《炼铁工艺》word版.doc

2炼铁工艺高炉主工艺系统包括：槽下供料系统、上料系统、炉顶系统、粗煤气系统、炉体系统、出铁场系统、渣处理系统、热风炉系统和煤粉制备喷吹系统。高炉主工艺辅助系统含：炉前脱硅设施，但不包括碾泥机、铸铁机和修罐库。现就高炉主工艺系统和辅助系统说明如下：2.1 槽下供料系统2.1.1工艺简述高炉的矿石、焦槽采用并列双排集中布置，每排13个槽，共26个槽。其中焦槽6个，烧结矿槽8个，球团矿槽4个，块矿槽2个、杂矿槽2个，碎焦槽2个、返矿槽2个。所有矿石、焦炭均在槽下分散筛分和分散称量。本工程采用焦丁回收工艺和35mm小矿回收工艺。矿石、焦炭在槽下由给料机给料，筛分后在各自称量斗称量，按程序依次卸到槽下供料皮带，再由上料主皮带运到炉顶装料入炉。筛下的碎焦和返矿经皮带运至返矿槽和碎焦槽。碎焦在槽下筛分，回收大于10mm焦丁装入焦丁称量斗，按程序卸入供料皮带与矿石混装入炉；返矿在槽下筛分后，回收35mm小矿装入小矿称量斗，根据需要装料入炉。小于10mm的粉焦由汽车运回烧结厂，小于3mm的粉矿由皮带运回烧结厂。槽下供料皮带设计双传动装置，两套驱动装置一用一备，确保高炉连续、稳定生产。供料皮带的头部设有除铁装置，可在皮带运料时将混在物料中的钢铁杂物吸除，保护设备和皮带。2.1.2 炉料批重和上料批数焦批重2329t，矿批重128162t，正常生产需要上料批数：4.86批/h。2.1.3焦、矿槽的贮存能力焦、矿槽的贮存能力根据高炉平均日产生铁量11520吨计算。入炉品位59%，矿比1.62，炉料结构：高碱度烧结矿80%+球团15%+块矿5%。槽下筛下量：烧结矿12%，球团5%，块矿3%，焦炭10%。焦、矿槽贮存时间表序号名 称数 量（个）单槽有效容积（m3）总有效容积（m3）物料堆比重 (t/m3)贮存时间 （h）1焦炭槽652031200.5102烧结矿槽855044001.75113球团矿槽437014802.1254块矿槽23106202.3355杂矿槽23106201.656碎焦槽21503000.559.77返矿槽22665321.810.32.1.4槽下系统主要工艺设备选型槽下供料系统包括烧结矿、球团、块矿、杂矿、焦炭、焦丁、返矿的筛分、称量、运输等设备，各工艺设备均按程序自动运转。 主要设备规格表 序号设 备 名 称数量（台）规 格备 注1烧结给料机1600X17008Q=600t/h处理量2球团块杂矿给料机1400X17008Q=400t/h处理量3焦炭给料机1500X17006Q=150t/h处理量4碎焦1400X17002Q=100t/h处理量5小矿给料机1400X17002Q=400t/h处理量6烧结立式环保筛8Q=600t/h处理量7球团块杂矿立式环保筛8Q=400t/h处理量8焦炭立式环保筛6Q=150t/h处理量 9碎焦筛立式环保筛2Q=100t/h处理量10小矿筛立式环保筛2Q=400t/h处理量11焦炭称量斗329m3有效容积 12烧结矿石称量斗 425m3有效容积 13块杂矿称量斗412m3有效容积 14小矿、焦丁称量斗215m3有效容积15矿石、焦炭称量斗扇形闸门121000X1000mm液压驱动16焦丁称量斗液压扇形闸门1400X400mm液压驱动17供料皮带除铁装置 1RCDD-2018供料皮带12000mm，2m/s带宽，带速19碎焦皮带6800mm，1.6m/s带宽，带速20返矿皮带7800mm，1.6m/s带宽，带速2.1.5 设备供料能力a) 供料量高炉入炉焦比0.29t/t，矿比1.62t/t，杂矿（石灰石，白云石，锰矿等）消耗量为20kg/t左右。当高炉日产生铁11520t时的供料量见下表： 每天需要的供料量 原燃料名称供料量（入槽量）t/d焦炭3712烧结矿16966球团矿2947块矿962杂矿230b) 配料能力 槽下配料系统能力名 称单 位最小正常最大备 注焦炭批重t/批232629焦比290kg矿石批重t/批128.5145162矿比 1.62小时需要批数批65.44.811520t/d上料间隔时间s600667750槽下供料周期s340360380CO设备作业率%5754512.1.6 槽下检修设施矿、焦槽设有10t及2t电葫芦，供检修维护吊运设备用。2.1.7 环保设施槽下供料系统采取了完善的环保措施，改善槽下操作环境，在所有炉料跌落、转运处及皮带头尾部，均设有抽尘设施。为确保抽尘效果， 槽下振动给料设备之间采用橡胶补偿器密闭连接。2.2 上料系统2.2.1上料系统工艺高炉上料主皮带宽B=2000，皮带运行速度2m/s，提升高度77m（头尾轮顶面高差），皮带倾角11，水平投影长度410m，瞬时运矿4260t/h，瞬时运焦1160t/h。为了确保安全运行，主皮带上设置A、B、C三个检测点。A点为料头与料尾间距检测点，当该批料尾越过A点时，才允许下一批料往主皮带卸料，以保证在该段时间内炉顶有关设备按指令完成动作；B点为炉顶设备动作指令点，即当料头到达B点时发出有关炉顶设备动作的指令，以作好受料的准备；C点为检测炉顶设备动作是否完成，即料头到达C点时有关炉顶设备的动作必须完成，否则主皮带自动停车，以避免装料事故的发生。主皮带由两组传动装置驱动，每组两台电机，即使某一台电机停止工作，也不影响主皮带连续运行。此外，在其中一组传动装置的轴上，连接一台慢动电机及传动装置，供主皮带调试或安装用。主皮带拉紧装置设在集中转运站与传动房之间，主皮带还设有防跑偏、防撕裂、防打滑、防堵料的报警、料位跟踪、安全拉线开关等装置。主皮带头设有压缩空气吹扫装置和收尘集灰漏斗，将灰尘收集后，定期经管道卸到地面。2.2.2 上料系统检修设施 主皮带传动房内设有12吨电动单梁桥式吊1台，用来安装或检修主皮带驱动装置。传动房的侧门可供汽车进入运输设备零部件。另外，主皮带通廊内设1吨电葫芦1台，供检修吊运皮带托滚用。2.2.3供上料系统装配料程序 当按自动配料程序选择装由焦炭、烧结矿、球团矿、块杂矿组成的矿批时，先启动槽下供料皮带机，再延时启动相应称量斗下部液压闸门，闸门依次逐个打开向供矿皮带机上供料（不允许2个或2个以上称量斗同时往供矿皮带上重叠供料）。落料完毕，依次关上各称量斗闸门，延时按程序开启相应称量斗上的振动筛、振动给料机依次对各物料根据预先设定的重量配料，当称量累计值达到设定值时，上述设备停止工作，相应各槽炉料配料完毕，等待下一次供料。槽下供料皮带机将各物料卸入上料主皮带，运至炉顶后装料入炉。通常，每批料由2个焦炭称量斗、3个烧结矿石称量斗、1个球团称量斗、1个块矿称量斗、1个杂矿称量斗、1个焦丁称量斗组成，35mm小矿建议根据炉况采取间断装料制度。2.2.4 供上料系统液压站及润滑系统槽下供料及上料系统设有一个液压站和一个干油集中润滑站。 槽下液压系统主要由主泵系统、循环系统、蓄能器站、油箱及辅件部分、阀台部分组成。 主泵系统设有两台主泵，一用一备。循环过滤系统设有循环泵（一台）、冷却器和过滤器等。蓄能器站采用活塞式蓄能器。油箱包括如下辅件：双筒回油过滤器、温度计、液位控制器等。液压系统中的所有液压元件采用进口件，关键辅件为进口或合资产品，从而保证质量。液压控制系统采用46号抗磨液压油。2.2.5供上料系统装料能力高炉的基本装料制度为CO。 供上料系统综合装料能力名 称单 位最小正常最大备 注焦炭批重t/批232629焦比290kg矿石批重t/批128.5145162矿比 1.62小时需要批数批65.44.811520t/d上料间隔时间s600667750装料周期s405420435实际装料能力与添加小矿装料制度有关装料能力批/h8.68.58.3设备作业率67.56358 供上料系统主要技术特点小结：l 矿槽、焦槽并列集中布置l 矿石分散筛分、分散称量l 焦炭分散筛分、分散称量l 35mm小矿回收l 焦丁回收工艺l 完善的液压及润滑设施l 自动无限称量补偿系统l 槽下各扬尘点密闭除尘l 皮带上料及完善的辅助设施2.3 炉顶系统2.3.1 炉顶设备无料钟炉顶具有良好的高压密封性能，灵活的布料手段，能使高炉充分利用煤气能，保持高炉顺行；同时运行可靠，易损部件少，检修方便快捷，有利于高炉实现高产、稳产、低耗和长寿。沙钢4800m3高炉采用PW新型并罐无料钟炉顶设备。新型并罐无钟炉顶与传统的并罐无钟炉顶比较，下密封阀和料流调节阀采用模块化设计，不仅减轻了设备重量，而且更易于安装和检修、维护；两个称量罐上方采用液动摆动翻板溜槽，溜槽角度可调，这样可以调整炉料在料罐内的落点，减轻料罐内衬的磨损，延长料罐的寿命。 布料溜槽传动采用加强型传动齿轮箱，齿轮箱采用工业净化水进行闭路循环冷却，用水量40m3/h（含二次循环冷却水），供水温度40。除了传统的冷却部位外，溜槽挂耳处也可冷却。改进后的倾动机构更能适应大型高炉高负荷大强度的布料需要。炉顶的其它设备中，炉顶探尺采用2台紧凑式机械探尺和1台雷达探尺。机械探尺一台测深6m，一台测深30m，由交流变频调速异步电机驱动，小巧、精确、可靠，具有自动扶正，链条补偿，料面跟踪等功能。2.3.2 炉顶工艺过程简述 炉顶正常操作时为一个罐布料（或卸料），另一个罐装料，这种工作状态在两个罐中交替出现，且往复循环，工作程序如下：A罐装料：主皮带上料过程中，当料到达B点发出信号，且摆动溜槽已处于水平位置，开A罐料罐放散阀，放散延时开上密封阀摆动溜槽摆向A罐延时向A罐装料延时开旋风卸灰阀，料满后发出信号延时摆动溜槽恢复水平位置关上密封阀，同时关料罐放散阀开均压阀向罐内均压均压完毕，关均压阀和旋风卸灰阀。A罐装料完毕。 B罐布（卸）料： B罐装完料且均压完毕，接到探尺上提发出的求料信号开下密封阀开料流调节阀到调节料流需要的开度，与此同时布料溜槽步进到位布料溜槽向炉内布料，当布料完毕，料罐发出料空信号将料流调节阀开到最大后，延时关闭关下密封阀B罐布（卸）料完毕，且布料溜槽由内向外倾角复位。 上述过程中，料罐均压先采用半净煤气，再用氮气进行二次均压，在炉顶均压管的顶部设有一个DN250事故放散阀。为减少噪音污染，放散管路上采用消音器，为了减轻煤气灰对消音器的磨损，在消音器之前的放散管路上，各增加一个小旋风除尘器。2.3.3炉顶工艺参数 炉喉直径 11000mm 炉顶压力 0.28 MPa 炉顶温度 150200 300报警 （350打水冷却 降至300停止打水） 炉顶最高允许温度 600 （每次持续不超过30分钟）一年不超过20次炉顶通风除尘风量 700m3/min2.3.4炉顶主要设备 序号设 备 名 称 数量（台） 规 格备 注1料罐295m3有效容积2摆动翻板溜槽1液压驱动3上密封阀（带蒸汽加热）2DN1100液压驱动4料流调节阀2PW1000型液压驱动5下密封阀2DN1100液压驱动6中心喉管1DN7507中心波纹管1DN12008水冷气封式重型齿轮箱1电 动9布料溜槽及溜槽更换装置1L=4800mm溜槽长度10炉顶钢圈（内径3100mm）111紧凑式机械探尺（交流变频）雷达探尺216m/30m探测深度12均压及料罐放散阀6DN500液压驱动13安全阀2DN15014二次均压阀2DN25015二次均压氮气罐128m316旋风除尘器2200017均压管顶部放散阀1DN25018阀门箱支柱1套19溜槽检修门120波纹补偿器（万向）4DN50021波纹补偿器（单向）2DN50022波纹补偿器（轴向）2DN500具体说明如下：新并罐无料钟炉顶设备组成主要有：受料斗及摆动翻板、上密封阀、料罐、料流调节阀、下密封阀、带多环波纹管的溜料斗、眼镜阀、水冷传动齿轮箱、布料溜槽及其更换装置组成。a) 受料斗及摆动翻板（1台）受料斗接受上料主皮带运来的炉料，由摆动翻板将料分别按需导入两个料罐中。受料斗不必移动，便于密闭收尘，除尘效果较好。受料斗为焊接钢结构壳体，上部与皮带机头罩固定连接，下部锥形段衬耐磨衬板。受料斗外壳支承在梁上。摆动翻板安装在受料斗下部出口处，翻板由液压缸驱动。受料斗下部出口与料罐上密封阀装料端座之间用软连接密封，以确保往料罐卸料时灰尘不外扬和称量的准确性。b) DN1100上密封阀（2台）上密封阀壳体焊在料罐上部，壳体为焊接钢结构件，密封阀板带硅橡胶密封圈，阀座密封面及阀板密封圈压板均焊硬质合金。为延长密封圈使用寿命，硬面阀座上设有蒸汽加热，以免阀座圈沾集灰尘。液压缸带动传动臂驱动阀板，传动臂与阀板连接处装有弹簧自动对中装置。c) 新型料罐（95m3）（2台）新型料罐由上部锥体、中部筒体、下部锥体三部分组成，中、下部内衬耐磨衬板，有效容积95m3。上部锥体设有检修门，可检修更换上密阀板、阀座和耐磨衬板等。料罐外壳为焊接钢结构。料罐上部设有DN500均压管接头并带法兰，料罐上部还设有检修门及人孔。料罐上部与上密封阀壳体焊接，下部与料流阀通过螺栓相连。d) DN1000新型料流调节阀装置（2台）两台新型料流调节阀并列设置，可独立检修更换，其最大特点是料流靠近高炉中心线，减小炉料的偏析。料流调节阀由油缸驱动传动臂，外壳为钢板焊接结构，内衬耐磨衬板，两料流调节阀相对的外侧设置有检修门，与下密封阀之间是软联接，以免影响称量准确性。料流调节阀传动轴外端装有编码器及接近开关，可传送阀的开度信号，便于进行料流控制。e) DN1100新型下密封阀（2台）新型下密封阀为钢板焊接结构，内衬耐磨衬板，液压缸带动传动臂驱动阀板，传动臂与阀板连接处装有弹簧自动对中装置。密封阀板带硅橡胶密封圈，阀座密封面及阀板密封圈压板均焊硬质合金。f) 带多环波纹管的溜料斗（1台）溜料斗外壳为焊接钢结构件，上有法兰与下密的阀箱相连，下有多环波纹管带法兰与眼镜阀相连。中间正面设有检查和拆卸门。耐磨材料做的对中环设在溜料斗出口处。多环波纹管的作用是补偿高炉温度影响，以及外力干扰所产生的相对位移。g) 盲板短接用盲板短接代替DN1120眼镜阀。h) 水冷传动齿轮箱（1台）水冷传动齿轮箱是无料钟炉顶的核心设备，采用PW加强型结构，由箱体、差动行星减速器、回转支承、倾动减速器等组成。旋转和倾动均为电动，旋转电机功率15/5kW，倾动电机功率10kW，布料溜槽回转速度8r/min，倾动速度1.6 /s，溜槽工作角度2 53，更换溜槽角度75。可实现多环、定点、扇形、螺旋等多种方式布料，布料灵活、合理。 水冷传动齿轮箱内设有测温装置和水位探头。齿轮箱内采用工业净化水进行闭路循环冷却，用水量约65m3/h（包括热交换及补充用水），采用高导热性材料填充水冷板，热交换快，冷却效果好，保证气密箱内温度在2060以内，最高不超过70。水冷齿轮箱采用N2密封，高炉正常生产时长期送N2量为200Nm3/h，以保证箱内压力稍高于炉顶压力，防止灰尘进入。水冷事故情况下送N2量为500Nm3/h。传动齿轮箱上部与眼镜阀法兰相连，下部与炉顶钢圈用法兰螺栓相连，中心喉管设在齿轮箱中央。i) 中心喉管（1台）DN750mm，内衬耐磨衬板。j) 布料溜槽及更换装置（1套）溜槽长度为4800 mm，推荐采用中冶南方最新开发的新型结构型式，本体为耐热铸钢，内部衬可更换的耐磨6#合金衬板，在合金衬板中镶铸圆锥形WC硬质合金块，保证寿命在能生产300万吨铁以上。溜槽更换装置采用平衡杆配重吊具，利用炉顶吊车更换溜槽。k) 炉顶钢圈（1台）炉顶钢圈为钢板焊接件，作炉体锥台与无料钟炉顶的连接件。l) DN500均压/放散/回收阀（6台）采用P.W.结构，除软硬密封，防止阀的密封面损坏和破坏密封胶圈外，还在均压/放散阀开启时，保证阀板离开气流通道，使其密封面不受气流冲刷，延长阀板寿命。阀体上设有人孔便于阀板及硅胶圈的更换。均压阀及放散阀的结构型式一样，安装时均使阀板打开方向与进气方向相反。m) DN800炉顶煤气放散阀（4台）DN800弹簧式炉顶煤气放散阀结构紧凑，工艺布置简单，安装、调试方便。其传动是由液压缸驱动的变杆长四杆机构来完成阀门的启闭要求的，变杆长杆设计成一弹簧仓的结构型式，同时弹簧仓还具有调定超压自动放散压力点的功能。阀板铰接在连杆上，铰接处设置有自动对中装置。阀板的密封面设置了氮气吹扫装置，目的是在关闭阀门时利用高压氮气将密封面吹扫干净，保护硅胶圈。硅胶圈设置在阀座上，硬密封在内侧、软密封在外侧，软密封避开了放散气流的吹刷。软密封设置了纵向和横向两种调节装置，目的是尽量使得软密封副的比压均匀，提高阀门的放散灵敏度。阀体的下部设置了蘑菇头，目的是阻挡焦炭、矿石等爆炸式喷射到炉外，同时具有改变气流方向，消减压力能，减小噪音的功能。n) 紧凑式垂直探尺装置（2台）设有紧凑式垂直探尺卷扬机2台，一台06m探尺，一台030m探尺，交流变频传动。探测料线范围一般为06m；低料线探测用30m探尺。卷筒和驱动装置装在一起形成一个很紧凑的装置。齿轮箱及卷筒外壳均用螺栓联接，卷筒被密封箱密封在中央以防煤气溢出来。齿轮箱的另一侧固定着电气驱动装置（包括带制动盘的电机、主令控制器、编码器）。每套探尺装置还装有一台手动球阀。2.3.5炉顶液压站及润滑站炉顶液压系统主要由主泵系统、循环过滤系统、蓄能器站、油箱及辅件部分、阀台部分组成。液压站和阀台设置在炉顶主平台上。主泵系统设有两台主泵，一用一备。 循环泵采用三螺杆泵，通过回路上的冷却器和过滤器，使系统能始终得到既清洁又温度适中的液压介质。 蓄能器站部分设有活塞式蓄能器及氮气瓶若干，作为系统辅助油源。通过采用活塞式蓄能器和设置压力开关对系统的工作状况进行监测。 油箱由不锈钢板焊接而成，经防锈处理。油箱上有双筒回油过滤器、温度计、液位控制器、棒式磁滤器、空气过滤器等组成。阀台部分分为上、下密封阀回路、摆动翻板回路、料流调节阀回路、眼镜阀回路、均压阀及均压放散阀回路，炉顶放散阀控制回路和均压煤气管顶部DN250放散阀控制回路也并入该系统。2.3.6炉顶检修设施炉顶设有50吨桥式吊1台，LK=10500mm，起升高度82m，可承担除料罐外其它所有炉顶设备包括溜槽的吊装、检修工作。 由于采用了PW新型并罐无钟炉顶，下密封阀、料流调节阀和齿轮箱的检修方式还需要和外方进行交流确定。为了便于检修更换传动齿轮箱，在齿轮箱上层平台的梁下设有12吨手拉葫芦4台。另外，炉顶还设有若干检修吊梁。 2.3.7炉顶布料控制a) 炉顶采用PLC控制，为基础自动化级1) 自动控制（联锁）2) 远距离手动控制（联锁）3) 机旁手动控制（非联锁），为部件检修及调试用。b) 炉顶基本装料制度： CO，即一批料分二次布完，焦批、矿批各布一次。35mm小矿可以根据炉况采取间断装料制度或每批料先与焦丁混合后再混入矿批装料入炉。c) 基本布料形式1) 采用计算机自动控制进行环形（多环、单环）布料 2)远距离手动控制方式进行环形、扇形及定点布料料流调节阀采用比例阀控制，能保证每圈布料量基本相等，正常生产时料批可延至1618圈布完，这样可达到更均匀的布料效果。d) 布料溜槽的旋转与倾动1) 布料溜槽可采用正转或反转进行布料，转速8r/min，通常为了使溜槽 磨损均匀，定期改变其旋转方向。溜槽旋转角b设6个显示点，即0，60，120，180，240，300其中正对检修门设为0点。正常溜槽布料，每批料要步进60，以期达到炉喉料面相对均衡。2) 布料溜槽的倾动：探尺探测料线范围一般为06m，分为02m，24m，46m三个区域，其中02m区为常用。每个区域设12个布料倾角控制角。正常溜槽倾动角范围从0至53，随料线不同布料倾角相应变化，三个区域共有36个倾角，倾角值可在布料调试时作适当修正。此外，溜槽还设有极限、安全、事故控制、设备润滑及溜槽检修位置共11个。 2.4 粗煤气系统2.4.1 系统设计参数 高炉正常炉顶压力为0.250.28MPa，正常煤气发生量约75.43104Nm3/h，炉顶煤气温度150250。 2.4.2系统组成及工艺粗煤气系统主要由粗煤气管道和除尘器组成，除尘器采用旋风除尘器，高炉煤气通过旋风导流板，形成旋转气流，在离心力作用出下，除尘效率比重力除尘器大大增加。旋风除尘器占地小，收尘量大，减轻了煤气净化后续除尘工艺的灰负荷，有利于减少设备维护量，有利于设备长时间稳定运行。此外，由于半净煤气含尘量低，还有利于减轻炉顶均压系统管道及设备的磨损。粗煤气管道包括：炉顶四根煤气导出管及与其连接的上升管（2300mm），合并后的两根上升管（2700mm），最后相交成一根下降管（3400mm）。粗煤气管道内衬直管段采用砌砖，弯头和三岔管等处采用喷涂。除尘器顶部封头内衬采用喷涂，上部导流区和中部旋流区采用耐磨衬板，下部灰仓采用砌粘土砖。 为承受上升管及部分下降管的重量，避免炉台锥壳和煤气导出管由于投产前后的温差产生应力损伤焊缝，在炉顶设置4个上升管底座承重及在导出管上设置2300mm组合波纹补偿器吸收温差变形，并使上升管及部分下降管的重量由框架传给高炉基础，以确保炉顶安全生产。 为了控制炉顶压力，在煤气上升管顶部设4台液压驱动的DN800炉顶煤气放散阀。当炉顶煤气压力0.3MPa时,报警并自动打开其中的一个煤气放散阀泄压，确保煤气管道系统安全。为便于检修炉顶煤气放散阀，在上升管顶部设有3t检修手动葫芦。 为了吸收应力及变形，在旋风除尘器上部采用1台DN3400mm波纹补偿器。另外，为了在检修时切断煤气，在波纹补偿器下安装1台DN3200mm 眼睛型水冷煤气切断阀。除尘器正常贮灰量按半天75t考虑，最大贮灰量按一天设计。除尘器下部排灰装置为双系列，采用4台DN300液动卸灰球阀、2台波纹补偿器及1台螺旋清灰加湿机。高炉瓦斯灰采用汽车运输。2.4.3 粗煤气系统主要设备a） DN3200液动眼镜阀液压眼镜阀采用敞开式的结构，由焊接阀体、弹簧阀板、阀板架、行走机构和清扫机构等部分组装而成。其中弹簧阀板采用圆周布置多个碟簧油缸来完成多点压紧的软密封形式，压紧点多，密封可靠。对于高温多尘的工况，采用水冷保护软密封O形圈，采用清扫滚筒清除密封面上粘结的灰尘和尘垢。b） 螺旋清灰机螺旋清灰机采用武钢炼铁厂改进型新结构，它由内外套、左右螺旋叶片、轴承座、齿轮座、驱动装置及冷却加湿配管组成。优化喷射角、喷嘴孔径和喷射距离，冷却水可调，加湿效果好。叶片直径DN580，出灰能力约为150 t/h。c） DN400放散阀此放散阀安装在旋风除尘器出口，采用新型连杆机构，重锤密封、液压缸打开。新型连杆机构取消了阀体中部的导向杆，增大了阀板的开启角度，阀板开启后避开气流地冲刷，作业更可靠。2.4.4 粗煤气系统液压站粗煤气液压系统为DN3200液压眼镜阀、DN400放散阀（除尘器出口）和除尘器下部卸灰球阀提供动力源并控制其动作。粗煤气液压系统主要由主泵系统、循环过滤系统、蓄能器站、油箱及辅件部分、阀台部分组成。主泵系统设有两台主泵，一用一备。循环过滤系统设有循环泵（一台）、冷却器和过滤器等。蓄能器站采用活塞式蓄能器。油箱包括如下辅件：双筒回油过滤器、温度计、液位控制器等。 阀台部分分为DN3200眼镜阀碟簧缸回路和油马达回路、卸灰球阀回路，以及放散阀回路。炉顶及粗煤气系统技术特点小结：l PW新型并罐无钟炉顶技术；l 轴流旋风除尘技术；l 旋转布料齿轮箱水冷氮封技术；l 一次均压系统为半净煤气；l 二次均压系统为氮气；l 煤气放散采用消音及除尘技术；l 粗煤气系统水冷煤气眼睛型切断阀；l 先进、可靠、实用的排灰技术；l 导出管组合波纹管及上升管支座装置。2.5 炉体系统2.5.1 设计理念高效、低耗和长寿是高炉炉体设计首要考虑的问题，也是生产的最终目的。高效是建立在精料、合理的炉型、可靠的设备、稳定的操作和足够的设备能力基础上的。从设计上讲，长寿和低耗是高炉本体设计更需要重点考虑的问题，高炉长寿是一个系统工程，主要影响因素有：高炉内型、冷却元件、冷却系统、高炉内衬、检测控制、炉顶布料、风口装置和操作管理，高炉长寿设计是关键，是基础。在炉体系统本身运行的低耗方面，设计上主要考虑冷却系统在保证工艺要求的前提下运行成本最低化。在高炉长寿和低耗方面，世界新技术发展很快，高炉软水密闭循环冷却技术；砖壁合一、薄壁内衬技术；铜冷却壁技术以及陶瓷杯等技术已在世界上广泛采用，取得了很好的长寿和低耗效果。本方案设计在高炉本体方面，主要设计思想就是要把国内外先进、可靠的成熟技术与实际条件相结合，做到高炉高产、稳产、低耗、长寿四个方面的统一。高炉本体由炉体框架、炉壳、冷却设备、高炉内衬、冷却系统、附属设备、检测仪表等构成。高炉炉体系统总图见附图。2.5.2 炉体框架与炉壳本方案炉壳及框架平台主要特点如下：a) 炉体采用自立式大框架结构，大框架间距由39mX22m 渐缩为22mX22m；特点是平台宽敞，有利于铁口、风口等设备的布置以及高炉检修维护，减轻炉壳负荷，避免炉役后期炉壳由于负荷过重而产生变形。b) 炉体框架设有6层炉身平台(包括炉顶主平台)和1层炉底平台,各平台之间都设有双向走梯,以确保工作人员的方便和安全。c) 在高炉下部，设置炉底封板, 增强炉壳气密性。d) 炉壳的大量开孔在炉壳制造厂进行，以确保加工精度和冷却设备的安装。2.5.3 高炉内型 合理的高炉内型是实现高产、稳产、低耗、长寿的基本条件之一。现代高炉的内型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、改善煤气分布、提高喷煤比、适当抑制边缘、吹透中心，以实现高产、长寿、低耗、顺行的目的。对于常规高炉而言，操作炉型是在高炉投产几年后的实际炉型，此时的炉型由于内衬大部分已被侵蚀，炉腰扩大，炉身及炉腹角变小，与设计炉型相差较大，对高炉的顺行、稳定、高产和煤气利用都有不利的影响。砖壁合一、薄壁内衬结构的高炉炉型在设计上就考虑了实际生产中出现的问题，设计炉型基本上就是操作炉型，一代炉役其操作炉型基本维持不变。本高炉炉型正是在此前提下，总结国内外同类容积优秀高炉的炉型尺寸，并结合沙钢集团公司具体的原燃料条件, 确定了本高炉内型尺寸，为便于比较，国外部分炉容相近的高炉内型尺寸见下表。 高炉内型尺寸表项目代号单 位数值有效容积Vum34800炉缸直径dmm14800炉腰直径Dmm16900炉喉直径d1mm11000炉缸高度h1mm5600炉腹高度h2mm3800炉腰高度h3mm2200炉身高度h4mm19000炉喉高度h5mm2200死铁层深度h0mm3000有效高度Humm32800炉腹角a743313.3”炉身角b811028.4”高径比Hu/D 1.941风口数个40铁口数个4渣口数个0风口间距1.162炉缸面积Am2172.0d1/d0.743d1/D0.651D/d1.141国内外高炉内型尺寸统计表（5000m3级）项目代号单位日本千叶6#切列波维茨5#日本鹿岛3#投产时间77.6 / 98.576.9有效容积Vum34500/515355805050有效高度Hum31.05/34.331.8炉缸直径dm14.1/1515.115.0炉腰直径Dm15.5/16.616.516.3炉喉直径d1m10.5/11.411.410.9炉缸高度h1m5.3/5.25.1炉腹高度h2m4.1/3.74.0炉腰高度h3m2.7/1.72.8炉身高度h4m17.1/16.221.216.9炉喉高度h5m1.85/2.53.0死铁层深度h0m2.0/1.5炉腹角 a801840”/791712”804612”炉身角 b814056”/83828”805522”风口数40/404040铁口数4/444高径比Hu/D2.003/2.0791.951d1/d0.745/0.760.7550.723d1/D0.677/0.6870.6910.669D/d1.10/1.1071.0931.087 国内外高炉内型尺寸统计表（5000m3级）项目代号单位日本大分1#克里沃罗格9#日本京滨1#投产时间76.1174.1289有效容积Vum3507050264906有效高度Hum32.533.531.0炉缸直径dm14.814.614.8炉腰直径Dm16.016.116.2炉喉直径d1m10.510.811炉缸高度h1m5.24.45.0炉腹高度h2m3.83.74.3炉腰高度h3m2.51.72.5炉身高度h4m18.420.717.2炉喉高度h5m2.63.02.0死铁层深度h0m2.52.5炉腹角 a81138”783228”804513”炉身角 b812958”824216”812414”风口数403640铁口数54高径比Hu/ D2.0312.0811.914d1/d0.7090.7290.743d1/D0.6560.6710.679D/d1.0811.0881.0952.5.4 冷却设备冷却设备的寿命是决定高炉寿命的最关键因素，在现代高炉普遍采用诸如优质的陶瓷杯、微孔炭砖、超微孔炭砖和热压小炭块之类的技术而使得炉底、炉缸寿命得以基本解决的情况下，冷却设备的寿命直接决定了一代高炉的寿命。因此，冷却设备型式选择是否恰当，结构是否合理是高炉能否长寿的重要前提条件。全冷却壁型式由于具有冷却面积大、冷却均匀、维持炉型好、投资省、安装方便等诸多优点而得到了广泛应用，特别是随着砖壁合一、薄壁内衬技术、新型铸铁冷却壁及铜冷却壁技术以及软水密闭循环冷却技术的应用和发展，全冷却壁的冷却型式更加广泛地应用于现代大中型高炉。铜冷却壁已应用在世界上近100座高炉上，都获得了巨大成功。在我国从武钢1号高炉首次应用后，现在已有约60座高炉采用了铜冷却壁。尽管铜冷却壁的价格较铸铁冷却壁高很多，但使用的高炉仍然越来越多，原因在于铜冷却壁有其优越的性能：a) 高导热性能 铜的导热系数是铸铁的10倍左右，铜冷却壁综合导热能力是铸铁冷却壁的4045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冷却壁热面，从而形成稳定的渣皮，稳定的渣皮无疑是冷却壁本身最好的保护层；b） 耐热震性能 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，这使冷却壁热疲劳得到抑制。根据PW公司资料表明：渣皮脱落后，壁体热面温度在9min内就能达到最高温度约170，再用11min渣皮完全形成，壁体恢复到正常温度5060，整个周期约20min，而铸铁冷却壁则需要几个小时；c) 耐高热流冲击性能 铜冷却壁具有很高的高导热性能，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 0.80.9，铜冷却壁能够承受很高的热流冲击，铜冷却壁正常承受热流强度为75.47kW/m2，短期30min内可承受最大热流强度为348.33kW/m2；d) 散热损失小 渣皮的导热系数很低，约1.2 W/m.k ，因此稳定的渣皮具有很高的热阻，使得安装铜冷却壁后，热量损失较铸铁冷却壁小。另外在高热负荷区域安装铜冷却壁后，冷却水量较铸铁冷却壁减少20%40%，这也会使得热量损失较少。综合比较上述三种方式，本设计选择全冷却壁结构型式，采用最新的砖壁合一技术，高热负荷区域采用铜冷却壁，冷却壁取消凸台。冷却壁主要特征见表。冷却壁主要特征部位冷却壁结构砖衬材质内衬厚度第14段光面低铬铸铁冷却壁，铁口周围光面铸铜冷却壁第5段光面球墨铸铁冷却壁第610段轧制四通道铜冷却壁喷涂料150mm第1112段双层水冷镶砖球墨铸铁冷却壁Si3N4-SiC砖第1315段单层水冷镶砖球墨铸铁冷却壁浸磷粘土砖第16段倒扣镶砖球墨铸铁冷却壁浸磷粘土砖炉底至炉喉共设置16段冷却壁。按照炉内纵向各区域不同的工作条件和热负荷大小，采用不同结构型式和不同材质的冷却壁，各区域冷却壁主要特征如下：a) 炉底、炉缸区冷却壁共4段, 均为光面低铬铸铁冷却壁，每段56块， 每块冷却壁水管为4进4出，竖直排列, 水管直径均为80X6。为加强铁口区域的冷却，在4个铁口区域各采用2块铸铜冷却壁，每块冷却壁水管为7进7出。铸铁冷却壁壁体厚170mm，铸铜冷却壁壁体厚120mm。b) 风口区冷却壁光面球墨铸铁冷却壁,共40块，每块冷冷却壁水管为5进5出或6进6出，水管直径均为76X6。冷却壁壁体厚400mm。c) 炉腹、炉腰及炉身下部冷却壁共5段，均采用单层水冷4通道（长圆孔38X86）铜冷却壁，每段56块。铜冷却壁壁体厚120mm。d) 炉身中上部冷却壁 共6段, 1112段, 为双层水冷镶砖铸铁冷却壁，冷却壁壁体厚345mm ；1315段为单层水冷镶砖铸铁冷却壁，冷却壁壁体厚235mm；最上面16段为倒扣式镶砖铸铁冷却壁，壁体内侧面为高炉内型，冷却壁壁体厚245mm。冷却壁材质均为球墨铸铁。竖直管直径为80X6，蛇形管直径为70X6。e) 冷却壁固定型式采用我公司特有的固定型式，15段冷却壁由于炉缸温度波动范围小，采用4点螺栓固定型式，但冷却壁水管与炉壳间设置变形补偿套管；610段铜冷却壁采用固定销固定，配有4个螺栓进行安装定位；1116段冷却壁采用特殊的固定点和滑动点、浮动点相结合的固定方式, 冷却壁水冷管与炉壳间加膨胀器, 少量水管根据需要设置变形补偿套管，从而根本解决因炉壳与冷却壁间的温差不同导致水管剪断而出现破漏的现象。2.5.5 高炉内衬高炉不同的区域，工作条件不同，选择的耐火材料也不相同。现从下往上说明如下： a) 炉底、炉缸及风口区域内衬 炉底、炉缸是高炉长寿的关键部位，越来越成为制约高炉长寿的最重要因素。因此选择合理的炉底、炉缸结构型式对整个高炉长寿具有非常重要的意义。本设计拟采用法国SAVOIE大块陶瓷杯+水冷炭砖炉缸、炉底结构，其中炭砖的布置有两种方案：方案一：炉底满铺砖第1层采用国产石墨砖，高度400mm； 第2层采用国产超微孔炭砖，高度600mm；第3、4层采用德国SGL大块超微孔炭砖7RD-N，总高度1200mm；第5、6层采用法国SAVOIE陶瓷垫MS-4R，总高度1000mm；整个炉底砌体高度3200mm。炉缸侧壁外侧第519层采用德国SGL大块超微孔炭砖7RD-N，总高度7500mm；炉缸侧壁内侧第720层砌法国大块陶瓷杯。方案二：炉底满铺砖第1层采用国产石墨砖，高度400mm； 第2层采用国产超微孔炭砖，高度600mm；第3、4层中间直径10m范围采用日本NDK大块微孔炭砖BC-7S、外围采用日本NDK大块超微孔炭砖BC-8SR，总高度1200mm；第5、6层采用法国SAVOIE陶瓷垫MS-4R，总高度1000mm；整个炉底砌体高度3200mm。炉缸侧壁外侧第58层（象脚侵蚀区）采用日本NDK大块超微孔炭砖BC-8SR，第919层采用日本NDK大块微孔炭砖BC-7S，总高度7500mm；每个铁口区2mx2m范围采用日本NDK大块超微孔炭砖BC-8SR；炉缸侧壁内侧第820层砌法国大块陶瓷杯。以上两个方案均能满足高炉长寿要求，方案一及方案二的详细布置图见附图。从整体配置及投资方面考虑，本设计推荐采用方案一，本次初步设计是按方案一进行投资概算的。风口区域是一个承上启下的区域，此区域内衬结构和材质选择的合理与否，对高炉寿命有相当大的影响，本设计在整个风口区全部采用大块组合砖砌筑，以加强结构的稳定性；铁口通道由于长年遭受巨大的渣铁侵蚀和冲刷，采用大块和小块相结合特殊组合砖结构。风口及铁口组合砖材质均为刚玉莫来石, 以提高其抗渣铁侵蚀及冲刷能力。b) 炉腹及其以上区域内衬炉腹及其以上的部位，主要有传统内衬结构和砖壁合一、薄壁内衬结构两种型式，本设计采用砖壁合一、薄壁内衬结构两种型式。在耐火材料选择方面，本设计充分考虑高炉各部位的不同工作条件和侵蚀机理,并结合冷却壁元件的具体特点，有针对性的选用耐火材料。具体型式如下：在610段铜冷却壁区域，由于铜冷却壁具有十分突出的导热性能和抗热流冲击的性能，能够在铜冷却壁的热面形成稳定的渣皮。为了充分发挥铜冷却壁的优越性能、增强渣皮与铜冷却壁热面燕尾槽的直接粘结效果、降低热损失，在铜冷却壁热面采用特种喷涂料喷涂，厚度为150mm。铜冷却壁热面采用喷涂料与镶砖相比，可降低投资200万元。在炉身中部，冷却壁镶砖采用Si3N4-SiC砖。Si3N4-SiC砖具有很好的抗渣、抗碱侵蚀能力，同时也具有一定的抗冲刷能力和抗热震能力，而且其导热性能好，易结渣皮。在炉身上部，内衬破损的原因主要是机械冲刷和碱金属侵蚀，粘土砖通过真空浸磷酸后，具有较强的抗碱金属侵蚀能力，同时抗冲刷能力也得到一定的提高，因此，此区域冷却壁镶砖采用浸磷酸粘土砖。c) 砖壁合一、薄壁内衬结构的主要优点现在冷却壁的制造质量有了大幅度提高，冷却系统也日益完善，在采用软水密闭循环冷却系统的条件下，冷却强度能够得到充分保证，这为炉体采用砖壁合一、薄壁内衬技术创造了条件。砖壁合一、薄壁内衬结构具有许多优点：1） 高炉内衬薄，内型稳定，设计炉型基本上就是生产炉型，高炉在一代炉役里炉型始终处于最佳状态，因此，高炉操作稳定、顺行、产量高、焦比低、喷煤效果好；2） 高炉内衬薄，耐材耗量大量减少，节省大量投资；3） 内衬直接镶嵌在冷却壁中，支撑效果好；内衬不会生产膨胀叠加，应力小；4） 内衬可预先炉外砌筑，可缩短施工周期；5） 冷却壁取消了凸台，节省了大量冷却水，冷却壁外部连管简单、整洁，便于维护管理；6） 取消凸台后，杜绝了传统结构内衬侵蚀后凸台对高炉煤气分布的影响，煤气利用好，加强了喷煤效果；7） 炉腹、炉腰及炉身中下部采用铜冷却壁和双层水冷铸铁冷却壁，实现了高热负荷冷却壁的无过热化，抗高热负荷冲击能力强，冷却壁热面温度低，便于结渣挂渣，渣皮脱落后也能快速恢复，因此高炉寿命长，高炉寿命可达20年以上，在一代炉役中不喷补、不更换冷却壁、不中修。2.5.6 软水冷却系统高炉冷却系统的好坏直接关系到各种冷却元件的寿命，从而关系整个高炉的寿命。实践证明，普通工业水易结垢，冷却强度低，不能满足现代大中型高炉长寿的要求，而且能耗很高、补水量大。软水密闭循环冷却系统具有不结垢、无污染、冷却强度高、冷却效果好、余压完全得到利用、能耗低、泄漏少、补