“热补偿” 喷吹燃料以常温态进入高炉要消耗部分热量需进行热补偿，经验
表明：喷煤量增加，50kg/t ·Fe 需补偿风温均80℃。 三、 热滞后： 煤粉在炉缸分解吸热增加，初期使炉缸温度降低直到新增加喷吹量带来的煤气量和还原气体浓度（尤其是H 2量）的改变而改善了矿石的加热和还原下到炉缸后，开始提高炉缸温度比过程所经历的时间为“热滞后”时间，即炉料从H 2代替C 参加还原的区域（炉身温度1100～1200℃处）下降到炉缸所经过的时间，一般滞后时间在2—4h 。 估算热滞后时间 ·V 13 V 2—每批料的体积m 3 N —下料批数 批/h 四、 煤粉喷入高炉后的去向： 风口前燃烧 煤粉 未燃煤粉 随煤气逸出炉外 五、 置换比煤粉的置换比常为0.7—0.9，一般取0.8。 六、 喷煤高炉操作 1、 应固定风温调剂煤量，用调节喷吹量来保持料速的基本稳定。 2、 喷煤纠正炉温波动的效能，随喷煤量的增加而减弱。
武钢炼铁厂5号高炉 实习目的 毕业实习是我们专业重要的教学环节，是专业课教学的一个组成部分。通过在实习厂主要岗位的生产劳动、现场参观、现场教学和讨论，培养和锻炼我们在生产现场独立工作的能力，分析问题的方法和解决问题的能力，理论联系实际的能力及科学的思维方法。在牢固掌握专业理论知识的基础上，我们深入到武汉钢铁集团炼铁厂5号高炉，详细了解炼铁工艺流程及其主要设备，收集毕业设计所需的参数等相关资 料。 在学习工程技术人员和工人师傅在长期实践中积累的丰富知识和经验的同时，我们还要学习他们勤奋工作的精神和实事求是的工作作风，学习他们的生产实际知识和为“四化”勤奋工作的精神，增强热爱专业，热爱劳动的思想。为毕业设计的顺利进行以及以后踏上工作岗位奠定坚实的基础。 实习时间 共两周，即20xx年x月x日—20xx年x月xx日 实习地点 武钢炼铁厂5号高炉 1 武钢炼铁厂简介 武钢股份公司炼铁总厂于2008年6月成立,包括烧结分厂、炼铁分厂，是武钢生产烧结矿和制钢生铁、铸造生铁的首道工序厂，具有精良的生产装备和先进的技术优势，主要经济技术指标在国内外同行业中处于领先地位。 炼铁分厂（原炼铁厂）于1957年破土动工，1958年建成投产。经过50年的建设、改造和发展，已拥有8座现代化大型高炉，其中3200 m3的有3座，3800m3的有1座（暂未投产），年生产能力超过15 00万吨，是我国生铁的主要生产基地之一。炼铁分厂坚持走引进、消化与自主开发之路，无料钟炉顶、软水密闭循环、环保型INBA炉渣处理系统、薄炉衬铜冷却壁、高炉专家系统等一大批当代先进的炼铁工艺广泛应用于高炉生产之中，高炉利用系数进入国际一流、国内领先水平。 武钢炼铁厂5号高炉是武钢自行投资建成的一座集国内外十余种先进技术于一身的特大型现代化高炉，于1991年10 月19日点火投产。高炉有效容积3200 m3，共有32个风口，皮带上料，环形出铁场，设有4个出铁口，对称的两个铁口出铁，另两个检修备用，日产生铁7000t以上。引进卢森堡PW公司的
1 概述 上世纪60年代初，我国高炉喷煤试验获得成功后，高炉喷煤技术在我国逐渐推广应用。进入90年代，特别是经过“八五”“氧煤强化炼铁”项目攻关后，我国高炉喷煤技术发展跃上了一个新的台阶，已经赶上了世界先进水平，吨铁喷煤量和覆盖率大幅度增加。2002年全国54家重点（原重点和地方骨干）联合钢铁企业吨铁喷煤量已达到125kg/t，企业喷煤覆盖率达到85%以上。高炉喷吹煤粉及提高喷煤量已经成为现代高炉炼铁技术的发展方向，同时也是降低生产成本最直接和最有效的手段之一。当前我国炼铁生产规模正在迅速扩大,生产效率也在不断提高，对焦炭的需求量日益增加，导致冶金焦价格高，资源紧缺，高炉大量喷煤是解决这一矛盾的最佳措施。 贵公司现有两座高炉450立方米的高炉。年产生铁约126万吨。如两座高炉采用全焦冶炼，每年需要焦炭约70万吨。高炉生产成本较高，采用高炉喷煤技术，不但在很大程度上可以缓解焦炭的供需矛盾，减轻焦炭质量波动对高炉操作的影响，而且也会进一步降低炼铁生产成本，同时也为高炉操作增加了下部调节手段，有利于改善高炉生产的技术经济指标。 鉴于上述情况，以及着眼于贵公司长期的发展战略目标，拟建设高炉喷煤工程，工程建设指标为喷煤工艺及设备能力正常XX kg／t，最大达到XXX kg／t喷煤比能力，喷吹煤种为无烟煤浓相输送设计。置换比按X计算，可以代替约X万吨焦炭。
2．喷煤设计工艺要求 2.1 喷煤量 根据贵公司对喷煤工程的要求，和参照国内外喷煤技术的发展…。 2.2 设计条件 喷吹用煤…。 2.3工艺流程 设计采用…方案，以节省投资和占地面积。…本喷煤工程包括…高炉。目前高炉喷煤系统有关的工艺参数如表1所示。 表1 喷吹系统有关的基本参数 2.4 喷吹站 喷吹站采用并罐浓相喷吹工艺。 喷吹站的操作全部自动联锁，整个系统各设备既可自动也可手动。 2.5 原煤理化指标
2 第 2 1 卷第 7 期 2 01 1 年 7 月 中国冶金 C h i n a M et a l l u r g y Vo l. 21 , N o. 7 J u l y 2 01 1 武钢 8 号高炉炉体系统设计特点 薛维炎1 , 闫彩菊1 , 欧阳龙1 , 杨佳龙2 , 迟建 生2 , 邓 棠2 ( 1 . 中钢集团工程设计研究院 有限公司, 北京 1 000 80 ; 2 . 武钢炼铁总厂, 湖北 武汉 43 00 83 ) 摘 要: 对武钢 8 号高炉炉体系统的设计进行总结, 根据武钢现役高炉的设计和生产经验, 对现役高炉存在的问题 和原因进行了分析, 对 8 号高炉炉体系统的设计方 案及特 点进行 了论述。主 要针对 高炉内 衬、冷 却壁的 结构形 式 及材 质的选择进行了详细分析、多方案比较, 其中对炉缸 冷却壁 与耐材 的结合 形式、炉缸冷 却壁、风口带 冷却壁 的 材质选择、风口组合砖上部至炉腹下部区域内衬 结构形式等几个方面的优化获得了业主的 认可并取 得了良好的 实 际生产效果。 关键词: 高炉; 炉体; 设计; 特点 中图分类号: T F 57 2 文献标志码: A 文章编号: 1 00 6- 9 356 ( 2 01 1) 07- 00 13- 05 Furnace Body System Design of WISCO s BF No. 8 X U E W e -i yan 1 , Y A N C a -i ju 1 , O U Y A N G L o ng 1 , Y A N G Jia - l o n g 2 , C H I J i an - s h e n g , D E N G T an g 2 ( 1. S i no s t e el E n g in e eri n g D es i g n an d R es e ar ch In s t i t u t e C o . , L t d . , B e iji n g 10 00 80 , C h i n a ; 2 . W uh a n Iro n an d S t e el Gr o u p Co . , W u h an 4 3 00 83 , H u b ei, C h i na ) Abstract: T h e des i g n of W I S C O s bl a s t f u r nace No . 8 b o d y s y s t e m is bei n g su m m a r i z ed . In co ns i d e rat ion of pr o d u c - t i o n e x p e ri e nce and p r o bl e m o f s e rv ice b l as t f u r n a ce of W I S C O , t h e d e s i g n s c h e m e an d ch a ract e ri s t ic o f B F N o. 8 bo dy sy s t e m is de m o ns t r at e d. A n a l y z i n g an d com par in g b l as t f u r n a ce inn e r lin i n g , c oo l i n g s t a v es s t r uct u r e an d m a - t e r ial , t h e c o m b i n i n g f o rm o f h e art h c oo l i n g s t a ves an d r ef ract o r y, h e art h co o l i n g s t a v es , t u y ere co o l i n g s t a ves m a t e - r ial sel e ct i o n , i n n e r lin i n g s t r u c t u r e f o rm o f t u y ere c o m b i n a t i o n br ick s up s i d e t o u n d er si d e w ere o p t i m i z e d and r at -i f i ed b y o w n e r. T h e BF No . 8 bo dy s y s t e m is w o rk i n g w e l l n o w . Key words: b l a st f u r nace; f u r nace b o d y ; d e s i g n; ch a r act eris t i c 1 概述和设计原则 1. 1 概述 武钢 8 号高炉为武钢第一座4 00 0 m 3 级的特大 型高炉, 该高炉从 200 7 年 5 月 1 8 日正式开工建设, 2008 年末已具备投 产条件, 但由 于金融 危机的 影 响, 一直到 2 009 年 8 月 1 日才正式点火投产。 现就该高炉炉体系统的设计作一个较为全面的 总结, 以便同行在同类型高炉设计中加以借鉴和参 考。 高炉炉体系统设计的好坏直接影响到高炉操作 和高炉寿命, 而炉体内衬和冷却系统的设计又是高 炉炉体系统设计的关键, 本高炉炉体内衬和冷却系 统设计采用了目前国内外普遍接受和认可的 薄壁 炉衬配联合软水密闭循环冷却 系统 的设计方案。 与武钢现役高炉的不同之处在于风口带冷却壁采用 了铸铜冷却壁, 并且对风口组合砖上部至炉腹下部 区域的内衬结构作了一些改进和优化。 根据武钢 1 号、4 号、5 号、6 号、7 号高炉[ 1] 以及 国内外很多 其他 高炉的 生产 实践, 证明 薄壁 炉衬 ( 5 0~ 15 0 m m ) 高 炉 完全 能取 代 传统 的 厚 壁炉 衬 ( 5 75~ 805 mm) 高炉。但是随着高炉冶炼强度的不 断提高, 薄壁炉衬高炉也暴露出一些问题, 例如风口 组合砖上部至炉腹下部区域, 经常出现开炉后 3 个 月左右的时间便有大量的耐火材料脱落, 且风口带 冷却壁水管出现渗漏的现象。一旦出现这些问题, 处理起来非常棘手, 轻则需对破损的管路进行处理, 例如用穿软管的办法来代替漏损的管路[ 2] , 重则需 进行内衬修补和对冷却壁进行更新改造。导致这些 问题出现的原因综合起来有三大方面: 一是设计原 因, 二是冷却设备制造方面原因, 三是实际生产操作 方面原因。本文重点对薄壁炉衬高炉暴露出的以上 作者简介: 薛维炎( 1963- ) , 男, 大学本科, 教授级高工; E - m ail: x u e w y @ sin o s t e e l. c o m ; 收稿日期: 2010- 08- 09
高炉喷煤控制系统 技术方案 辽宁中新自动控制有限公司 2003-2-17
目录 一、概述 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 三、自动化系统硬件组成 四、控制策略 五、控制系统的监控与操作
一、概述 近年来，我国的高炉喷煤取得了巨大的成绩，已经形成了具有特色的、成熟配套的喷煤技术和工艺流程。在高炉炼铁过程中采用富氧大喷煤可以节省大量焦炭，能够较大幅度地降低炼铁成本。例如采用先进的配煤技术，能够把不同性能的煤种进行混合，以提高其燃烧率；采用中速磨进行煤粉制备，大幅度降低电耗和噪音污染；采用热风炉烟气做载气和干燥气，既节约了能耗又起到了防爆作用；采用布袋一次收粉，取消了一级、二级旋风收粉装置；采用一级风机，实现全负压操作；采用直接喷吹工艺，喷吹系统和制粉系统设在同一厂房内；喷吹罐可采用串联或并联方式，采用流化罐上出料及浓相输送技术，可以使出煤均匀，防止脉动和减少对输煤管道的磨损；采用总管加分配器工艺将煤粉送至高炉的各个风口；采用电容流量计进行总管及支管煤粉计量，配合其它设备可以形成闭环煤量自动控制；采用氧煤枪进行局部富氧以提高煤粉燃烧率；采用供氧及安全控制系统以防止氧气泄露。因此，如何在保证控制安全可靠的前提下，实现低成本自动化，是喷煤自动控制设计者主要考虑的问题。 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 从工艺角度来讲，整个系统可分为制粉和喷吹两个子系统，制粉工艺系统又分为原料控制系统、干燥系统、磨煤系统，喷吹工艺系统又分为布袋除尘、喷吹系统、动力系统。如下面高炉喷煤主工艺图。其工艺流程见图
高炉喷煤工艺主流程图 1：排烟风机入口调节阀，2：布袋除尘事故充氮阀，3：布袋反吹阀,4：中速磨事故充氮阀，5：煤粉仓事故充氮阀，6：均压阀，7：煤粉仓流化阀，8、9：喷吹罐放散阀，10、11：蝶阀，12、13：球阀，14、15：充压阀，16、25：补压阀，17、18：喷吹罐流化阀，19、22：补气调节阀，20、23：出煤阀，24、快切阀，26：氮气空气切换阀，27：安全用氮减压阀，28：氮气总管调节阀电气控制主要设备： a、制粉系统： 圆盘给料机、胶带机、检铁器、犁式卸料器、定量给料机、热风炉废气引风机，助燃风机，中速磨（密封电机、液压电机、慢传电机、加热器、润滑泵）、排煤风机。 各种阀：热风炉废气放散阀，冷风阀、干燥剂放散阀，中速磨事故充氮阀，快切阀，输煤阀等。 b、喷吹系统： 主排烟风机、布袋叶轮给煤机 各种阀：排烟风机入口调节阀，布袋除尘事故充氮阀，布袋反吹阀,煤粉仓脉冲阀、停风阀、煤粉仓事故充氮阀，煤粉仓流化阀，均压阀，喷吹罐放散阀，蝶阀，球阀，充压阀，补压阀，喷吹罐流化阀，补气调节阀，出煤阀，快切阀，氮气空气切换阀，安全用氮减压阀，
128M3高炉喷煤系统 方 案
高炉集中建一座制粉喷吹车间，高炉喷煤系统设1个制粉和1个喷吹系列，按无烟煤设计。喷煤能力(一座高炉)：按日产铁400tFe/d、煤比150 kg/t设计；需喷煤量2.5t/h。制粉系统设一个系列，一台3-5t/h 中速磨煤机；喷吹系统设1个系列供1座高炉喷吹；原煤由新建受料槽由皮带输送到原煤仓。 一、高炉有关参数及设计喷煤量 表1-1 高炉有关参数及设计喷煤量 高炉容积，m3128 m3 平均日产铁量，t/d 400 热风温度，℃1100~1200 平均喷煤量，kg/tFe 150公斤/吨 最大喷煤量，kg/tFe 150公斤/吨 二、喷吹用煤 1）煤种及性能 经配煤后原煤性能设计为： A r12% S g0.65% HGI=50 W y10% V r=22%
2）煤粉质量 粒度：-200目60-80%；水分： 1.5%。 三、系统设备 a电子皮带称给煤机：1台，给煤能力3~5t/h b 磨煤机 选用一台中速磨煤机。根据设计煤种及设计能力（3-5t/h.台） c 袋式收尘器 本设计采用一台一级高浓度低压脉冲长袋除尘器作为制粉系统收粉设备。 d 主排风机：1台 e 喷吹罐数量：共2个。 f 静态分配器每座高炉一台。 G 空气压缩机 1台 四、设计特点及新技术的采用 本设计采用国经生产实践检验、先进、成熟的喷煤技术，归纳起来如下特点：
1) 喷吹与制粉建筑在同一厂房，通过喷吹主管及设在高炉附近的分配器直接喷吹。 2)浓相输送。喷吹系统的主要生产成本是系统的压缩空气消耗。煤粉的稀相输送，其输送速度约20m/s，固气比为10kg(粉)/kg（气）左右，系统耗气量高，而且设备和管道磨损严重。本系统采用煤粉浓相输送技术，系统固气比达30kg(粉)/kg（气）以上，系统操作成本和设备维护费用较低。 3) 直接喷吹。目前国存在着间接和直接喷吹两种方式。间接喷 吹是在制粉系统的煤粉仓下设仓式泵，用该泵将煤粉输送至喷吹 站，经收粉系统进入喷吹系统的上罐。直接喷吹是制粉与喷吹两个系统直接连接。其优点是环节少、设备少、布置紧凑、省投资。特殊情况下，需采用间接喷吹，本公司也可承担。 4)总管加分配器输煤形式。系统简单，阀门少便于操作维护，投资少；输送距离长，最长接近1000m；便于实现煤粉总量自动调节。 5) 采用一级收粉工艺，系统阻损小，耗能少。 6) 采用喷吹准确称量新技术，喷吹量由人工设定后，喷吹控制系统可进行调节。 7)喷吹采用流化下出料总管加分配器浓相输送工艺。 8)此项技术简洁而实用，易于操作，喷吹系统操作界面友好，一般操作人员经过两天培训即可上岗操作。
课程设计说明书 题 目：年产炼钢生铁220万吨的高 炉车间的高炉炉体设计 学生姓名：王志刚 学 院：材料科学与工程 班 级：冶金08—2 指导教师：代书华、李艳芬 2011年 12 月 25日
内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：冶金工艺课程设计学院：材料科学与工程班级：冶金08- 2 班学生姓名：王志刚学号：200820411043 指导教师：代书华李艳芬
本设计主要从高炉炉型设计、炉衬设计、高炉冷却设备的选择、风口及出铁场的设计。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。高炉的横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，高炉的壳内砌耐火砖内衬。同时为了实现优质、低耗、高产、长寿炉龄和对环境污染小的方针设计高炉，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。在设计高炉炉体时，根据技术经济指标对高炉炉体尺寸进行计算确定炉型。对耐火砖进行合理的配置，对高炉冷却设备进行合理的选择、对风口及出铁场进行合理的设计。
第一章文献综述 (1) 1.1国内外高炉发展现状 (1) 1.2我国高炉发展现状 (1) 第二章高炉炉衬耐火材料 (3) 2.1高炉耐火材料性能评价方法的进步 (3) 2.2高炉炉衬用耐火材料质量水平分析 (3) 2.3陶瓷杯用砖 (5) 2.4炉腹、炉身和炉腰用砖 (5) 第三章高炉炉衬 (6) 3.1炉衬破坏机理 (6) 3.2高炉炉底和各段炉衬的耐火材料选择和设计 (7) 第四章高炉各部位冷却设备的选择 (9) 4.1冷却设备的作用 (9) 4.2炉缸和炉底部位冷却设备选择 (9) 4.3炉腹、炉腰和炉身冷却设备选择 (9) 第五章高炉炉型设计 (11) 5.1主要技术经济指标 (11) 5.2设计与计算 (11) 5.3校核炉容 (13) 参考文献 (14)
6.3 高炉送风系统 高炉送风系统是为高炉冶炼提供足够数量和高质量风的鼓风设施，送风系统的设备主要包括高炉鼓风机，热风炉，加湿或脱湿装置，送风管道和阀门等。 6.3.1 高炉鼓风机 高炉鼓风机是高炉冶炼的重要动力设备。它不仅直接为高炉冶炼提供所需的氧气，还为炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力，使高炉生产中各种气体循环流动。高炉鼓风机是高炉的“心脏”。 6.3.1.1 高炉鼓风机技术要求 （1） 有足够的送风系统能力，即不仅能提供高炉冶炼所需要的风量，而且鼓风机的出口压力要能够足以克服送风系统的阻力损失，高炉料柱阻力损失以保证有足够高的炉顶煤气压力。 （2） 风机的风量及风压要有较大宽的调节范围，即风机的风量和风压均应适应与炉况的顺行。冶炼强度的提高与降低，喷吹燃料与富氧操作以及其他的多种因数变化的影响。 （3） 送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自动的产生大幅度变化。 （4） 能够保证长时间连续，安全及高效率运行。 6.3.1.2 高炉鼓风机选择 （1） 鼓风机出口风量的计算 鼓风机出口风量包括入炉风量、送风系统漏风量和热风炉换炉时的充风量之和。计算时用标准状态下的风量表示。 1）高炉入炉风量的计算 1440 j u v Iq V q = 式中: v q ——高炉入炉风量，min /m 3； u V ——高炉有效容积，3m ； I ——冶炼强度，d t/m 3 ?，一般取综合冶炼强度，本设计为1.1； j q ——每吨干焦的耗风量，t /m 3 。
每吨干焦的耗风量与焦炭的灰分含量和风的湿度有关，焦炭灰分为12%时， 每吨干焦的耗风量一般为2550t /m 3 。 min /m 33.62331440 2550 1.132001440 3j u v =??= = Iq V q 2）送风系统漏风量损失计算 v o q ηq ?= 式中 o q ——送风系统漏风量损失，min /m 3 ； η——漏风系数，正常情况，大型高炉为10%左右，中小型高炉为% 15左右。 min /m 33.62333.6233%103v o =?=?=q ηq 3）热风炉换炉时的充风量计算 热风炉换炉充风量，热风炉换炉时，若风机仍按照原来的风量送风，高炉风口的风压势必会降低，从而导致炉内的煤气流动性，影响炉况稳定，这种情况虽然对于中小型高炉影响并不重要，但是对于大型高炉来说，影响不可忽视，大型高炉热风炉操作时，为了维护高炉风口风压不变，风纪从定风量调节，即增加风纪的供风量，充入送风的热风及充风时间长短等有关，按标准计算充风量比较复杂，生产中是根据经验公式估算，或按经验取值确定。 其经验公式如下： v o q C q ?=’ 式中：’o q ——热风炉换炉时的充风量 C ——充风量占入炉风量的百分数(%)，取C =%10 min /623.33m 33.6233 %103 v o =?=?=q C q ’ 4）鼓风机出口风量计算 min /99.747933.62333.62333.6233 3o o v c m q q q q =++=++=’ （2） 鼓风机出口风压的确定 高炉鼓风机出口风压等于高炉料柱阻力损失,炉顶煤气压力和送风系统的管道阻力损失三者之和。 1）炉顶煤气压力1P
浅谈武钢5号高炉的技术进步 作者:邬晓伟浏览次数:4 武汉钢铁公司炼铁厂 摘要:近10年来，武钢5号高炉在提高原燃料质量、改进高炉操作、提高煤比、延长高炉寿命等方面取得了明显的进步。今后的努力方向主要是三高一低：高利用系数(2.3～2.5t/m3·d)、高煤比(>120kg/t)、高炉龄(15年)、低燃料消耗(焦比<380kg/t)。 关键字:高炉操作顺行技术进步强化冶炼 1 前言 武钢炼铁厂5号高炉是武钢自行投资建成的一座集国内外十余种先进技术于一身的特大型现代化高炉。有效容积3200m3，32个风口，环形出铁场设有四个铁口，对称两个铁口出铁，另两个铁口检修备用，日产生铁达7000t以上。引进卢森堡PW公司的第四代水冷传动齿轮箱并罐式无钟炉顶设备，设计顶压可达0.245MPa。矩形陶瓷燃烧器内燃式热风炉可稳定地提供1150℃的风温。5号高炉1991年10月19日点火投产。投产初期高炉强化冶炼水平不高，技术经济指标较差。经过广大技术人员及职工的共同努力，高炉冶炼技术不断进步，从1993年开始进入强化冶炼期，生产水平逐年提高，主要技术经济指标达到并超过了国内先进水平。具体参数见表1。 表1 5号高炉主要技术经济指标 项目1992 年 1993年1994年1995年1996年1997年1998年1999年2000年2001年 实产生铁，万t165.9200.2213.2192.2183.5233.0245.2241.9245.4249.7利用系数，t/(m3·d) 1.424 1.718 1.829 1.812 1.572 2.082 2.189 2.160 2.185 2.229 风量，m3/min494158435902 6001 531361336224627462836285 风速，m/s210218221228212232233234236237透气性，Q/△P34.0837.7038.0838.2236.9039.0640.4240.7442.1741.08顶压，kPa152187191188168199207210208204 热风温度，℃1034108811301133107511361130112511021104 富氧率，%/0.06 1.09 1.33 1.368 1.213 1.433 1.568 1.520 1.588入炉焦比，kg/t491.3485.9470.8477.7477.0428.9412.8405.9398.7396.1 小焦比，kg/t9.817.415.516.322.630.032.429.722.826.2 煤比，kg/t31.569.477.982.879.599.5108.2120.0122.1123.3综合焦比，kg/t540.7545.9536.8550.0547.3527.6523.6525.6514.6515.6 CO利用率，%40.0442.0843.1042.9341.3344.6644.5744.2544.1944.19 2 主要技术措施
学校代码： 10128 学号： 2 课程设计说明书 题目：年产炼钢生铁550万吨的高 炉车间的高炉炉体设计 学生姓名：王卫卫 学院：材料科学与工程 班级：冶金11—2 指导教师：代书华 2014年12 月29日
内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：冶金工程课程设计学院：材料科学与工程班级：冶金11-2 学生姓名：王卫卫学号： 2 指导教师：代书华
摘要 本设计主要从高炉炉型设计、炉衬设计、高炉冷却设备的选择、风口及出铁口的设计。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。高炉的横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，高炉的壳内砌耐火砖内衬。同时为了实现优质、低耗、高产、长寿炉龄和对环境污染小的方针设计高炉，高炉本体结构和辅助系统必须满足耐高温，耐高压，耐腐蚀，密封性好，工作可靠，寿命长，产品优质，产量高，消耗低等要求。在设计高炉炉体时，根据技术经济指标对高炉炉体尺寸进行计算确定炉型。对耐火砖进行合理的配置，对高炉冷却设备进行合理的选择、对风口及出铁口进行合理的设计。
目录 第一章文献综述 (1) 1.1国内外高炉发展现状 (1) 1.2我国高炉发展现状 (1) 1.3 高炉发展史 (2) 1.4五段式高炉炉型 (4) 第二章高炉炉衬耐火材料 (5) 2.1高炉耐火材料性能评价方法的进步 (5) 2.2高炉炉衬用耐火材料质量水平分析 (5) 2.3陶瓷杯用砖 (7) 2.4炉腹、炉身和炉腰用砖 (7) 第三章高炉炉衬 (8) 3.1炉衬破坏机理 (8) 3.2高炉炉底和各段炉衬的耐火材料选择和设计 (9) 第四章高炉各部位冷却设备的选择 (11) 4.1冷却设备的作用 (11) 4.2炉缸和炉底部位冷却设备选择 (11) 4.3炉腹、炉腰和炉身冷却设备选择 (11) 第五章高炉炉型设计 (13) 5.1炉型设计要求 (13) 5.2炉型设计方法 (13) 5.3主要技术经济指标 (14) 5.4设计与计算 (14) 5.5校核炉容 (16) 参考文献 (17)
炼铁一厂喷煤系统工艺流程图及概述 山西中阳钢铁有限公司一体系升级改造项目高炉工程制粉喷吹系统,制粉、收粉系统全部利旧；干燥系统除热风炉废气管道需改造外，其他设施利旧；对喷吹系统进行局部改造。 制粉喷吹系统主要工艺现状：制粉喷吹站厂房为混凝土结构，全封闭。煤粉制备系统采用单系列全负压制粉工艺，喷吹系统采用1个煤粉仓、下部六罐并列（每三罐分别对应405m3高炉）。整个系统即1套干燥气发生炉系统、1套磨煤机制粉系统、1套煤粉收集系统、2套喷吹系统（一个煤粉仓，下部六罐并列）。 新建1780m3高炉投产后，2座405m3高炉拟全部拆除，现有制粉喷吹站只为新1780m3高炉供给煤粉。新建1780m3高炉主管及分配器设置方案为：2根喷吹主管（一个主管对应一个分配器）及2个炉前分配器（1#分配器对应奇数风口，2#分配器对应偶数风口）的直接喷吹工艺。 喷吹系统与原系统的交接界面为：喷吹罐输煤阀后的喷吹主管起点。喷吹煤粉主管及分配器平台为本工程设计范围。 1、工艺条件及要求 1）原煤条件 单一煤种和混合煤均可喷吹，通常使用三种煤组成混合煤，安全措施上按强爆炸性烟煤设计。原煤的理化指标见表2.10－1。 表1 原煤的理化指标表
成分工业分析( % ) 粒度 mm 哈氏可磨系数 HGI V daf A ad M t S t.ad 设计要求≤25 ≤12 ≤14 ≤0.8 ≤50 ≥50 2）煤粉条件 煤粉质量要求见表2.10－2。 表2 煤粉质量要求表 项目数值备注 煤粉粒度：－200目70～80% ＜1mm 100% 煤粉水份≤1.3% 3）制粉喷吹能力 按高炉正常日产铁水量4005吨，正常喷吹能力为160kg/t铁计，高炉正常喷吹所需煤粉量为26.7t/h；按高炉正常日产铁水量4005吨，喷吹能力为200kg/t 铁计，高炉最大喷吹所需煤粉量为33.4t/h。 2、主要工艺参数 制粉喷吹系统主要工艺参数见表2.10－3。
一、概述 武钢6号高炉于2002年动工新建，2004年7月16日上午点火开炉，送风后1. 5 h就开始自动下料，22 h后出第一炉渣铁，开炉12天后高炉利用系数达到2. 0。6号高炉的有效容积为3 200m3，炉喉、炉缸直径分别为9.0m与12.4m，32个风口，4个铁口。6号高炉采用了当时的先进技术与工艺：最新一代PW并罐无料钟炉顶，串联软水密闭循环冷却，陶瓷杯技术与炭砖水冷薄炉底结构，薄炉衬全冷却壁带3段铜冷却壁结构，旋风粗煤气除尘与比肖夫煤气处理系统，带陶瓷燃烧器的高温内燃式热风炉，皮带上料，烧结矿分级入炉，环形出铁场，全自动液压泥炮、直进开口机与揭盖机，一代环保型INBA炉渣粒化系统等。6 号高炉的顺利开炉投产，使武钢年产铁能力达1 000 万t左右，焦比、煤比、风温、工序能耗、高炉利用系数、全员劳动生产率均居国内同行业前茅，为武钢整体规模效益的实现提供了保障。 二、上料及炉顶系统 矿槽和焦槽分列布置，合格炉料经过集中转运站，通过主皮带运至高炉炉顶。主皮带宽1800mm，长397m，由4台电机驱动。为了改善原燃料质量，在烧结矿槽和焦炭槽下均设有振动筛，分别筛去小于的烧结矿粉和小于的碎焦。为了保护皮带不被撕裂，在供矿皮带和供焦皮带上均设有除铁装置为了改善环保，供料系统设有除尘设施。 为了提高炉顶压力，灵活布料，控制煤气流，保护内衬，降低能耗和提高产量，设计选用PW型无料钟炉顶。炉顶设有2个并列布置的料罐，上、下密封阀和料流调节阀液压驱动，
采用比例阀控制料流。传动齿轮箱采用水冷氮气密封。布料溜槽长4000mm，旋转速度8r/min，倾动速度1.6°/s，溜槽工作倾角2~53°。布料可自动控制进行环形、螺旋布料，也可远距离手动进行环形、扇形及定点布料。料罐采用一次均压，使用半净煤气。炉顶还采用了红外线摄像仪和台电动探尺来监测料面温度、料线高度, 以控制上料和布料。 采用的新技术： ⑴小焦回收 槽下筛下的碎焦( < 30 mm) 经碎焦皮带运往碎焦筛分间过筛分级，合格的小焦( 10~30 mm) 装入焦丁称量漏斗，再由焦丁皮带转运至供矿皮带上，与大粒度烧结矿混装入炉, 实现小焦回收，节能降耗。粉焦( < 10 mm) 贮存在粉焦仓，定期装火车外运。应用焦丁回收技术，炉内料柱得到疏松，透气性改，产量提高，焦比降低，是节焦降低能耗的有效措施。⑵烧结矿分级入炉 烧结矿采用分级入炉技术，改善了大粒度烧结矿层的透气性，有效控制了装料过程中的粒度偏析，扩大了烧结矿的合格粒度范围，提高了熟料率，降低了全厂能耗。 烧结矿采用分级入炉技术，还可利用小粒度烧结矿气流阻力大的特点，来控制高炉内的煤气流分布。将小粒度烧结矿布到高炉边缘区域，可控制边缘煤气流、调节炉况、充分利用煤气化学能、保护炉衬及炉体冷却设备，不仅节省能耗，同时有利于高炉长寿。 6 号高炉在矿槽前设置筛分，通过大型烧结矿分级筛将烧结矿分为0~ 3mm、3~ 12mm 和12~ 50mm 三级，0~ 3mm 的烧结粉矿用返矿胶带机运至烧结厂，3~ 12mm 和12~ 50mm 分别用胶带机运至相应矿槽装槽待用。 ⑶不断改进的无料钟炉顶 5 号高炉是国内引进的第一座并罐无料钟炉顶，至今已运行近13 年了，主体设备运行良好。基于武钢本身操作制度和节省高炉备品备件等方面考虑， 6 号高炉仍然采用并罐无料钟炉顶，齿轮箱、料流调节阀和下密封阀等关键设备为引进，另外在几个方面作了改进：①5号高炉并罐的上部采用移动小车将炉料加入两个料罐中，6 号高炉将移动小车改为翻板阀，这样翻板阀上下为固定全密封结构，不仅扬尘少，而且抽尘效果更好； ②在均压放散煤气管道上消音器前设置了旋风除尘器，不仅降低了放散煤气的粉尘量，也降低了放散煤气对消音器的磨损，回收的粉尘进入料罐； ③齿轮箱为新一代重型齿轮箱，局部进行了改进和完善，使用寿命为一代高炉寿命； ④关键部位的衬板均为陶瓷衬板，更加耐磨,使用寿命更长； ⑤平台布置进行了完善，增加了检修设施，设备检修更加方。 三、热风炉系统 武钢6号高炉的热风系统为3座改进型高温内燃式热风炉，预留第四座热风炉的位置。正常生产中采用“两烧一送”的工作制度。
1、概述 1.1现状 高炉喷煤是冶金企业节焦降耗行之有效的重要途径。我厂目前有750m3高炉两座，120m3高炉四座，均已有喷煤设施。750m3高炉目前平均喷煤量160㎏/t铁，120m3高炉平均喷煤量70㎏/t铁。喷煤车间现有ZGM95型中速磨煤机一台，制粉铭牌出力为36t/h，刚好满足上述高炉喷煤。 2#750m3高炉易地大修投产后，一台ZGM95型中速磨煤机的生产能力已不能满足所有高炉的喷煤要求，须新上制粉设备。喷吹系统也不能满足新高炉的喷煤需要。同时，煤场实际贮煤量只有3640t，当喷吹量都为最大时，煤场贮煤量只能满足2.8 d生产，若都按目前正常喷吹量，则煤场贮煤量能满足3.5 d生产。显然煤场太小，需要扩建。烟气炉的能力也需进一步加大。 1.2设计依据 莱芜钢铁股份有限公司规划部[2001]96号文《关于下达2#750m3高炉大修设计任务计划的通知》。 1.3设计原则 （1）优化设计，做到先进、适用、经济、顺行、高效。 （2）设计中做到总体考虑，合理布局，兼顾将来的进一步发展；尽量不影响现有设施的生产；尽量减少占地、拆迁和工程量。 （3）按照喷吹烟煤设计，制粉系统设气氛保护。 （4）制粉系统采用短流程，用高浓度布袋收粉器作为一级收粉设备，不设旋风收粉器。为减少危险点，布袋与煤粉仓之间不设螺旋输 送机。 （5）喷吹采用浓相输送技术。 （6）考虑检修、备品备件方便，制粉采用ZGM95型中速磨煤机。
（6）严格执行国家有关环保、安全、工业卫生和消防等规定。 1.4设计范围 本工程设计范围包括：原煤场扩建及贮运，烟气系统，制粉系统，喷吹系统。 1.5主要经济技术指标 1.6设计特点及采用的新技术 ⑴按照喷吹烟煤设计，系统设惰性气体保护措施。 ⑵制粉采用以中速磨煤机为核心的短流程工艺，用一级高浓度袋式煤粉收集器收粉。 ⑶节能，每吨煤粉耗电28度。 ⑷煤场的煤仓及圆盘给料机可以适应喷吹烟煤、无烟煤、混合煤各煤种的
学校代码：10128 学号：201120411032 课程设计说明书 题目：年产炼钢生铁550万吨的高 炉车间的高炉炉体设计 学生姓名：王卫卫 学院：材料科学与工程 班级：冶金11— 2 指导教师：代书华 2014 年12 月29 日
内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称： 冶金工程课程设计 学院： 材料科学与工程 班级： 冶金11-2 学生姓名： 王卫卫 学号： 201120411032 指导教师： 代书华 一、题目 年产铁水量 550万吨的高炉炉体设计 二、目的与意义 1. 通过课程设计，巩固、加深和扩大在冶金工程专业课程及相关课程教育中所学到的知识， 训练学生综合运用这些知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2. 学习冶金炉设计的一般方法，了解和掌握常用冶金设备或简单冶金设备的设计方法、设计 步骤，为今后从事相关的专业课程设计、毕业设计及实际的工程设计打好必要的基础。 3. 使学生在计算、制图、运用设计资料，熟练有关国家标准、规范、使用经验数据、进行经 验估算等方面受全面的基础训练。 三、要求 （包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 3 1、设计年产炼钢生铁 550 万吨的高炉车间的高炉炉型， 高炉 2 座，高炉工作日 347d ，冶炼强度 I=0.9～1.2t/(m ·d)， 高炉有效利用系数 η=2.0t/(m 3·d)，燃烧强度 i=1.1t/m 3·d 2、高炉炉容校核误差＜ 1% 3、完成高炉的纵向剖面图、俯视图、风口布置图和风口结构剖面图，要求完成图纸二张。 4、图纸要求整洁、干净，图形线条准确，清晰 四、工作内容、进度安排 课程设计可分为以下几个阶段进行。 2014.12.22 — 2014.12.28 查阅相关资料。 2014.12.29 — 2015.1.11 计算、画图、设计说明书的完成。 2015.1.12 — 2015.1.16 图纸，设计说明书的完善。 五、主要参考文献 [1] 郝素菊等编 . 高炉炼铁设计原理 . 北京：冶金工业出版社， 1992. [2] 周传典等编 . 高炉炼铁生产技术手册 . 北京：冶金工业出版社， 2002. [3] 朱苗勇主编 . 现代冶金学 . 北京：冶金工业出版社， 2005. [4] 刘麟瑞等编 . 冶金炉料手册 ( 第 2 版). 北京：冶金工业出版社， 2005. 审核意见 系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间 年 月 日 指导教师签字： _______________
三宝2号高炉炉体系统的设计 董训祥 (中冶南方工程技术有限公司，武汉430223) 摘要三宝钢铁2#高炉充分采用了国内外一系列先进、成熟、实用的技术，设计了合理的炉型和内衬结构；采用了砖壁合一、薄壁内衬新技术、全冷却壁形式；采用了投资省、成本低、效率高的联合软水密闭循环冷却系统；根据原料条件在炉底设置了功能可靠的排铅槽；建立功能齐全的炉体检测自动控制系统。 关键词高炉炉体；长寿；联合软水；设计 福建三宝钢铁股份有限公司200万吨钢铁项目一次规划2座1080m3高炉，每座1080m3高炉年产铁水105万吨，分期设计，分期建设。本次一期2#高炉的设计以“先进、实用、可靠、成熟、环保”为原则，结合国内外先进、可靠的成熟技术，做到高产、稳产、低耗、长寿四个方面的统一。 1主要技术特点 三宝钢铁2#高炉炉体系统的设计充分利用了国内外同行的先进技术和成熟工艺，并结合三宝钢铁的实际情况进行设计，确保高炉稳定向炼钢输送铁水、提供产品市场竞争力的同时，延长高炉寿命。三宝钢铁2#高炉设计寿命≥12年，主要技术特点如下： (1)采用适当矮胖、适宜强化冶炼的操作炉型，有利于实现稳定、顺行和高产； (2)砖壁合一、薄内衬全冷却壁结构，大型高炉的主流技术方案； (3)铸铁冷却壁、铸钢冷却壁、铜冷却壁分区使用，确保高炉配置合理、可靠、经济； (4)高炉冷却系统采用联合全软水密闭循环系统，该系统配置合理优化、冷却强度高、冷却系数大、补充水量少、投资省、运行成本低、各种功能完善，布置简单、检修维护方便。 (5)根据三宝钢铁的原料条件设置了排铅槽，对于提高高炉一代炉龄、改善炉前工作环境、强化高炉冶炼、增创经济效益等具有重大意义。 (6)完善的内衬、冷却壁、软水系统的检测、监测、控制系统； 2 高炉内型 合理的高炉内型既能保证炉料顺行，又能使煤气的热能和化学能充分利用，可使高炉获得高产、稳产、低耗、长寿的效果。现代高炉内型的设计特点主要表现在大炉缸、多风口、适当矮胖、减小炉身及炉腹角、加深死铁层等方面，其目的是为了改善料柱透气性、改善煤
共和国长子武汉钢铁公司一号高炉提前出第一炉铁水 screen.width*0.7) this.width=screen.width*0.7;" onmousewheel="return imgzoom(this);" border=0 alt=按此在新窗口浏览图片 src="https://www.doczj.com/doc/1512081830.html,/DownloadImg/2011/03/1509/1 0001556_13.jpg" onload="if(this.width>screen.width*0.7) this.width=screen.width*0.7;">苏联援建的武汉钢铁公司是新中国成立后建设的第一个新型钢铁联合企业。1955年10月正式破土动工。1958年9月13日15时25分，武钢炼铁厂第一号高炉提前炼出第一炉铁水。screen.width*0.7) this.width=screen.width*0.7;" onmousewheel="return imgzoom(this);" border=0 alt=按此在新窗口浏览图片 src="https://www.doczj.com/doc/1512081830.html,/DownloadImg/2011/03/1509/1 0001556_14.jpg" width=655 onload="if(this.width>screen.width*0.7) this.width=screen.width*0.7;"> 日产二千吨的世界第一流高炉飞速赶上钢铁前线 武钢一号高炉提前为祖国效劳近百位苏联专家热情帮助十八省市二百多工厂倾力支援据新华社武汉13日电武汉钢铁公司一号高炉13日下午三点二十五分钟炼出第一次铁水。原订10月1日出铁的跃进计划，又提前十八