鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉可行性研究报告.doc

鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目可行性研究报告咨703.01中冶华天南京工程技术有限公司二一七年三月鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目可行性研究报告咨703.01副总经理：公司首席专家：总设计师：中冶华天南京工程技术有限公司二一七年三月鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目 可行性研究报告目 录1 总论12 炼铁工艺53 原料供应234 燃气设施246 给排水设施327 通风除尘设施438 供配电系统519 电气传动、检测与自动化控制5910 电讯设施7511 总图运输7712 土建8013 能源8514 环境保护8915 安全与职业卫生9716 消防10617 投资估算11418 技术经济分析116附图中冶华天南京工程技术有限公司鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目 可行性研究报告1 总论1.1 项目名称及建设地点项目名称：鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目。建设地点：辽宁省鞍山市千山区鞍腾路1号鞍山宝得钢铁有限公司。1.2 报告编制依据1）钢铁行业规范条件（2015年修订）。2）关于鞍山市后英集团等3户钢铁企业新建炼铁高炉项目产能置换方案的公告。3）鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程1250m3高炉项目设计委托书。4）鞍山宝得钢铁有限公司提供的设计基础资料。5）国家、地方及行业的有关标准、规范和规定。1.3 企业概况鞍山宝得钢铁有限公司地处辽宁省鞍山市，是以型材为主导产品的大型钢铁联合企业，全国地方重点工业企业之一，ISO9001质量管理体系及ISO14000环境管理体系认证企业。截止到2016年底，企业占地近140万平方米，共有员工3000人，总资产？亿元，年销售收入近？亿元。 企业目前拥有180m2烧结机1台，？m2竖炉1座，450m3高炉2座，？吨转炉？座，？万吨型材生产线？条等设备，主要设备年生产能力为烧结矿200万吨、球团矿200万吨、炼钢生铁110万吨、钢坯？万吨、型材？万吨。企业主要产品为七大钢种、九个系列、150余个规格的“宝得”牌型材（H型钢、工字钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等），被评为辽宁省名牌产品。其中，船用等边、不等边角钢通过中国船级社（CCS）工厂生产认可，不等边角钢系列产品荣获国家冶金局冶金产品实物质量“金杯奖”。1.4 项目建设必要性根据国家钢铁行业规范条件（2015年修订）的规定，现有钢铁企业高炉容积要求400m3，建设、改造钢铁企业高炉容积要求1200m3，其他均为需淘汰的落后工艺装备。鞍山宝得钢铁有限公司炼铁厂现有2座450m3高炉，虽暂时不属于需淘汰的落后工艺装备，但也非常接近，同时2座450m3高炉也已生产多年，故有必要淘汰现有2座450m3高炉，进行升级改造新建1座满足国家产业政策要求的新高炉。按照2017年3月17日辽宁省政府关于鞍山市后英集团等3户钢铁企业新建炼铁高炉项目产能置换方案的公告批示，鞍山宝得钢铁有限公司受让海城市恒盛铸业有限公司淘汰5.4万吨/年高炉产能，加上原有110万吨/年高炉产能，共计现有115.4万吨/年高炉产能，可新建1座1250m3高炉，年产炼钢生铁115万吨，从而实现炼铁高炉减量产能置换，符合现行国家政策要求。而且公告要求，现有2座450m3高炉拟淘汰时间为2019年12月31日。综上所述，1250m3高炉项目宜早日建成，早日见效。1.5 报告编制原则1）以提高企业经济效益为中心，建设项目的各项技术经济指标达到国内同类企业先进水平。2）采用先进、成熟、可靠和实用的工艺技术和装备，尽可能立足于国内，节省工程投资。3）总图布置以现有厂区条件为依托，厂区用地做到布置紧凑，物料流向合理，尽量节省投资。4）重视环境保护和节约能源，确保职业安全卫生和消防，实现“三废”综合治理和回收利用。1.6 报告编制范围本研究报告包括1250m3高炉及其配套辅助设施，其喷煤设施、铸铁机系统及公用设施均利用现有。1.7 建设条件1.7.1 厂址条件根据厂区条件，拟建1250m3高炉炼铁厂选址在新现有转炉炼钢车间的西北侧，该地块为厂区内部现有空地，不需另行征地。1.7.2 运输条件 拟建1250m3高炉炼铁厂选址四周已形成完善的厂区道路，高炉运量增加不会造成现有道路的运输压力，只需规划建设好其内部运输道路即可。1.7.3 能源介质供应条件本项目所需介质包括蒸汽、氧气、氮气、高炉煤气等。蒸汽、氧气、氮气由全厂公辅设施通过管网供给；高炉煤气由高炉自产煤气供应，多余部分经综合管网外供。1.7.3 供电条件高炉区需4路10kV高压电源，其中2路10kV高压电源专供鼓风机，2路10kV高压电源供循环水泵房高压配电室，中控高配室及矿槽高配室电源引自循环水泵房高配。以上电源均引自煤气柜西区66kV变电所。1.7.4 给排水条件工业净化水由厂区的净化水站提供，由厂区供水管网送至高炉相关循环水泵房；高炉内部用水由炼铁区域内相关循环水泵房提供。厂区生产消防水、生活水均接自厂区相应给水管。厂区生产废水及雨水排水系统采用分流制，排入厂区统一管网。厂区内厕所排放的粪便生活污水经改良式化粪池初步处理后，排入厂区统一管网。1.7.5 原燃料供应条件烧结矿由烧结厂提供，采用胶带机运送至槽前转运站；球团矿由球团厂提供，采用胶带机运送至原料场地下受料槽；落地烧结矿、杂矿及焦炭由原料场提供，通过铲车或汽车运至地下受料槽；原煤由汽车送至现有喷煤干煤棚。1.8 建设规模及物料平衡鞍山宝得钢铁有限公司升级改造工程拟建1座1250m3高炉，年产炼钢生铁115万吨。炼铁厂1250m3高炉碎焦 3.16烧结矿焦炭球团矿杂矿煤粉粉矿 20.12铁水水渣（含水15%）除尘灰高炉煤气环境灰45.09165.0911547.382.301.151002106m/a50.980.8217.25（17.83） （2.29）项目各种物料消耗及产出见平衡见图1-1。图1-1：11250m3高炉物料平衡图（单位：104t/a） 第 122 页 中冶华天南京工程技术有限公司2 炼铁工艺2.1 技术特点1）双排矿槽，胶带机上料，槽下物料分散筛分、分散称量，回收焦丁、矿丁。 2）采用成熟、可靠的国产串罐无料钟炉顶装料设备，减少炉料装入过程中的偏析。 3）炉底、炉缸采用陶瓷杯与炭砖相结合的复合结构。4）全炉身冷却壁结构，炉缸、炉身上部镶砖球墨铸铁冷却壁，炉身中部镶砖铸钢冷却壁，炉腹、炉腰、炉身下部采用镶砖铜冷却壁。高炉本体冷却壁、风口中套和炉底水冷管采用软水闭路循环冷却系统。 5）设两个矩形平坦化出铁场，每个出铁场设1个铁口，采用贮铁式主沟，紧凑式渣铁沟布置；摆动溜嘴、液压泥炮和液压开铁口机，炉前操作机械化水平高、环境好。 6）高炉熔渣采用炉前水淬、底滤法水渣处理工艺。 7）每座高炉配3座顶燃式热风炉。新型旋流式陶瓷燃烧器，各孔口采用组合砖，热风炉系统管路设各种波纹补偿器，空、煤气双预热，热风温度最高达1250。热风阀、倒流休风阀冷却采用独立的软水密闭循环系统。8）喷煤利用现有设施。喷吹系统采用4罐并罐喷吹、炉前单管路加分配器。喷吹能力正常150kg/tHM，最大180kg/tHM。9）所有产灰尘点，均设有抽风除尘装置，排放均达国家要求；车间用水除蒸发外，均循环使用，无外排污水。2.2 车间组成 原料供应 矿槽及上料设施 炉顶设施 高炉本体 热风炉系统 风口平台及出铁场 炉渣处理设施 粗煤气系统 喷煤设施（利用现有，仅喷吹管线） 铸铁机系统（利用现有） 煤气净化系统 高炉煤气脱盐设施（预留位置） 富氧设施（同时考虑机前及机后） BPRT鼓风机站（备用风机利用现有2台AV45-13风机并联送风） 中心循环水泵房 冲渣泵房 通风除尘设施 主控楼 供配电设施 总图运输及综合管线2.3 原、燃料2.3.1 高炉对原燃料要求高炉所使用的原燃料包括烧结矿、球团矿、杂矿和焦炭，这些物料分别由本公司的烧结厂、球团厂、原料场经胶带机运送到高炉贮矿槽，经筛分、称量后，按上料程序通过胶带机加到炉顶料罐，再装入高炉内。原燃料是高炉冶炼的基础，直接影响高炉生产的技术经济指标，因此须对入炉物料有严格的要求。原燃料参考条件的要求见表2-1、表2-2、表2-3、表2-4。表2-1：烧结矿质量要求序号项 目单位数值1全铁TFe%562铁分波动%0.53碱度波动%0.084铁分和碱度波动的达标率%805FeO%9.06FeO波动%1.0转鼓指数（6.3mm）%68粒度范围 其中：50mm 5mmmm%5-5085表2-2：球团矿质量要求序号项 目单位数值1全铁TFe%632转鼓指数%863耐磨指数-0.5mm%54常温抗压强度N/个球20005低温还原粉化率+3.15mm%656膨胀率%157铁分波动%0.58粒度范围：其中：75mm 25mmmm%25-75108表2-4：入炉原、燃料有害元素控制值（kg/tHM）（GB50427）序号项 目数值1K2O+Na2O3.02Zn0.153Pb0.154As0.105Cl-0.66S4.02.3.2 炉料结构与用量2.3.2.1 炉料结构烧结矿： 75%球团矿： 25%含铁原料的综合品位 TFe：57%吨铁含铁原料理论需要量：1684kg /tHM2.3.2.2 各种原燃料需要量（见表2-5）表2-5：高炉各种原燃料需要量名称吨铁理论需要量（kg/t-HM）年理论需要量（104t/a）年实际需要量（104t/a）备 注烧结矿1262145.3165.1按粉料12%球团矿42148.451.0按粉料5%焦炭36542.045.2干基，碎焦7%煤粉15017.317.3干基杂矿70.82.4 操作条件、设计指标及工艺流程2.4.1 操作条件1）送风条件鼓风机风量：年平均2797Nm3/min；最大3356Nm3/min鼓风机出口压力：0.4MPa (表压)冷风温度：180220热风温度：120012502）富氧量：3%3）喷煤量：150kg/tHM，Max.180kg/tHM4）各种阻损及炉顶压力送风系统管道阻损：0.03MPa料柱阻损：0.13MPa炉顶压力：0.20MPa，Max.0.24MPa5）熟料率：100%6）含铁料综合品位：57%2.4.2 主要设计指标表2-6：高炉主要设计指标表序号名 称单位设计参数备注1高炉有效容积m312502利用系数t/m3d2.633日产生铁t/d32884年产生铁万吨/年1155焦比kg/tHM3656煤粉比kg/tHM150Max.1807渣铁比kg/tHM3508炉顶压力kPa200Max.2409富氧率1310风温1200125011烧结矿使用率7512球团使用率2513年工作日d35014一代炉龄a122.4.3 工艺流程及平面布置2.4.3.1 工艺流程贮存在矿、焦槽内的不同物料，根据高炉操作要求，在槽下分别进行筛分称量后，由槽下主胶带机经上料主胶带机送到炉顶料罐，筛下的碎焦、碎矿再进行二次筛分，回收焦丁、矿丁，筛下的粉焦、粉矿在槽下粉料仓临时贮存后通过汽车外运；根据装料制度要求，炉顶料罐内的焦炭或矿石经料流调节阀、中心喉管、布料溜槽将物料均匀的布到炉内。生产的铁水采用140t铁水罐车一罐到底由铁路送往炼钢厂，高炉熔渣通过“底滤法”处理后，然后通过汽车外运。高炉荒煤气经过重力除尘器后，送到煤气净化系统进行精除尘后送到公司煤气管网和热风炉。 热风炉燃烧用的助燃空气和高炉煤气通过热风炉废气预热后用于烧炉，高炉所需风量由鼓风机房送到热风炉，进行热交换后达到12001250送到高炉内。其生产工艺流程见图2-1。2.4.3.2 平面布置高炉与炼钢采用直连式布置，双排矿焦贮槽胶带机上料方式；设平坦式矩形双出铁场，每个出铁场设置1个铁口，对应每个铁口设置1个摆动流嘴，采用140t铁水罐车铁路输送方式运送铁水，一罐到底；“底滤法”炉渣滤水处理装置，水渣脱水后直接由汽车外运。图2-1：炼铁工艺流程图2.5 主要工艺设施配置2.5.1 上料设施上料设施内容包括原燃料贮槽、槽下设备、上料上料皮带通廊和返料处理设施。2.5.1.1 矿、焦槽的布置高炉所用原燃料包括烧结矿、球团、杂矿和焦炭等，这些物料分别由公司的烧结厂、球团厂、原料场经胶带机运送到高炉贮料槽。高炉料槽为双排布置，共设22个供料贮槽，焦槽贮存时间12.7h，烧结矿槽贮存时间17.6h。槽下各种物料除杂矿外均设置分散筛分、分散称量，按上料程序通过槽下主胶带机和上料主胶带机接力方式加到炉顶料罐。各种碎矿经过筛分，矿丁贮存在矿丁仓供高炉，筛下的矿粉贮存在矿粉仓内，然后经汽车外运；碎焦经过筛分，焦丁贮存在焦丁仓供高炉，筛下的焦粉贮存在焦粉仓内，然后经汽车外运。在每个粉料仓下部均配置有作为汽车装料的电液动闸门。2.5.1.2 上料设施设备选择上料设施设备选择主要满足高炉生产，以及在特定情况下赶料能力的要求。其主要设备是矿（焦）仓闸门、振动给料机、振动筛、称量斗、胶带机以及为称量斗液压闸门驱动配置的液压站等，这些设备要求能力充足、运行可靠。1）振动筛：振动筛要求筛分效率高、处理能力大。烧结矿选用的矿石振动筛处理能力为400t/h，焦炭选用的振动筛处理能力为200t/h。2）称量斗：有效容积8.5m3，配电子秤，液动闸门。称量漏斗与振动筛平台采用完全脱开的布置方式，避免了振动筛振动对称量系统的影响。方便使用电子磅校称，称量斗传感器处作龙门架。3）胶带机：高炉槽下至高炉炉顶的所有物料的输送均为胶带机。根据计算和生产实践，本设计选用的主胶带机为B=1400mm，v=2.0m/s，输矿能力Q=2000t/h，输送焦炭能力Q=630t/h，上料主胶带机的传动装置采用3用1备的工作方式，确保胶带机运行的可靠性。槽下主胶带电机采用1用1备驱动方式。上料主胶带机设防倒滑装置。槽下所有粉料运输选用的普通胶带机均为B=800mm，v=1.0m/s；大倾角胶带机为B=800，V=1.6m/s。2.5.1.3 上料设施检测与控制上料设施的检测是称量和料位，各种称量斗的称量是根据上料程序要求进行的。另外，焦炭、矿石采用称量自动补偿以消除称量误差的影响，焦炭水份补偿暂按人工检测，然后输入计算机进行。在各种贮矿槽设置雷达料位计来监控槽位情况，在槽下重点部位设置电视监控设备作业情况。上料设施设备的操作可以实现自动控制或通过计算机单机手动，同时，为了现场检修，设置有机旁手动操作。2.5.2 炉顶装料设施高炉炉顶由炉顶装料设备，料罐均排压设施，炉顶液压站，润滑站，炉顶溜槽传动齿轮箱的水冷气封设施，炉顶探尺，检修设施及炉顶框架所组成。采用串罐式无料钟炉顶设备。2.5.2.1 串罐无料钟炉顶设备主要性能串罐无料钟炉顶装料设备主要由受料斗、料罐、阀箱、布料溜槽及其传动齿轮箱等部分组成，受料斗及料罐有效容积30m3。2.5.2.2 炉顶结构与布置炉顶装料设备为自立结构，受料斗支撑在炉顶平台上，料罐通过四根支柱组成的小框架支承于炉顶外封罩上，布料溜槽及其传动齿轮箱、探尺直接支于封罩上。炉顶框架14m8m，炉顶大平台上设置有均压用的N2罐和炉顶设备液压站及干油润滑站。四根煤气上升管支撑在炉顶大平台上。炉顶大框架布置在四根煤气上升管的内侧。在料罐平台下设有齿轮箱、下阀箱、布料溜槽的安装检修梁。均排压设施支撑在炉顶框架上。2.5.2.3 均排压及探尺设施料罐均压分两步进行，先用净煤气一次均压，再用N2二次均压。设置放散煤气除尘及回收系统（中冶华天专利技术），保证煤气净化后放散，且回收的煤气达到煤气总放散量的80%以上。炉顶设置二台整体式机械探尺和1台雷达探尺，机械探尺的探测深度为06m，最大15m。另外，在炉顶封罩上还设置有2台红外摄像仪，1台来观察溜槽运转，1台用来炉喉料面情况并分析炉喉温度。2.5.2.4 炉顶辅助设备 炉顶辅助设备主要有炉顶起重机、检修吊装设备及专用拆卸工具。 炉顶选用32/5t起重机，用于检修安装炉顶设备。为方便炉顶设备的检修，在料罐平台下设有检修梁，布料溜槽的拆卸设有专用工具。2.5.3 高炉本体2.5.3.1 高炉内型特点高炉内型主要与原燃料条件和操作制度有关，合理的内型有利于高炉操作运行、高产低耗。本高炉炉型其特点如下：1）高炉有效容积1250m3，设22个风口，2个铁口，无渣口。2）内型适当矮胖，减小炉身角和炉腹角。3）在保证炉缸活跃的基础上，保证风口有足够的风口回旋区，有利于煤粉的充分燃烧及改善高炉下部中心焦柱的透气性，有利于改善气体动力学条件。2.5.3.2 炉体结构高炉本体采用自立式框架结构框架尺寸：框架间距为17m17m。炉体框架与高炉本体完全脱开，它与炉顶框架、煤气上升管连成一体，这部分纵向荷载和热风围管、各层平台以及其上面的设备和管道的所有荷载全部通过四根支柱传给基础。为了方便炉体设备及供水管道的安装、生产维护管理，风口平台和炉顶大平台之间共设置3层平台。各层平台之间设有走梯相连。高炉炉壳在生产过程中不仅承受无料钟炉顶设备、炉料的垂直负荷、炉体设备和耐火材料等的荷载，还承受热应力、炉内气体、炉料横向压力等的作用，因此设计要求采用强度高、焊接性能好的钢板制作炉壳。在开孔多或大的地方的炉壳（如风口带、铁口区），为弥补开孔造成的强度削弱，采取加厚炉壳的办法。2.5.3.3 高炉内衬高炉内衬是维护高炉的工作空间，耐火材料的选择，将影响投资和使用寿命。在本次设计中充分考虑高炉各部位的不同工作条件和侵蚀机理，有针对性的选用耐火材料，并在结构上加强各部位砖衬的稳定性。1）炉缸、炉底内衬炉底、炉缸采用“陶瓷杯炭砖”复合结构。选用兰炭生产的炭砖，其中炉底第一层为石墨炭块、第二、三层为半石墨质炭块，第四为微孔炭砖、第五层为超微孔炭砖。陶瓷垫采刚玉莫来石质复合砖。内侧接触铁水的部位采用刚玉莫来石质复合砖形成陶瓷杯壁; 炉缸外侧下部采用超微孔炭砖，炉缸外侧上部采用微孔炭砖。 风口带采用棕刚玉复合组合砖结构，提高风口砌体的稳定性和寿命，有利保护风口设备。2）炉腹、炉腰、炉身内衬炉腹、炉腰、炉身中下部冷却壁镶高导热、抗化学侵蚀性能好、高耐磨性能的碳化硅结合氮化硅砖，炉身上部冷却壁镶磷酸盐浸渍粘土砖。镶砖内侧喷涂一层50mm厚喷涂料保护层。3）炉顶煤气封罩上的喷涂层炉顶煤气封罩上的喷涂层，其锚固件采用龟甲板形式。喷涂料采用FN-140。2.5.3.4 炉体冷却结构炉体的冷却结构好坏，直接影响冷却设备的寿命，而冷却设备的寿命是决定高炉寿命最关键的环节之一，特别是从炉腹到炉身下部区域的结构尤为重要。炉底和炉缸采用5段光面单层水管灰口铸铁冷却壁，冷却壁为直通水管4进4出，2个铁口每个区域的冷却由2块异型铸钢冷却壁组成。炉腹、炉腰和炉身下部（即第6、7、8、9、10层冷却壁）采用四通道竖向水道全覆盖镶砖铜冷却壁。炉身中部采用用双层直通水管铸钢全覆盖镶砖冷却壁。炉身上部采用用单层直通水管球墨铸铁全覆盖镶砖冷却壁。2.5.3.5 冷却水系统高炉本体冷却壁、风口中套和炉底水冷管采用一次软水闭路循环冷却系统，软水闭路循环水量约3550m3/h；风口小套、炉顶喷水、炉顶摄像装置、炉顶气密箱等采用高压工业净循环水，高压水流量约830m3/h，炉前压力1.2MPa；炉喉钢砖及炉壳晚期喷淋用中压工业净循环水。2.5.3.6 炉体附属设备炉体附属设备包括送风装置、风口设备、铁口框、炉喉钢砖、炉顶喷水装置、红外摄像装置等。2.5.3.7 炉体监测为了确保高炉生产稳定、安全、长寿，设置有必须的可靠的监测装置。内容包括：1）炉体温度监测：包括耐材、冷却元件和冷却介质的温度；2）冷却水流量、温度和压力监测；3）炉喉导出管煤气压力、温度检测；4）热风围管上热风压力和温度。2.5.4 热风炉系统1250m3高炉配3座新型顶燃式热风炉，新型顶燃式热风炉结构稳定，使用寿命长；且投资省、占地面积小；由于散热损失减少且气流分布均匀，因此可以有效的提高风温。蓄热室采用19孔28mm格子砖，由于单位体积的蓄热面积增加，因此可以减小蓄热室的高度，减少投资。2.5.4.1 热风炉基本设计参数（表2-7）名 称单位数 值备 注高炉容积m31250加热风量Nm3/min3300鼓风压力MPa0.40表压设计风温C1200拱顶温度C13201400废气温度C300Max：450冷风温度C180220煤气预热后温度C180助燃空气预热后温度C180燃料组成100%BFG使用寿命两代炉龄2.5.4.3 热风炉本体热风炉的燃烧器内层采用高抗热震性砖RT-B（Al2O355），因为这部分砖需承受周期性的燃烧和送风交替的较大幅度的温度变化。紧贴内层RT-B砖的燃烧器环道和喷嘴采用致密粘土砖HZN-42。拱顶和蓄热室上部采用硅砖作为内层耐火层， 硅砖具有很好的高温抗蠕变性；采用轻质高铝砖作为隔热层；隔热砖和喷涂层之间设有硅酸铝耐火纤维制品以吸收膨胀和绝热。蓄热室中部和下部分别采用低蠕变高铝砖（DRL-135）和低蠕变粘土砖（DRN-115）作耐火层，使用轻质粘土砖作隔热层，并和炉壳之间设有硅酸铝耐火纤维制品。蓄热室格子砖分三段，上部为硅砖，下部为低蠕变粘土砖，中间为低蠕变高铝砖的过渡段。热风出口采用抗热震性能优异低蠕变高铝砖DRL-145a。2.5.4.4 管道热风支管、热风总管、热风围管均采用低蠕变高铝砖和高铝质隔热砖砌筑，管壳内表面喷涂不定型耐材，上方砖衬与喷涂料之间充填硅酸铝棉毯，热风管道上各三岔口采用组合砖砌筑。烟气管道采用管壳内表面喷涂不定型耐材保温。煤气和预热后助燃空气管道采用外保温方式。根据各部位的工况条件，热风支管、热风总管以及烟气、冷风、助燃空气、煤气管道上分别设置不同类型的波纹补偿器，以吸收管道的膨胀以及和连接体之间的相对位移。2.5.4.5 热风炉系统主要设备1）炉箅子及支柱热风炉炉箅子采用托梁+支柱式支承结构，炉箅子通过托梁和支柱支撑在炉底上，炉箅子孔采用三孔连通型梅花孔。为适应较高的废气温度，炉箅子及支柱的材质选用耐热球墨铸铁RQTSi4。2）助燃风机热风炉助燃空气采用集中供风的方式，1座高炉配置2台助燃风机，一用一备。风机吸风口设有消音器。3）热管换热器采用煤气、助燃空气双预热系统，利用整体热管式换热器回收部分烟气余热，预热助燃空气和煤气，使煤气和助燃空气温度均达到180及以上。4）主要阀门热风炉系统各主要阀门为液压传动。热风阀、倒流休风阀冷却采用独立的软水密闭循环系统，软水闭路循环水量约300m3/h。5）检修设备热风炉框架上部设置设一台16t电动葫芦双梁起重机，作为检修、更换热风阀、燃烧阀等的起重设备。在热风炉下部设一台10t电动葫芦，供检修烟道阀和冷风阀等时使用。2.5.4.6 热风炉操作的控制1）热风炉的送风制度 热风炉其送风制度主要是“二烧一送”，有热风炉检修时采用“一烧一送”的送风制度。送风温度控制由混风调节阀实现。2）热风炉的换炉操作设有自动换炉、半自动换炉、单炉手动和机旁手动等操作方式。自动换炉是根据设定的时间和温度（拱顶风温和废气温度）、热风炉送风方式， 各阀门按联锁关系自动完成换炉操作。半自动换炉是由操作者在操作台上发出换炉指令，各阀门按送风方式和联锁关系自动完成换炉操作。自动和半自动换炉适用于正常换炉。3）热风炉的燃烧控制热风炉燃烧控制主要是调节煤气量和助燃空气比。燃烧初期设定煤气量及合适的助燃空气比。达到拱顶温度管理区后调节煤气量或空气比值，保持拱顶温度。2.5.5 风口平台及出铁场2.5.5.1 出铁场布置及结构型式高炉设置2个铁口，不设渣口。高炉设两个横向布置的平坦式矩形出铁场，渣、铁沟全封闭除尘，每个出铁场各设置1个铁口，对应1个摆动溜槽，2个铁水罐位。铁水采用140t铁水罐车一罐到底铁路运输至炼钢车间。每个出铁场设置1个干渣堆场。每个出铁场各配置一台32/5t吊车，设有泥炮、开铁口机、主铁沟、支铁沟、流嘴、渣沟等设施。出铁场操作平台为平坦式矩形出铁场。平台柱、梁采用钢筋混凝土、钢筋混凝土捣制板；渣铁沟内衬采用不定形耐火材料；主铁沟、撇渣器、支铁沟、渣沟上都设有沟盖；整个出铁场无垫沙层。主铁沟、支铁沟、渣沟在平台之下的钢筋混凝土凹槽内，钢筋混凝土凹槽的坡度与渣铁沟坡度相同。出铁场面层为150mm厚耐热混凝土。风口平台为钢结构独立平台，平台面侧砌一层150mm厚耐火砖；风口平台有走梯通向出铁场平台。风口平台下方、每条主沟的上方设有隔热设施，对钢结构起到保护作用。出铁场附近设一栋三层主控楼。2.5.5.2 出铁场通风除尘设施出铁场主要烟尘产生于渣铁流经处和开堵铁口时，处理好这些烟尘对改善出铁场的工作环境尤为重要。为有效除去这些烟尘，出铁场设有较为完善的通风除尘设施，在铁口两侧及顶部、主铁沟撇渣器及摆动流嘴等处均设有强力抽风除尘点，确保出铁场洁净生产。2.5.6 炉渣处理设施高炉渣处理采用粒化塔冲制+底滤法渣处理的工艺形式，综合考虑1250m3高炉的出铁频率及每次出铁的熔渣量，为高炉配置设计1套渣处理设备，即2个出铁场对应1套底滤池。整套渣处理系统包括：2座粒化塔、水渣沟、1套底滤池。渣处理工艺流程：熔渣经冲制箱喷射出的高速水流水淬后落入具有高安全水层的粒化塔内，所形成的渣水混合物溢流出粒化塔，经水渣沟流入底滤池进行渣水分离。分离后的水渣在底滤池中以几乎无水渣的形式存在，经底滤池上方的16t抓斗桥式起重机直接抓至临时堆渣场或装至胶带机外运。1）粒化塔的优点传统底滤法冲渣方式为冲制后水渣经水渣沟进入底滤池。在冲制区域产生大量烟气，影响出铁场及周边操作环境，侵蚀周边设备。如果在冲制区域采用粒化塔后，粒化塔排气烟囱能将冲制区域产生的大量烟气带走并高空排放。当冲制箱喷射出的高速水流将熔渣迅速击碎后，渣水混合物随即落入粒化塔下部。粒化塔下部有安全水位，该水位将上部落下的渣水混合物进一步冷却。而熔渣冲制时，操作环境温度较高，在粒化塔钢结构内喷涂耐磨材料，以保护在高温操作环境下的粒化塔钢结构及减轻冲制后的水渣对粒化塔钢结构的冲刷。在冲制区域采用粒化塔不仅解决了熔渣冲制的问题，而且还有个浸泡的过程，使水渣冲制过程粒化效果好、安全性高、环保，又节约用水。另外在事故状态下粒化塔设置事故安全用水，以保证正常生产。2）底滤池的优点底滤法工艺是由滤渣池、冲渣泵站、热水泵站、冷水塔组成。渣水分离由渣池中分级铺设的鹅卵石过滤完成。当冲制后的渣水混合物溢流出粒化塔经水渣沟流入底滤池进行渣水分离。渣水分离后，如果渣中含水量大，会造成大量的冲渣水随水渣进入到水渣堆场或下一生产环节，造成大量的水资源浪费，又会增加下一生产环节的成本。底滤池采用鹅卵石作为滤层骨架分级铺设，利用表面水渣过滤水渣，而且采用无水抓渣，保证渣中含水量非常低，在抓渣及水渣运输的过程中没有大量的冲渣水外流。与机械法渣处理不同的是，底滤法在渣水分离过程中不涉及动力机械设备，因此，不存在设备维护检修及设备更换问题，整个工艺流程安全、简单、可靠。既降低了系统投资又节省了运行成本。但在生产过程中要对底滤池底部的鹅卵石滤层定期反冲洗，否则，滤层堵塞将影响正常生产。3）渣处理系统工艺配置渣处理系统冲渣水量1600m3/h，压力250300kPa，主要包括：2个冲制箱、2座粒化塔、铸铁水渣沟、1套双格底滤池及2台5m3抓斗桥式起重机。每个冲制箱供水管设置1个DN600手动浆液阀和1个DN600电动浆液阀以控制冲渣水开和关。每座粒化塔设置1个DN250手动浆液阀和1个DN250电动浆液阀以控制事故安全用水开和关。每个干渣坑设置1个DN200手动浆液阀和1个DN200电动浆液阀控制冷却水的开和关。底滤池分为两格交替作业，在进入底滤池前的水渣沟上设置两个电液推杆闸阀，以保证生产中两个底滤池的交替抓渣及检修作业。2.5.7 粗煤气系统粗煤气系统由导出管、上升管、下降管、重力除尘器、煤气放散及卸灰设施等组成。重力除尘器下方设置加湿卸灰机。煤气灰经加湿后通过汽车外运到烧结厂。高炉煤气经4根直径为2000mm进入直径5000的球体，在5000的球体合并成一根3000mm的下降管进入除尘器。在每根煤气导出管段设置一个波纹补偿器，以吸收高炉炉壳的热膨胀，减小煤气导出管对炉顶煤气封罩的作用力。上升管及下降管的部分重量由炉顶大平台支撑。在煤气上升管及下降管的最高点设置有2个600mm炉顶煤气放散阀。在重力除尘器煤气入口不设煤气遮断阀，在重力除尘器和干法布袋间设置切断阀。除尘器的上端设置一个400mm的煤气放散阀，放散阀采用液压传动，液压动力源由炉顶液压站提供。所有上升管和下降管道内均喷涂一层喷涂料。2.5.8 喷煤设施喷煤利用现有设施，仅设计喷吹管线和引热风炉烟气管道。喷吹能力正常按150kg/t-HM，最大按180kg/t-HM设计。喷吹采用直接喷吹工艺向高炉喷吹煤粉，喷吹系统为4罐并列喷吹主管加炉前分配器的形式。煤粉喷吹从喷吹罐到高炉风口的输粉管线采用1条DN100的输煤总管和1个22支管分配器，满足高炉最大25t/h的煤粉喷吹量。2.5.9 液压系统本高炉项目共设置有6套液压站和1套炉顶干油润滑站设备，用以满足高炉设备的液压动作及润滑需求。6套液压站设备分别为矿槽、热风炉、炉顶、BPRT液压站各1套，炉前液压站2套，其中炉顶、BPRT液压站设备分别由炉顶无料钟设备供货商和BPRT设备供货商配套供货。3 原料供应3.1 概述1250m3高炉所需的烧结矿、球团矿、焦炭、杂矿均采用带式输送机运输。高炉所需的烧结矿、球团矿、焦炭等经汽车受料槽下的电机振动给料机给料，通过带式输送机转运至高炉矿槽。现有的烧结矿供料系统经现有的G103带式输送机转接至此供料系统。高炉供料系统的运输物料品种及运输量详见表3-1。表3-1：高炉供料系统的运输物料品种及运输量序号名 称日需（产）量，t/d年需（产生）量，104t/a备 注1焦炭129045.22烧结矿4717165.13球团矿145651.04杂矿0.8合 计262.13.2 工作制度系统年工作日为350天，三班连续工作制。3.3 生产工艺流程供料系统均采用带式输送机运输方式。设计供料系统能力为800t/h（焦炭250t/h）。供料系统采用两个独立系统带式输送机运输，分别运输焦炭、球团矿、烧结矿、各种杂矿。槽上设2台重型卸料车卸料，为双侧同时卸料，可向一侧矿槽供料；槽面上设置落料孔以满足清扫；带式输送机采用DTII型，带宽1000mm，带速2m/s，传动形式为电机+减速机。带式输送机通廊为封闭式，并按北方地区采暖要求设计。3.4 装备水平1）完善的通讯设施。各工艺设施均设有调度电话；2）带式输送机上设有各种安全检测装置以保证正常运行；3）扬尘点采用新式抽风除尘及新式的封闭措施；4）设置有检修设施；5）重型卸料车采用自动对位、定点卸料。系统采用PLC控制。4 燃气设施4.1 概述1250m3高炉项目燃气设施主要包括：1）高炉煤气净化系统；2）轴流压缩机、能量回收透平机（BPRT）系统；3）高炉煤气脱盐设施（预留位置）；4）机前富氧设施及机后富氧设施各1套；5）燃气介质供应（高炉煤气、氧气、氮气）及管网。4.2 煤气净化系统高炉煤气净化采用干法布袋除尘器。4.2.1 高炉煤气干法布袋除尘设计参数表4-1：高炉净化系统设计参数表高炉容积 m31250高炉煤气发生量 m3/h（标况）最 大269000平 均224200高炉炉顶压力 MPaG 设 计0.20最 高0.24高炉炉顶煤气温度 正 常100250最 高350（持续时间30min、炉顶喷水降温）半净煤气含尘量 g/m3（标况、重力除尘器出口）610低压净煤气总管压力 kPa810布袋出口净煤气含尘量5mg/m3（布袋除尘器后）4.2.2 布袋除尘系统主要技术参数本干法布袋除尘器由14个内径3800布袋除尘器箱体和1个大灰仓并联组成，分两排布置，每排7个箱体，荒煤气和净煤气管道布置在两排除尘器中间。系统内设置一个储灰仓，储灰仓规格DN3800，储灰仓最大储灰容积80m3。储灰仓与除尘器箱体并列布置，输灰采用气力输送。每个箱体滤袋数量为230条，滤袋规格（直径长度）：130mm7000mm，每箱滤袋面积为657m2。滤袋总数量为3220条，过滤面积为9198m2。工况过滤风速0.342m/min（12个箱体运行时）。灰仓内设置一套过滤系统和氮气脉冲反吹系统，用来过滤气力输送的含尘气体。滤袋规格（直径长度）：130mm4000mm，单个灰仓数量220条，单个灰仓总过滤面积359m2。4.2.3 布袋除尘工艺流程高炉荒煤气经重力除尘器后，由半净煤气DN1900主管分配到呈双列式布置的布袋除尘系统。除尘器过滤方式采用外滤式，在除尘器半净煤气室，颗粒较大的粉尘由于重力作用自然沉降而进入灰斗；颗粒较小的粉尘随煤气上升，经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气实现精除尘。随煤气过滤过程的不断进行，布袋外壁上的积灰逐渐增多，过滤阻力不断增大。当阻力增大（或时间持续）到一定值时，PLC控制系统自动控制滤袋口上方所设置的喷吹管实施周期性定时或定差压的间歇脉冲氮气反吹，将覆积在滤袋的灰膜吹落至下部的灰斗中。灰斗中的灰尘定期通过气力输送装置（高压净煤气输送，氮气气源备用）送至大灰仓，大灰仓积灰至一定灰位，启动卸灰阀排灰，经加湿后由输灰车运出厂区。通过滤袋过滤净化煤气；通过脉冲反吹清灰，清除滤袋上的灰尘，控制滤袋过滤阻力，使滤料具有最大捕捉粒子的能力，具有一定的通流能力；通过卸、输灰系统，将清除下来的灰尘运到除尘装置外。如此周而复始，使除尘器正常、平稳的工作下去。净化后含尘量5mg/m3的精制煤气经BPRT装置或净煤气减压阀组后，压力降至810kPa送至净煤气总管。4.2.4 高炉煤气净化系统主要技术特点l 长袋低压脉冲除尘技术，袋长达7m，减少筒体数量，减少维护作业量，节省设备投资；l 密闭式管道气力输灰系统减少二次扬尘的环境污染，改善工人劳动作业环境。氮气气力输灰，安全可靠，环保节能。l 可波纹管材质采用内层254SMo，外层316L，内壁喷涂防腐涂料，并设有16Mn材质导流筒；应具有足够的耐高温和耐腐蚀措施。具有防止含氯离子侵蚀的作用。l 除尘器及灰仓顶部设有超压泄放装置，以保证箱体的安全运行。除尘器箱体及灰仓整体保温隔热处理，可减少热辐射，避免操作人员烫伤。l 高炉煤气采用干法布袋除尘净化技术，节水、节能、环保，同时可使TRT装置多发电30%以上，大大减少煤气污水排放。l 连续的在线检测分析，确保外供合格煤气。4.3 高炉调压控制系统本系统新建调压阀组及消音设施1套，与BPRT透平机装置并联使用。当BPRT透平机不运行时，炉顶压力由减压阀组自动控制，煤气经调压阀组调压稳定高炉炉顶压力，调压阀出口煤气压力保持在810kPa。当BPRT透平机运行时，炉顶压力由透平静叶和调压阀组协调控制。调压阀组在高炉值班室控制。为使减压阀组噪音达到环保要求，高炉减压阀组后设有煤气管道消音器，煤气调压阀组后净煤气采用242010管道输送。4.4 BPRT设施机组配置方式：电动机+齿轮箱+轴流压缩机+变速离合器+透平机。高炉煤气余压发电技术是指利用净化后高炉煤气的压力能及热能经透平膨胀做功，带动发电机发电或直接带动高炉鼓风机运转，吨铁发电量可达2040kWh。目前国内主要有TRT及BPRT两种技术：BPRT是煤气透平与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组，它具有高炉鼓风和能量回收功能，也是由电能和煤气能双能源驱动的鼓风机组，高炉煤气透平回收能量直接同轴驱动鼓风机，减少二次能源装换损失，回收效率更高，工作时，离合器处于齿合状态，将透平回收功率传给鼓风机，当高炉炉况不顺时，离合器自动将透平断开，既保证高炉正常生产，又保证能量充分利用。该技术较TRT技术更节能，约节能3%-5%左右。4.4.1 BPRT透平设计参数表4-2：透平主要设计参数项 目单位设计点最大值备注大气压kPa（A）101.3101.3透平入口煤气量104m3/h22.4226.901%阀门泄漏率炉顶压力kPa（G）200240透平入口煤气压力kPa（G）185225透平入口煤气温度150180透平出口煤气压力kPa（G）108透平主机效率%85852%的偏差透平功率kW693010120炉顶压力波动值kPa5.05.0紧急切断或甩负荷时8.0KPa；经计算设计点透平功率6930kW，最大功率10120kW。4.4.2 BPRT装置的工艺布置BPRT设施的工艺布置见热力专业说明书。高炉的调压阀组与透平并联运行，保证炉顶压力的稳定。4.5 高炉富氧阀门站根据业主要求，同时新建鼓风机机前富氧站及机后富氧站，根据氧气供给情况互为备用。4.5.1 机前富氧氧气来自现有变压吸附制氧装置，氧气纯度为80%，变压吸附送出压力20kPa。高炉采用鼓风机机前富氧方式，氧气流量5500m3/h，富氧率2.4%，混前压力10kPa。变压吸附制氧装置经DN400管道接至高炉鼓风机站，氧气经氧气专用阀门、过滤器，流量计，流量调节阀，快速切断阀及氧气混合器，送入高炉鼓风机机前风管道。设置一只5m3氮气储罐。富氧用切换开关选择富氧量控制或富氧率控制（比例控制）。在鼓风机系统异常报警等轻故障情况下，富氧系统声光报警，富氧管路系统闭锁，故障解除后，再解除管路系统闭锁。在鼓风机系统重故障情况下，富氧系统声光报警并紧急切断，氧气紧急切断阀必须在24s内关闭，同时自动打开氮气快开阀向管路中充氮，并手动切断氧气管道上的气动球阀，氧气气动球阀关闭后氮气快开阀自动连锁关闭。4.5.2 机后富氧 氧气来自现有深冷制氧系统，氧气纯度为99.6%，送出压力1.31.4MPa。高炉采用鼓风机机后富氧方式，设计要求富氧率3%，对应氧气流量5580m3/h，压力高于风机出口压力0.10.15MPa，约0.55MPa。氧气由DN150管道引至高炉区氧阀门站内，总管设有阻火器、过滤器、流量和压力检测、压力和流量调节装置，氧气与冷风混合前设有氧气快速切断阀和止回阀。阀门站外送管道直径为DN200。富氧用切换开关选择富氧量控制或富氧率控制（比例控制）。鼓风机在任何状况下停机及鼓风机在发生喘振、逆流、旋转失速及阻塞、放风阀打开等任一状况时，快切阀均切断氧气供应。4.6 能源介质供应4.6.1 煤气供应高炉煤气产量为平均22.42104m3/h，最大26.90104 m3/h；经过重力除尘器、布袋除尘器和煤气调压阀组减压后进入低压净煤气主管。净煤气管网压力810KPa，主管管径为DN2400，一端送往热风炉（DN1600），另一端将煤气送出高炉区与现有煤气管网并网。炉顶均压用煤气用量采用DN300管道输送