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4号高炉升级改造工程方案一、引言高炉是炼铁工艺中的重要设备，它的稳定运行直接关系到整个炼铁生产的效率和质量。
随着科技的不断发展和炼铁工艺的不断改进，高炉在使用过程中也需要进行一定的升级改造，以满足企业对生产效率和产品质量提升的需求。
本文针对某企业4号高炉进行了全面的调研和分析，提出了一套完善的升级改造方案，以期提高高炉的生产效率和产品质量，降低生产成本，增强企业的竞争力。
二、升级改造方案内容1. 炉缸加固炉缸是高炉的重要部件，承受着高炉本体和矿石的重压，直接关系到高炉的稳定运行和安全。
针对4号高炉炉缸的现状，我们首先提出了炉缸加固的方案。
具体措施包括对现有炉缸的结构进行加固加固，增加炉壁的耐磨性和承载能力，以确保高炉的稳定运行。
2. 充料系统优化高炉的充料系统直接关系到高炉的炉内矿石均匀性和燃料的燃烧效率。
由于4号高炉原来的充料系统存在一些问题，我们建议对充料系统进行优化改造，包括对配料比例进行调整，优化矿石混合方式，提高燃料的燃烧效率，增加高炉的产能。
3. 鼓风系统优化鼓风系统是高炉的关键部件，它直接影响高炉内矿石的还原和燃料的燃烧过程。
我们建议对4号高炉的鼓风系统进行优化改造，包括对风口的设计进行改进，提高鼓风系统的能效，减少能源消耗，降低生产成本。
4. 燃烧系统改造燃烧系统是高炉的核心部件，它直接关系到高炉的燃烧效率和热量利用率。
我们建议对4号高炉的燃烧系统进行改造，包括优化燃料的燃烧方式，提高燃烧效率，减少燃料消耗，减少排放，降低对环境的影响。
5. 自动化控制系统升级现代高炉的运行需要精确的控制和监测，以确保高炉的安全运行和产品质量。
我们建议对4号高炉的自动化控制系统进行升级，包括更新控制系统硬件设备和软件程序，增强对高炉运行状态的监测和控制能力，提高生产效率和产品质量。
6. 烟气处理系统改进高炉生产过程中会产生大量烟气，其含有高浓度的有害气体和颗粒物，对环境造成严重的污染。
我们建议对4号高炉的烟气处理系统进行改进，增加高效的除尘设备，加强烟气处理，减少对环境的影响。
宝钢4号高炉长期低耗生产实践宝钢股份炼铁厂王俊2019-11-07交流主要内容宝钢4号高炉简介1宝钢4号高炉低耗生产实绩2宝钢4号高炉低耗生产管理3体会及生产技术总结4宝钢4号高炉设计炉容为4747m3；2014年9月1日停炉更换炉缸，炉体喷涂造衬；72天后于2014年11月12日点火开炉。
◆四高炉投产后，长期保持顺行：年崩滑料最多3次、无管道（2018年1次冒尖）、无悬料、无大炉况波动，截止到今年10月底，累计顺行1824天。
◆投产5年来：日均产量11000t/d ，平均利用系数超过2.25t/m 3.d ，总焦比309kg/t ，燃料比484kg/t ，工序能耗365kgce/t 。
利用系数总焦比煤比燃料比烧结比球团比工序能耗2015年 2.20297.7184.7482.467.4618.3364.22016年 2.24302.8180.8483.668.6611.1363.92017年 2.22314.8165.1479.955～5728362.72018年 2.28324.9164.4489.355～5728～32367.72019年2.30308.0180.0488783.4364.9崩料滑料管道悬料炉况大波动2015年010002016年010002017年120002018年111002019年01块矿比最高27%投产前两年：◆2015年12月～2017年3月，块矿比例稳定在20%以上，其中块矿比最高至27%。
◆炉况稳定顺行，风压平稳，月均σ≤30。
平均总焦比303.8kg/t，燃料比483.8kg/t，工序能耗364.1kece/t。
球团比最高32%球团粉率高块矿粒级小“二对四”期间（烧结机环保改造，二座烧结机对四座高炉）：◆2017年4月-2018年11月烧结比由72%±下降至55%～57%±，球团最高比例达32%。
（球团粉率高，膨胀指数24～34%,块矿粒级小）◆压差190～205kPa±，综合炉况稳定、风口安全，煤比由182kg/t±降低至162kg/t±，燃料比稳定在484kg/t±，重点将利用系数由2.225提升至2.238t/m3·d，工序能耗由364kgce/t微升至366kgce/t，仍保持相对低耗高产。
高炉中的冷却壁技术和维护随着钢铁工业的不断发展，高炉的冶炼能力也在不断提高。
高炉冷却壁是保证高炉正常运行和生产的重要设备，其质量直接关系到高炉冶炼过程和经济效益。
因此，高炉中的冷却壁技术和维护显得尤为重要。
一、高炉冷却壁的种类高炉冷却壁按材料可分为铸铁板冷却壁和铜板冷却壁。
铸铁板冷却壁是一种传统的冷却壁材料，其主要优点是成本低、使用寿命长；缺点是散热性能不好。
铜板冷却壁具有散热性能好、结构简单、维护方便等优点，成本相对较高。
铜板冷却壁从中空铜板和碳素化合物片层堆积铜板两方面逐渐发展。
二、高炉冷却壁的设计和施工高炉冷却壁的设计和施工是确保冷却壁正常运行的必要条件。
其主要任务是使冷却壁与高温炉料正常接触、达到冷却效果。
在设计中，要根据高炉规定的生产能力、炉缸径、炉缸壁厚度等参数，综合考虑炉缸结构形式、炉壳后侧结构、炉壳的过热程度和炉壳与冷却壁之间的间隙等因素。
在施工中，应注意冷却壁温度、热应力、膨胀等因素。
在铸铁板冷却壁的安装中,需要保证板式活振动卡进螺杆后,牢固不松动。
铜板冷却壁的安装要注意板子的厚度，不能超过规定范围，不得出现裂纹和变形。
三、高炉冷却壁的维护为了保证高炉冷却壁的正常运行，需要进行定期维护工作。
高炉冷却壁的定期维护包括日常检查、防止渗漏、补救维修等。
具体包括：1.日常检查：对高炉冷却壁内的冷却水、冷却水量和温度进行检查，以发现问题解决问题。
2.防止渗漏：定期检查铜板冷却壁的密封性，及时发现并修复问题；设计时应注意冷却水管的接头，保证不渗漏。
3.补救维修：冷却壁表面的耐火材料受到侵蚀或者受到冲击等动力作用会引起表面破损，导致外渗，此时需要用耐火材料堵漏，尽快修复，避免影响正常生产。
四、高炉冷却壁技术的发展高炉冷却壁技术的发展主要集中在两个方面：增强冷却壁散热能力和提高其使用寿命。
目前已有多种技术被应用于高炉中，如内部/外部增强冷却、强制通液、二级冷却、高温陶瓷材料等，并形成一定的规模。
高炉合理操作炉型“喷涂修补术”刘国友温太阳高炉冶炼过程中保持合理的操作炉型是实现其长寿高效生产的关键，但是，随着高炉冶炼强度的提高，炉内衬体被不断冲刷、侵蚀，破坏了高炉合理的操作炉型，影响了高炉炉内煤气分布。
而炉内喷涂造衬技术的应用，可以喷涂形成合理的近似操作炉型内型，改善煤气分布，提升高炉技术经济指标。
实践证明，高炉炉内喷涂造衬技术在首钢的成功应用和推广，为首钢高炉炼铁技术进步提供了良好的外围条件。
而喷涂技术的成功应用，必须考虑好喷涂衬体厚度，施工组织控制好炉型规整，降低喷涂反弹率。
检修周期末高炉生产状况检修周期炉墙侵蚀现状。
高炉在一个检修周期内，往往每隔2个~3个月要进行一次例修，强化生产设备。
通过炉内料面深料线可以观察到炉墙耐火衬体，尤其是钢瓦下沿和炉身中上部。
结合炉体冷却壁运行或破损状况对比分析，可大致评估高炉炉墙侵蚀状况。
近些年来，随着冶炼技术进步和炉内喷涂造衬技术应用日趋成熟，检修周期喷涂后3个～4个月，基本不出现明显侵蚀；8个～10个月后，耐火衬体开始出现局部剥落；12个月以上，炉墙出现明显的坑凹、不均现象。
不同冶炼特点的高炉，个别甚至能监测到冷却壁水温差上升和冷却壁破损现象发生。
检修周期末高炉炉况。
高炉炉内耐火衬体在上升高温煤气流、下降原燃料的磨损、渣铁侵蚀和局部不均匀边缘煤气流的热冲击作用下，是一个逐渐减薄、剥落的过程。
失去（或局部失去）耐火衬体的高炉内型不规整，破坏了高炉形成的合理的操作炉型，影响高炉煤气流的分布。
检修周期末，耐火衬体的侵蚀不均匀甚至缺失等状况，一定程度影响了高炉顺行。
高炉炉内煤气流分布不均匀，炉况表现为压量关系偏紧，料尺工作均匀性下降，慢风率提高，顺行状况一般，生产只能退负荷适应。
炉内干法喷涂造衬为高炉延寿高炉炉内喷涂造衬技术主要是针对风口带到钢瓦下沿本体区域的炉墙进行修补、维护的长寿技术，需要高炉降料面至风口带。
应用炉内喷涂造衬技术，应先了解高炉工况特点，针对各部位选择适宜的耐火材料品种。
攀钢四号高炉冷却壁改造及操作炉型维护生产实践
黄云
（攀枝花钢钒公司炼铁厂）
摘要：介绍了攀钢四号高炉冷却壁损坏情况及原因，重点阐述了针对原有冷却壁设计缺陷，在年修期间进行的改造，及改造后通过调整高炉操作制度，加强对冷却壁维护的技术措施。
关键词：高炉冷却壁炉型维护
1 引言
高炉各部位的冶炼进程不同，所处的工作环境也各异，因而炉衬被侵蚀破坏的因素与程度也不同。
攀钢冶炼钒钛矿，软熔带位置较普通矿低，炉腹受高温、化学、压力及动力因素（如冲刷、摩擦、渗入）的损坏作用更强，是直接或迅速造成炉衬损坏的主要原因。
因此，高炉炉腹各段冷却壁的设计、维护是高炉需要大修或中修的主要依据，合理的炉衬冷却系统设计，是高炉长寿的关键。
攀钢四号高炉2004年大修以来，由于冷却壁大量破损，向炉内漏水严重，导致炉墙渣皮不稳，炉况波动大，同时，炉皮存在烧穿隐患，2005年12月，五段20#冷却壁烧穿，同时六段19#、20#下部烧坏，导致高炉休风39小时21分钟；2009年4月、7月，五段、六段烧穿分别导致高炉休风18.9小时、11.77小时。
至2009年3月以后，5段冷却壁36块全部破损，6、8、9段冷却壁破损也相当严重，2009年11月冷却壁破损情况统计如表1所示，严重影响了高炉指标优化，2004～2009年高炉平均利用系数仅2.259t/(m3.d)。
表1 2009年11月冷却壁破损情况统计
2
4号高炉炉衬冷却系统出现严重破损的主要原因，是5段冷却壁设计不合理。
5段冷却壁处于高炉风口上方，炉缸光面冷却壁与铜冷却壁相衔接处（见图1），其设计上存在如下缺陷：
图1 五段冷却壁位置
⑴五段冷却壁外环管上部有一305.6mm高度区域的弱冷区（无水管区），见图2。
该区成为五段冷却壁的冷却盲区。
在高温煤气流及熔融渣铁冲刷下，该区域极易被烧穿。
图2 五段冷却壁水管分布图
⑵五段冷却壁与六段衔接处存在突台（图1中标示），（五段内环水冷管伸向炉内），从高炉炉型调查研究资料来看，此部位正是高炉侵蚀严重区域，在高温渣铁冲刷下，此处冷却水管很易破损。
⑶五段冷却壁处于高炉炉腹中下部、软熔滴落区域，长期受高温渣铁及煤气流冲刷，其冷却材质选用铸铁板，QT400-20材质，（一般炉腹采用铜冷却壁），传热效果差，冷却强度不能保证。
3 改造措施
2009年8月针对四高炉出现的三次烧穿事故及炉况失常事故，对四高炉五段冷却壁设计进行了认真分析，根据五段冷却壁在高炉中所处位置的传热特点（处于风口上方，1800～2200℃的高温区，热流负荷大）及传质特点（熔融渣铁在此处大量生成、滴落，长期受上升煤气流冲刷），2009年12月利用年修机会，对五段冷却壁结构、材质进行了相应改造。
改造后冷却壁结构见图3
⑴采用薄壁型与铜冷却壁材质相结合。
原冷却壁壁体厚度为258mm，改造后冷却壁壁体厚度为151mm，对冷却壁与炉皮之间空出部分，采用如图3中1处标示的支撑结构取代原设计（原设计为梯形厚壁体），不断增加了传热效果，还在一定程度上保护了炉皮。
同时冷却壁壁体材质由QT400-20铸铁板改为Tu2铜冷却壁。
二者相结合，传热效果更显著，当炉内气流扰动导致炉墙砖衬或渣皮脱落后，初生炉渣流经过时会立刻遇冷，新的渣皮再次形成，有利于炉墙渣皮稳定、保护炉墙。
⑵炉型合理化。
为减少高温渣铁对五段冷却壁侵蚀、磨损，设计消除了五段冷却壁与六段冷却壁之间产生的突台，（见图3中，2处所标示），使五段在镶砖后和六段冷却壁基本处于同一直线，高炉操作炉型更合理（图中虚线为镶砖后冷却壁外形尺寸）。
⑶消除冷却盲区。
由于冷却壁壁体上下厚度一致，内部冷却水管排列更灵活，在冷却水管分布设计上，如图2所示，原壁体上端与六段冷却壁交接处存在305.6mm的冷却盲区，改造后冷却水管距离壁体边缘仅73.7mm，如图3中3处所标示。
改造后的设计消除了冷却盲区，解决了烧穿的根本原因所在。
4 冷却壁维护
2010年1月开炉以后，为避免冷却壁再次出现破损，高炉操作以开放中心、抑制边缘为主导，采取了一系列上下部调剂措施，加强了操作炉型的维护，同时高炉各项指标都得到进一步优化。
4.1 提高冷却水压
2010年开炉后，一～六段各段冷却水压均有所提高，以加大冷却强度、保护炉墙，调整前后冷却水压，见表2。
表2 各段的水压控制
一段二段三段四段五段六段改造前0.23 0.23 0.2 0.45 0.2 0.22 改造后0.31 0.31 0.3 0.4 0.22 0.22
4.2 调整料制
为防止中心气流过强导致冷却壁热负荷增加，2010年开炉后，高炉逐步将矿石平台角度由原来的2°，拉宽到3°，矿石外角逐步扩大到37°，圈数由以往的3-3-4，改为4-4-2，边缘负荷逐步加重，调整前后料制对比见表3。
表3 2009～2010年以来高炉使用的典型料制
增强，边缘气流得到有效抑制。
a 调整前（2009年4月）
b 调整后（2010年6月）
图4 四高炉十字测温情况
4.3 增大矿石批重
采用大批重稳定煤气流，防止气流不稳定导致炉墙渣皮脱落。
从2010年1月开炉后，随着炉缸活跃度增加，高炉逐步加大矿石批重，目前矿石批重由停炉前的24t，提高到26.5t。
4.4 造渣制度调整
适当提高炉渣碱度保护炉墙渣皮，2009年～2010年，高炉炉渣碱度情况见图5，2010年以来，逐步将炉渣碱度由1.10提高到1.11～1.14左右，防止低碱度渣加剧炉墙侵蚀，有利于维护长期稳定的操作炉型。
图5 2009、2010年高炉炉渣碱度情况
4.5 炉前措施
为了避免渣铁不净导致炉缸、炉腹冷却壁热负荷增加，减少冷却壁烧坏、破损率，对炉前采取了相应的调控措施：要求炉前及时出尽渣铁、多放上渣。
2009年～2010
年高炉上下渣比见图6。
图6 高炉上下渣比对照
5 生产实施效果
此次年修对冷却壁的改造，2010年开炉以后，由于高炉各段冷却水压力有所提高，高炉冷却水温差较以往明显降低，保证了炉皮安全生产，解决了影响高炉强化冶炼的根源，
改变了以往由于冷却壁漏水，而必须靠发展边缘来防止炉墙粘结的局面，进而采取了一系列积极措施，高炉指标优化取得了明显成效。
其中2010年2月～6月连续5个月，高炉利用系数平均达到 2.586t/(m3.d),创下投产以来较高水平，单月利用系数最高达到2.654t/(m3.d)。
焦比由484kg/t,降低到456kg/t,综合冶炼强度提高到1.463 t/(m3.d)，高炉铁损降低到5.47%。
具体指标对比见表4，5个月直接创效738.04万元，预计年经济效益为1721万元。
表4 高炉指标对比
时间利用系数入炉焦比煤比综合冶炼强度高炉铁损t/m3.d kg/t kg/t t/m3.d %
2004～2009年 2.259 484 113 1.312 7.09
2010年2～6月 2.586 456 126.2 1.463 5.47
6 结语
⑴高炉合理的冷却壁设计是一代炉龄长寿的关键，四高炉五段冷却壁开炉后不久，便大量损坏，影响了高炉强化冶炼、指标优化，同时增加了炉皮烧穿隐患。
⑵五段冷却壁大量损坏的原因是：①冷却水管设计上存在冷却盲区；②与六段冷却壁衔接处存在突台，受渣铁冲刷、侵蚀影响加剧；③选用铸铁冷却材质，导热效果差。
⑶2009年利用高炉年修机会，对五段冷却壁进行改造，由原厚壁铸铁冷却壁，改为薄壁型镶砖冷却壁，设计上消除了冷却盲区、操作炉型更加合理。
⑷2010年开炉后，在操作制度上加强对炉型维护，普遍提高各段冷却壁水压，采用抑制边缘、发展中心料制，增大矿石批重，调整造渣制度，炉前及时出尽渣铁等一系列措施。
⑸设备和操作上的改进，使四高炉消除了长期存在的隐患，高炉各项指标获得明显突破，高炉利用系数提高到2.654 t/(m3.d),经济效益、社会效益可观。
