（冶金工程专业论文）通钢6号高炉工程设计实践.pdf

东北人学硕 学位论文 摘要 通钢6 号高炉工程设计实践 摘要 随着通钢的迅速发展，通钢的钢铁产量不断蝥上新的台阶。2 0 0 4 年年末，通钢铁水 的需求量将达到2 8 0 万“年，高炉现有生产能力严重不足。因此新建6q - 高炉，以满足 炼钢生产的需求。 根据通钢厂区及原科条侔本文设计了年产炼钢牛铁7 2 万t 的高炉生产车间。工 程设计的主要内容包括高炉本体、风口平台及出铁场、热风炉、炉顶及上料系统、供料 系统、水冲渣、高炉喷煤、高炉煤气除尘系统、高炉鼓风站、除坐系统等。 根据通钢现有的原燃料条件，对高炉生产过程进行了物料平衡分析，设计了与新建 6 号高炉配套的水、煤气、氮气、氧气、蒸汽及压缩空气的供应系统。 生产实践表明，通钢6 号高炉的投产为通钢炼铁提高产量、降低焦比等方面发挥了 重要的作用。高炉的丰要技术指标达到了国内同类型先进水平。6 号高炉的设计达到了 危分利用能源，减少能源消耗，清洁环保生产的目标。经济分析的结果表明，6 号高炉 下程具有1 定的盈利能力、清偿能力和抗风险能力。 总体面言。6 号高炉工程达到了设计生产能力，获得了较好的经济效益、社会效益 和环境效益。 关键词：高炉设计物料平衡环境保护炼铁 东北大学顿j 学位l 仑文 a b s t r a c t t h ed e s i g n i n gp r a c t i c eo fn o 6b fi nt o n g h u a s t e e l a b s t r a c t w i t ht h er a p i d l yd e v e l o p m e n to ft o n g h u as t e e l ，t h es t e e lo u t p u tg o e so na n e ws t a g e b yt h ee n do f2 0 0 4 ，t h er e q u e s tf o rh o tm e t a lh a dr e a c h e d2 ，8 0 0 ，0 0 0 t o np e ry e a r t h ep r o d u c t i o nc a p a c i t yo fb l a s tf u r n a c ei sn o ts u f f i c i e n t t h e r e f o r e ， an e wi r o n m a k i n gp l a n tw a sd e s i g n e da n db u i l tt os a t i s f yt h er e q u i r e m e n to f s t e e l m a k i n g t h en e wi r o n m a k i n gp l a n tw a sd e s i g n e dt op r o d u c e7 2 0 ，0 0 0t o nh o tm e t a l e v e r yy e a ra n dt h en o 6b fh a s81 0 m 3i n n e rv o l u m e m a n yo fa d v a n c e d t e c h n o l o g yw e r ea d o p ti nt h ed e s i g no ff u m a c eb o d y , c a s t h o u s ea n dt u y e r e p l a t f o r m ，h o tm o v es y s t e m ，e r e c o m p a r e dw i t ht h es a n l el e v e lb f , i t sm a i n t e c h n i c a li n d e xh a dr e a c h e dt ot h ea d v a n c e dl e v e li nc h i n a t oe n s u r et h en o r m a lp r a c t i c e ，t h em a t e r i a la n de n e r g ys u p p l ys y s t e m ( i n c l u d i n go x y g e n ，n i t r o g e n ，g a s ，c o m p r e s s e da i rs p p l ys y s t e m ) w e r ed e s i g n e d b a s e do nt h ec a l c u l a t i o no fm a t e r i a lb a l a n c e i nt h i sp l a n t ，t h ew a s t em a t e r i a la n dw a t e rw e r ed e s i g n e dt oh a n d l ea n d r e c y c l ea f t e rh a n d l e ；l o t so fn o i s ec o n t r o lf a c i l i t i e sw e r es e t u pt oc o n t r o ln o i s e g e n e r a t i o n t h ep r o d u c t i o np r a c t i s es h o w st h a tt h en e wi r o n m a k i n gp l a n th a dp l a y e d i m p o r t a n tr o l eo ni m p r o v i n gt h eh o tm e t a lo u t p u ta n dr e d u c i n gt h ec o k er a t i of o r 一一 采北大学坝士学位论文a b s t r a c t i r o n - m a k i n g t h er e s u l to fe c o n o m i ca n a l y s i ss h o w st h a tn o 6b fh a st h ec e r t a i n p r o f i t a b l e ，r e s i s t i n g r i s ka b i l i t y , a n di ti si r e p a y a b l e ，r e c e p f i b l e k e y w o r d s ：b l a s t g u r n a c e ；i r o n m a k i n g ；d e s i g n i n g ；m a t e r i a lb a l a n c e ； e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的 研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 鬻霹 日 期：d 占。；。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 学位论文作者签名： 日期： 另外，如作者和导师不同意网上交流，请在f 方签名；否则视为同意。 学位论文作者签名：鬻玄 签字日期：沙。6 、) ) 导师签名：f 食蛳 签字日期：。) 一6 。1 东北大学硕j ：学位论文 第一擎绪论 1 1 项目背景 1 1 1 国内炼铁现状 第一章绪论 随着我国经济的迅速发展，我国钢铁产量高速增长。2 0 0 2 年中国产钢1 8 2 2 亿t ， 比上年度增长2 0 6 7 t ”，生铁产量达1 7 0 7 9 亿t ，比上年度增长1 6 5 5 2 1 ，占世界铁产 量的2 8 1 7 ( 2 0 0 2 年世界生铁总产量为6 0 6 亿t ) ，连续8 年成为世界第一产铁大国。 近年我国生铁产量见图1 1 。 图1 1 近年我国生铁产量 f i g1 1h o tm e t a lo u t p u ti nc h i n a 中国炼铁生产技术也取得了令人瞩目的进展。全国重点钢铁企业( 7 2 家) 高炉炼铁 技术经济指标不断创出历史最好水平，以宝钢、梅山、新兴铸管、三明等- 批企业的高 炉为代表，部分技术经济指标达到了国际先进水平。在炼铁、炼钢、轧钢等主要工序中， 中国炼铁技术水平与国际先进水平的差距最d d l l 。 1 1 2 通钢现状 通化钢铁集团公司( 以下简称通钢) 是吉林省省属最大的国有企业和唯一的国有大型 垒! ! 查兰婴主堂垡堕塞 一_ 三笙二童! ! 堡 制铁联合仓业，也是仝国1 0 0 户建立现代企业制度试点企业和国务院确定的5 2 0 户重点 扶持企q k 之一。通钢1 9 5 8 年建厂，经过四 多年的发展，依靠持续不断的技术改造、 技术创新、成本挖潜以及现代企业制度的建立和完善，通钢已形成采、选、烧、焦、铁、 钏、轧等配套齐全的俐铁联合企业。2 0 0 3 年，通钢生产生铁2 1 3 万t 、俐2 2 3 万t 、钢 材2 0 6 万t 。通钢为钢铁工业和地域经济的发展做出了突出贡献，已成为吉林省经济发 展的莺要依托。 通钢主要产品有：线材、棒材、型材、无缝钢管、热轧板带钢等。其中：长材( 线、 棒、型材) 、无缝管均为国家金杯奖系列产品；热轧板带镧产品质量达到国际先进标准 水平，通过了国家质量认证小组1 s 0 9 0 0 2 标准质量体系认证。 通铡现有3 0 4 3 5 0 m 3 高炉5 座，总有效容积1 6 6 8 m 3 ，经过近几年的技术改造，高 炉的装备和控制水平都有很大的提高，原燃料条件不断得到改善，高炉的主要技术经济 指标有了明显提高。通钢近几年来高炉的主要技术经济指标完成情况见表1 1 。1 4 1 表1 1 近年通钢高炉卫要技术经济指标 t a b l e1 1t h em a i nt e c h n i c o e c o n o r m i e a li n d e x e si nt o n g h u as t e e l 年度 项目 2 0 0 0 缸2 0 0 1 矩 2 0 0 2 缸2 0 0 3 钲 生铁总产量万t 1 6 7 3 01 8 3 3 0 1 9 90 32 1 3 2 0 利用系数t m 3 d 2 8 1 83 1 1 53 3 6 33 5 0 9 合格率， 9 9 8 49 9 9 0 9 9 9 91 0 0 冶炼强度，t m 3 d 1 6 0 01 7 4 8 1 8 5 21 8 7 5 综合焦比，k g t 5 6 0 45 5 6 95 4 6 65 3 1 7 煤比，k g t 5 4 21 1 4 6“61 2 0 休风率 15 0 0 9 9 0 8 70 7 0 c o 。 1 5 5 01 5 7 11 6 1 81 7 4 9 s i ， o 。5 9o 。5 7 o 5 3 o 。5 8 综合入炉品位， 5 6 1 l5 6 0 75 6 8 l5 8 1 3 风温， l o l 49 2 39 3 41 0 9 7 富氧率， 1 0 2l 4 51 6 31 7 3 通钢实现2 0 0 万t ，年钢规模后，按着规划向5 5 0 万t 年日标迈进。第一步是达到钢 产量3 2 0 万t ，年，为此增建转炉、改造电炉、建设薄板带钢和优质窄带钢工程。近几年 由于前后道工序生产能力都大于炼铁，牛铁产量始终不能满足转炉炼铡牛产的需要。 2 0 0 4 年年末通钢新建的1 2 0 t 转炉投产后，铁水产量达到2 8 0 万t 年，高炉现有生产能 力不足，为此新建6 号高炉，以满足炼钢的需求。 通钢现有的3 5 0 m 3 级高炉工艺装备水平比较落后，部分设备严重老化，存在着能耗 东北大! 学硕士学位论文 第一章绪论 高、生产率低、环境污染严重等问题。通过新建6 号高炉，一方面提高产最，满足炼钢 需求；另方面提高了炼铁技术装备水平，改善生产环境。 1 2 论文研究内容 基于以上的需要，提出了本课题的主要内容和目标：即进行通钢6 号高炉的设计， 对整个工艺方案进行全面的论述，并对高炉投产后的生产实践进行评价与分析，总结设 计中的经验与不足，为今后设计出更先进实用的高炉提供经验。 1 3 工程原则 通钢6 号高炉在建设过程中既要坚持高起点、高水平，积极淘汰产品档次低、生产 消耗高、生产率低的落后工艺技术和装备，促进企业产品结构调整和升级换代，推动企 业牛产工艺技术进步；又要切实根据通钢现有生产设旌和实际装备情况，有选择的进行 更新、淘汰、改造，并充分挖掘现有装备的生产能力，在尽快达到企业规模效益的前提 下，尽可能优化并最大限度的节约投资。具体建设原则如下： ( 1 ) 切实执行国家关于企业技术改造需要总体规划，合理布局和技术先进三原则， 以提高企业经济效益为中心，力求做到技术、经济和建设进度和谐统。 ( 2 ) 根据通钢实际情况，采用行之有效的新技术和新工艺，节约能源，降低消耗， 为改善高炉各项生产指标和提高经济效益创造条件。 ( 3 ) 为合理利用和节约工程建设资金，充分利用公司冶金区内可利用的生产和辅 助设施，做到远期和近期相结合。 ( 4 ) 保护环境，绿化厂区，贯彻综合利用和治理“三废”同时设计、同时施工，同 时投产的方针。 1 4 生产能力 新建的6 号高炉是一个具有独立生产能力的高炉车间，主要工程内容有： ( 1 ) 高炉本体及其附属设施； ( 2 ) 干式低压脉冲布袋煤气净化设施，t r t 系统： ( 3 ) 水力冲渣设施； 尘! ! 查堂堡芏些堡苎兰! ! ! 堕 岛、生产率低、环境污染严重等问题。通过新建6 号高炉，一方面提高产量，满足炼钢 需求；另办面提高了炼铁技术装各水平，改善牛产环境。 1 2 论文研究内容 雉于以上的需要，提出了本课题的主要内容和目标：即进行通锢6 号高炉的设计， 对整个工艺方案进行全面的论述，并对高炉投产后的生产实践进行评价与分析，总结设 计中的经验与不足，为今后设计出更先进实用的高炉提供经验。 1 3 工程原则 通钢6 号高炉在建设过程中既要坚持高起点、高水平，积极淘汰产品档次低、生产 消耗高、牛产率低的搭后工艺技术和装备，促进企业产品结构调整和升级换代。推动企 业生产工艺技术进步；又要切实根据通钢现有生产设施和实际装备情况，有选择的进行 更新、淘汰、改造，并充分挖掘现有装备的生产能力，在尽快达到企业规模效益的前提 r ，尽可能优化并最大限度的节约投资。具体建设原则如下： ( 1 ) 切实执 i 国家关于企业技术改造需要总体规划，合理布局和技术先进三原则， 以提高企业经济效益为中心，力求做到技术、经济和建设进度和谐统一。 ( 2 ) 根据通钢实际情况，采用行之有效的新技术和新工艺，节约能源，降低消耗， 为改善高炉各项生产指标和提高经济效益创造条件。 ( 3 ) 为合理利用和节约工程建设资金，充分利用公司冶金区内可利用的牛产和辅 助设施，做到远期和近期相结合。 ( 4 ) 保护环境，绿化厂区，贯彻综台利用和治理“三废”同时设计、同时施工，同 时投产的方针。 1 4 生产能力 新建的6 号高炉是一个具有独立生产能力的高炉车间，主要工程内容有 ( 1 ) 高炉本体及其附属设施； ( 2 ) 干式低压脉冲布袋煤气净化设施，哪系统： ( 3 ) 水力冲渣设施； ( 3 ) 水力冲渣设施； 东北大! 学硕士学位论文 第一章绪论 高、生产率低、环境污染严重等问题。通过新建6 号高炉，一方面提高产最，满足炼钢 需求；另方面提高了炼铁技术装备水平，改善生产环境。 1 2 论文研究内容 基于以上的需要，提出了本课题的主要内容和目标：即进行通钢6 号高炉的设计， 对整个工艺方案进行全面的论述，并对高炉投产后的生产实践进行评价与分析，总结设 计中的经验与不足，为今后设计出更先进实用的高炉提供经验。 1 3 工程原则 通钢6 号高炉在建设过程中既要坚持高起点、高水平，积极淘汰产品档次低、生产 消耗高、生产率低的落后工艺技术和装备，促进企业产品结构调整和升级换代，推动企 业牛产工艺技术进步；又要切实根据通钢现有生产设旌和实际装备情况，有选择的进行 更新、淘汰、改造，并充分挖掘现有装备的生产能力，在尽快达到企业规模效益的前提 下，尽可能优化并最大限度的节约投资。具体建设原则如下： ( 1 ) 切实执行国家关于企业技术改造需要总体规划，合理布局和技术先进三原则， 以提高企业经济效益为中心，力求做到技术、经济和建设进度和谐统。 ( 2 ) 根据通钢实际情况，采用行之有效的新技术和新工艺，节约能源，降低消耗， 为改善高炉各项生产指标和提高经济效益创造条件。 ( 3 ) 为合理利用和节约工程建设资金，充分利用公司冶金区内可利用的生产和辅 助设施，做到远期和近期相结合。 ( 4 ) 保护环境，绿化厂区，贯彻综合利用和治理“三废”同时设计、同时施工，同 时投产的方针。 1 4 生产能力 新建的6 号高炉是一个具有独立生产能力的高炉车间，主要工程内容有： ( 1 ) 高炉本体及其附属设施； ( 2 ) 干式低压脉冲布袋煤气净化设施，t r t 系统： ( 3 ) 水力冲渣设施； 东北大学硕士学位论史 第一章绪论 ( 4 ) 高炉鼓风站： ( 5 ) 供排水设施及管网； ( 6 1 原、燃料运输设施； ( 7 ) 通风、除尘设施； ( 8 ) 燃气供应设施( 煤气、氧气、氮气) ； ( 9 ) 高炉喷煤系统 ( 1 0 ) 其它公辅设施 6 号高炉年产炼钢生铁能力为7 2 万t ，炼铁厂总产量为2 8 0 万t ，全部供给转炉和 电炉炼铡。 1 5 工程建设基本条件 1 5 。1 场地及运输条件 6 号高炉建在现有炼铁厂厂区内，通钢厂区平面图见图1 2 。炼铁厂位于厂区中部， 西临烧结厂，南临焦化厂。烧结矿、球团矿及焦炭均采用皮带运输至高炉，高炉铁水通 过铁路分别运往三个炼钢厂。1 9 9 6 年在建5 号高炉时，已预留了6 号高炉的位置，由于 近蝗年不断的技术改造，条件已发生变化，加上高炉技术不断进步，原预留的位置已不 能满足新建6 号高炉的需要。但在原预留位置上充分利用现已停产的老烧结机车间的位 置。重新布置和调整后可以满足新建高炉的需要，占地面积4 5 6 万m 2 ，不用征用土地。 该位置处于高炉区内，铁路、公路及胶带机运输都很便利。场地较宽敞，便于施t 。 1 5 2 供水条件 通钢地处长白山脉西麓，年平均降水量为8 8 0 n u n ，水力资源丰富。通化地区最大 的河流浑江在厂区南端流过，是通钢的主要水源。 通钢厂区给排水主干线可满足3 2 0 万t 年钢规模的供排水要求。通钢供水系统经过 改造后，已经具备6 0 0 0 一h 水源净化和供水能力。目前实际用水量为4 0 0 0 m 3 1 1 ，随着 各牛产系统不断采取节水措施后，水的消耗量将会减少。并且在6 号高炉的建设区域附 近已形成d n 8 0 0 m m ( 以下单位同) 的给水和排水主干线可供6 号高炉的给水和排水需 要。冈此可保证新建6 号高炉供水。 东北大学硕士学位沧文 第一章绪论 1 5 3 原燃料供应条件 通铡现已建成完善的原燃料供应系统，6 号高炉建成后，通钢自产矿量将低于总量的 3 0 ，需要部分外购矿石。现有的烧结、球团及焦炭等丰要原燃料的牛产还有增加产量 的能力，不足部分可通过国内国外市场进行采购。 1 5 4 环境条件 近些年通钢加强了环境保护的丁作，环境条件有很大改善，高炉区环境质量属轻度 污染。新建高炉应将采取有效的环保措施，其污染程度比现有高炉低，对本地区的环境 不会产生很大影响。 东北大学明士学位论史 第章通钢6 号岛炉设计 2 1 指标设计 第二章通钢6 号高炉设计 近些年我国高炉生产技术经济指标都有很大提高。相比之下，大型高炉指标比较稳 定，3 0 0 m 3 级高炉指标提高幅度较大。2 0 0 0 年全国有6 0 多座容移 在3 0 0 m 3 左右的高炉 平均利用系数在2 8 以上【”。1 0 0 0 m 3 _ 芹右的高炉指标相对较低，f r 近年也有很大提高， 如莱俐2 号高炉( 7 5 0 m 3 ) 利刚系数突破了2 6 。 1 0 0 0 m 3 以下部分高炉2 0 0 1 年的指标见表2 i 。 表2 12 0 0 1 年我国部分高炉指标 n l b l e2 1s o m ei n d o x e so f b fi n2 0 0 钢铁联合企业中高炉容积的选择，与企业牛产规模、产晶结构、高炉座数、投资能 力、资源状况、所选高炉的生产效率以及日常组织牛产是否顺畅等诸多冈素密切相关。 必须综合考虑才能做出科学、合理的选择。对每个介业来说，闪规模和内外条件的不 同，应选用最适合自己钓炉型。【6 l 根据通钢对6 号高炉产量的要求，考虑通铡高炉的牛产条件，技术和裟备水平及今 后发展，并参考国内。些高炉的指标，确定6 号高炉辛要技术经济指标见衷2 2 。 表2 26 号高炉上要技术经济指标 t a b l e2 , 2t h em a i nt e c h n i c o e c o n o r m i c a li n d e x e so f n o6b f 4 t 北大学硕士学位论文 弛：市遵钢6 呼高炉设计 2 2 车间组成及平面设计 2 2 1 总平面布置 由于6 号高炉区域场地狭窄，5 号、6 号高炉炉容又不敛，加上受原有矿槽的位 置和5 号高炉铁水线和停放线横向限制，现有1 号、2 号、3 号高炉水冲渣池与5 号高 炉的纵向限制等，给6 号高炉的总平面布置带来很大闻难。 结合现有原燃料运输及场地条件，设计初期6 号高炉丰体布置设计两个方案备选： 方案i ：6 号高炉炉子在西侧，出铁场在东侧， 了1 号、2 号、3 号高炉水渣池相邻；方 案i i ：6 号高炉炉子在东侧，出铁场在西侧与5 号高炉的出铁场柏邻。具体布置见图2 1 、 2 2 。图2 1 和图2 2 中最上端的铁路为通 1 2 0 t 转炉的铁路。受通铡场地标高的限制， 铁路路由最终确定为方案走向，冈此高炉选择乃案的平面布置。 高炉区域内除布置了牛产必需的建、构筑外，为了满足运输、消防、交通的需要还 布置了必要的铁路、道路，基本形成个独立的区域，整个布置紧凑。 2 2 2 纵向布置和场地排水 ( 1 ) 场地标高 由于4 号、5 号、6 号高炉的铁水走行线和停放线，均是从l 号、2 号、3 号高炉的 铁路线衔接过来，受原有铁路轨面的标高和5 号高炉地坪标高的控制，确定6 号高炉铁 水走行线和停放线的轨面标高和5 号高炉一致，为3 9 8 8 0 m 。为此。6 号高炉区的相对 士o 0 0 标高定为绝对标高3 9 8 6 0 m 。 ( 2 ) 场地排水 东北大学硕士学位论文 筘：币通钢6 号高炉设计 通钢厂区三面环山，属于小斤陵地带。6 号高炉区域北高南低，北侧球团竖炉精矿 库区标高在4 0 1 0 0 m 左右，高炉区为3 9 8 6 0 m ，南面焦化区在3 8 5 5 0 3 9 4 6 4 m 之问， 因此该区域排水顺着地形白北向南排入厂【蔓现有下水管网，最终排入浑江。 勰 圆一 种f1f j 。：雹甄 幽2 1 高炉总平面机置酎( 5 案+ ) f i g2 1t h ep l a n el a y o u tc h a r to fb f ( n o 1p r o j e c t ) 高炉区域内除布黄了生产必需的建、构筑外，为了满足运输、消防、交通的需要还 布置了必要的铁路、道路，基本形成个独立的区域，整个布置紧凑。 6 号高炉区总占地面积约为4 5 6 万m 2 。 一n 图2 ，2 高炉总平面布置幽( 方案_ ) f i g2 , 2t h ep l a n el a y o u tc h a r to fb fo fb ff n o 2p r o j e c t 、 东北太学顽l 学位论文 第+ 章通钢6 号高炉设计 2 3 主要技术、设备方案的选择 2 3 1 高炉本体 2 31 1 高炉炉型 根据公司要求、原燃料条件和建设场地等情况，炉容确定为有效容积8 1 0 m 3 高炉。 为了强化高炉冶炼、改善高炉透气性和煤气的利用率，减少崩料和悬料的发生，消除炉 缸堆秘，延长炉缸寿命，设计炉型更加接近操作炉型。高炉炉型设计趋于矮胖。高炉设 有1 8 个风口、1 个铁口和2 个渣口。其主要炉型尺寸见图2 3 。 q 5 蚋一 卜 v u ：8 l 时i 鲁 。$ 纠 丫 o b b o oi 害 n 再 。一7 l 铁 量l ； 图2 3 高炉主要炉型尺寸 f i g2 3m a i nd i m e t i o no f b l a s tf u r n a c e 东北大学坝- 上学位论文 第一章通钢6 号高炉设汁 高炉炉体为自立式框架结构，炉腰平台以下的四根柱子为倾斜结构，扩大了风口区 操作空间，便于更换风口设备，底部框架跨度为1 6 1 6 m 。炉体及炉顶共设l o 层钢结构 平台，各平台之间设有双向走梯，以确保操作维护人员的方便和安全。 2 3 1 2 高炉内衬 炉底炉缸是高炉内衬破损严重的主要区域之。高炉带炉役的寿命也主要取决于 高炉炉底、炉缸内衬的破损程度。炉缸、炉底部位的破损是由机械冲刷、化学侵蚀和热 应力所造成。采用“微孔热模压小炭块一陶瓷砌体”复合炉衬，可以使炭质炉衬与冷却壁 之问以及炭质炉衬与陶瓷炉树之问达到最紧密接触，从面最大极限地发挥复合炉衬的长 寿、节能效果i ”。为此，6 号高炉设计炉底下部满铺半石墨焙烧炭块，炉底e 部和炉缸 采用模压烧成微孔炭块和复合棕刚玉砖陶瓷杯结构，炉缸四周和炉底砌筑一层高炉粘 砖保护。风口带、铁口区采用复合棕刚玉组合砖砌筑。 风u 中心线1 l 墙门中心线 圈2 4 炉缸砌筑 f i g2 4t h ed i a g r a mo f h e a r t hs t i u c t u r e 高炉炉腹及炉身中下部采用烧成微孔铝炭砖砌筑。铝炭砖从1 9 8 9 年陆续在小、中、 犬高炉上使用，从其使用酌效果来看，具有一定的优越性，而且价格便宜。铝炭砖的导 热性好，从而可使砖的热面温度下降，提高了它的抗碱性和抗氧化性 ”。 炉身上部内衬破损的主要原因是炉料在下降过程中对内衬的冲击和磨损，煤气流在 上升过程中的冲刷，碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀等。所以炉身上部虑该选择抗磨损、 东北大学颈十学位论文 第：章通钢6 号高炉设计 抗冲刷以及抗碱金属蒸汽侵蚀的耐火材料例。因此，6 号高炉炉身上部采用磷酸浸渍高 炉粘土砖砌筑。 2 3 。1 3 高炉冷却系统 软水密闭循环冷却水系统具有不结垢、冷却强度商、冷却效果好以及补充水量少等 许多优点。考虑到高炉各个部位的工作条件，以及投资情况选择相应的冷却系统，即软 水密闭循环冷却系统和工业水开路冷却水系统。高炉炉体冷却壁采用软水密闭循环冷 却；风、渣口小套采用高压工业水冷却；炉底采用工业水冷却。 炉体冷却壁每层为3 6 块，每块冷却壁有4 根水管，4 进4 出。每层冷却壁分为6 组，每组包含6 块冷却壁。每组设4 个给水箱，每个水箱有6 个出水头，分别与6 块冷 却壁的1 个水头连接，即每块冷却壁的4 根水管分别由4 个给水箱供水。给水箱与炉底 供水环管连接，冷却壁水管上下层串联，从最底层一直连到最上层，从下到上形成个 独立的供水管路，每个管路出入水口处都设有可视的检测装置。最上层冷却壁水管的出 口与底层进口相对应，设有6 4 = 2 4 个集水箱。集水箱的出口与设在炉顶的排水环管连 接。在炉体2 6 2 5 0 m 平台上设有膨胀罐和脱气罐。从排水环管引下的回水经热交换器( 风 冷) 冷却后，通过循环水泵送到炉底的环水管。通过补水泵向系统内( 加压泵前) 补充 新水。 炉腹及炉身下部冷却壁为双排水管。外侧水管由设在炉身下部的给水环管供水，上 部出口直接与炉顶排水环管相接。给水箱前的支管和集水箱后的支管上部安装检测装 置，用以检测系统内的冷却壁工作状况。 2 3 1 4 炉体设备 高炉冷却壁采用球墨铸铁材质。其中1 - 5 段为光板冷却壁，6 7 段为双层水管镶砖 冷却壁，8 1 2 段为单层水管镶砖冷却壁，其中1 0 1 2 段为带凸台镶砖冷却壁。 炉喉钢砖采用两段式钢砖，其中下段水冷，防止因温度升高时引起的翘曲变形。【1 0 1 高炉炉体具体布置可参见图2 5 。 东北犬学硕l 学位论文 第章通钢6 号高炉设计 图2 5 高炉炉体立面图 f i g2 5t h es e c t i o np l a n eo f b l a s t f u r n a c eb o d y 东北大学硕士学位论文 第二章通钢6 号高炉设计 2 3 2 风口平台及出铁场 风口平台及出铁场的平面图见图2 6 。 图2 6 风口平台及出铁场平面布置图 f i g2 , 6t h ep l a n el a y o u tc h a r to f c a s t h o u s ea n dt u y e r ep l a t f o r m ( 1 ) 风口平台 风口平台为高架式混凝土结构，跨铁罐停放线，面积为2 7 x 2 4 5 m 2 ，平台地面标高 为9 8 m ，设有二条渣沟，靠风口平台外侧设一部电梯，直到炉顶。在靠除坐器侧铁水停 放罐线上方，风口平台开有5 5 5 5 m 的吊装孔，用来吊装炉顶设备。平时，吊装孔上 加有盖扳。靠除尘器侧还安装有炉顶煤气放散阀电动卷扬机2 台，重力除尘器遮断阀电 动卷扬机l 台。 风口平台设有蒸汽包、压缩空气包。 热风围管吊挂在炉体框架梁上。围管的中心直径为由1 5 m ，热风围管内径 巾1 9 4 0 m m ，围管下安装环形工字梁，并配有单轨行车、2 t 和i t 环链手挣葫芦，供换风 口用。 每个渣口配有折叠式液压堵渣机。 ( 2 ) 出铁场 出铁场为高架式混凝土结构，跨铁水罐停放线，出铁场面积为4 0 5 2 7 m 2 ，出铁场 东北大学硕士学位论文 第：章通钢6 号高炉设计 屋顶设有排气楼。出铁场安装1 台2 0 5 t 双梁吊车，轨面标高1 5 m ，跨度2 5 5 m ，在它 的端头设有5 x 5 m 吊装孔，用以吊装物件到出铁场s 严台上。 炉前设有k d 2 4 0 液压泥炮，k d i i i a 型同侧式全液压开铁口机。主铁沟长度为1 2 m ， 坡度为8 ，与出铁场巾心线夹角为5 。，铁沟设有活动水冷撇渣器2 个，并列布置。设 有4 个铁水罐位，铁水罐容量为6 5 t 。铁口处，铁水罐上方设有吸烟罩，进行排烟除坐， 除尘器设置在出铁场远端。 出铁场的端部设有炉前t 人休息室，出铁场平台下设有撇渣器修理问及炉前浴池。 炉前液压站内设有泥炮、开铁口机液压站和堵渣杌液压站，各设有2 台油泵，台工作， 台备用。 2 3 3 热风炉系统 日前我国中小高炉所配备的热风炉主要有以f 几种彤武： ( 1 ) 内燃式热风炉：它具有结构简单、布置紧凑、管道短、热损失少、投资省等 优点，但其燃烧室隔墙中下部掉砖、开裂、穿孔、隔墙上部向蓄热室倾倒，表层格了：砖 渣化，炉顶开裂等是这种热风炉最常出现的破损。 ( 2 ) 改进型内燃式热风炉：它主要在原内燃式基础上将拱顶砌砖卜了热风炉大墙砌 砖分开，提高了拱顶寿命，其他与内燃式热风炉相近。 ( 3 ) 外燃式热风炉：风温能达到1 2 0 0 c 以上，但其热风炉的结构复杂，材料用量 高，战地面积大，造价太高，一般比内燃式高出三分之一。 ( 4 ) 球式热风炉：其特点为结构小，投资省风温高。但其球床寿命短。 ( 5 ) z s d 型热风炉：是内燃式、外燃式与顶燃式相结合产生的新型高温热风炉， 其特点它保持了内燃式、外燃式和项燃式的优点。 ( 6 ) 旋流式顶燃热风炉：是在z s d 热风炉基础上经过实践改进后形成的，其特点 是：o 燃烧效率高，由于煤气和空气进入烧嘴后在其内部迅速混合，并个烧嘴的射流相 切于同一一个切线圆，进入燃烧孔问，并作旋流运动进行充分的混合且加速燃烧。 拱顶 温度低，因烧嘴的射流不仅相切于燃烧室空间某一切线圆，而且于水平方向向下有个0 - 5 。 的夹角，这就造成在燃烧空间燃烧的产物不断向下作旋流运动，避免了火焰直接冲刷拱 顶，在拱顶与燃烧器平面之间形成一个温度相对较低的空问，起到了保护拱项的作用。 据生产实践表明拱项温度较燃烧气体温度大约低1 0 0 1 5 0 ( 2 。 蓄热面积大，由于将燃 寐j b 大学硕士学位论文 第一章通钢6 导高炉设计 烧室火井改变为眼睛形热风通道，可增加格子砖的蓄热能力，一般比原内燃式热风炉增 加2 0 3 0 左右，且有利于蓄热审气流的均匀分布。寿命长，因为燃烧火井改成了热 风通道，使隔墙两侧的温差大大降低。送风期和燃烧期的温差变化也小，热应力减小可 以避免出现隔墙开裂、掉砖、倾斜、短路等现象，提高了隔墙寿命，从而提高了热风炉 的寿命。 图2 7 烧嘴布置示意图 f i g2 7d i a g r a mo f t h eb u r n e ra r r a n g e m e n t 2 0 0 1 年通钢为提高2 号高炉风温，新建了座旋流顶燃式热风炉，热风炉建成后， 2 号高炉的风温水平有了较大的提高，之后陆续有1 号、2 号和5 号高炉共7 座热风炉 改造和新建成旋流顶燃式热风炉，可以说旋流顶燃式热风炉在通钢有了比较成功的应 用。通过综合比较，最终确定采用旋流顶燃式热风炉。 表2 3 热风炉主要参数 t a b l e2 3t h em a i np a r a m e t e ro f h o tb l a s ts t o v e 东北大学硕士学位论文 第_ 二章通钢6 号高炉设计 热风炉的立面布置图见图2 8 。热风炉的烧嘴布置在热风炉顶部，助燃风环管和煤 气环管设在上部。为防止冉送风过程中热风烧坏烧嘴，从冷风管道上引出一条送到热风 炉顶部，在送风过程中从烧嘴部位向内吹送，从而起到了保护烧嘴，提高烧嘴寿命的作 川。 图2 8 热风炉立面布置图 f i g2 8t h es e c t i o np l a n eo f h o tb l a s ts t o v e - - 1 6 一 东北大学硕上学位论文 第一章通钢6 号高炉设计 6 号高炉配有三座旋流式顶燃式热风炉。热风炉的中心距为9 6 m 。热风丰管和支管 【：设有波纹补偿器，以吸收热膨胀。热风炉炉箅子为托梁式支承结构，采用r q t s i 4 材 质，铸造成梅花彤通孔。地上烟道，烟囱高度为6 0 m 。热风炉系统阀门传动采用液压和 电动，井通过微机实现燃烧和送风程序控制、自动换炉以及燃烧自动调节。热风炉助燃 宅气采用集中送风，设置两台助燃风机，风压为6 7 2 7 p a ，风量为5 8 2 1 3 m 3 h ，其中一套 r 作，套备用。热风炉区域还设有冷风放风阀，采用手动和电动两种控制方式。为减 少放声噪音，放风阀顶部设有消音器。 2 3 4 炉顶及上料系统 与同规格的并罐无料钟炉顶设备相比较，串罐无料钟炉顶设备具有下述优点：( 1 ) 由于下料口中心与高炉中心线重合，从而可实现炉内等圆环均匀布料，同时避免料流集 中搏击中心喉管，延长使用寿命。( 2 ) 布料时料面误差低，布料偏析小。( 3 ) 设备量少， 维护量少，投资低。串罐炉顶省去一套上下密封阀、料罐、料流调节阀和均压放散设施， 比并罐式炉顶节省投资1 5 一2 0 。( 4 ) 炉顶工艺布置及框架结构简单，检修维护方便。 此外，高炉自动化控制及操作水平的不断提高为串罐无料钟炉顶设备的使用创造了良好 的条件u “。 结合通钢高炉建设厂区狭小的特点，设计采用双料车斜桥上料，料车有效容积为 6 5 m 3 。斜桥角度为5 6 。3 7 1 2 ”，料车坑内角度为6 0 0 。卷扬机室位于矿槽后侧。料车卷 扬机使用交流变频供电，由4 0 0 k w 电机驱动。 高炉炉项及上料系统的布置情况见图2 9 。 2 3 。5 供料系统 矿槽为单排布置，矿槽宽9 m ，全长6 1 m ，顶面标高1 3 3 m 。上面敷设两条宽8 0 0m m 胶带机，一条运烧结矿，一条运球团矿和杂矿。烧结矿和球团矿从6 号转运站直接接入 到6 号高炉矿槽。采用卸料车卸料。 高炉设有大矿槽6 个，小矿槽2 个，由于总图布局的限制，高炉中心线靠6 号转运 站侧，只能布置两个大矿槽，其余矿槽布置在另一侧，不能对称布置。焦槽及矿槽系统 的立面布置见图2 1 0 。 水北大学硕士学位论文 第一二誊通钢6 号高炉设计 函d0自芒呈；暑芎廿鲁一盘口。留8q口卜a一等函 匝值悄烟屋卅器恒m“匝 尔北大学硕上学位论文 第一章通钢6 号高炉设计 !口。捌oo皇爿目声uo等el口窟oi-8o矗ho_【一等函 匝孵恬旧懈螺垛晕b越靶娥o：匝 目 丑 到 j 堇l n。 山制s i m 5 二f飞吣 。； i 蝈奇 至d 徊 刻 一 鹏 l 诮 为# 册 爿。l ，j 一 ll 矽 i飞 胁 l 爿。 一 一 出k 豳 纠 可陕l 铲 国 冽1 一 l 门 | | | | 弋 辔 刊、 冽1 i 曲l 、 删 瀚 矽。 鬟 r ：匿踯 脚 旧 始 纠1 旧 一 ”醚a潞雉 堆耵； 蛳p l 噬 鼬 毽 瑶 l 雪萤量蛩量 东北大学硕士学位论文 第一章通钢6 号高炉设计 烧结矿槽有效容积为2 3 2 3 = 6 9 6 m 3 ，球团矿槽有效容积为2 1 3 2 - - 4 2 6 m 3 ，小矿槽有 效容积为1 0 6 m 3 ，用来存放石灰石、杂矿。一个焦丁槽有效容积为2 3 2m 3 。烧结矿和球 眦矿总贮存量为1 9 6 5 ( i t ，可供高炉1 3 小时用料。 各种物料储存情况见农2 4 。 表2 4 矿槽、焦槽物料储存表 t a b l e2 4d e p o s i t e do f m a t e r i e lo f b i na n dc o k eb i n 每个大矿槽下设有2 个给料口，小矿槽设1 个给料口，每个给料口设有手动闸门、 矿用振动筛和称量漏斗，经筛分和称量后的矿石通过宽1 0 0 0 m m 胶带机( 左右各一条) 送到料车坑的称量漏斗，经料车提升到炉项。筛下矿粉经宽5 0 0m m 胶带机和大倾角胶 带机送到返矿仓。返矿仓有效容积1 1 0m 3 ，可贮存1 7 6 t ，川1 5 个小时。仓下设有手动 闸门，返矿采用汽车运输。 焦槽和矿槽并列布置，位于料车坑上方，上面敷一条宽1 0 0 0m m 胶带机。该胶带 机由焦化贮焦楼经转运首先到6 号高炉焦槽，通过6 号高炉再向5 号、4 号高炉供料。 设有两个焦槽，每个有效容积为2 3 4 m 3 ，两个槽可贮存焦炭2 8 l t ，可用8 8 个小时( 表 2 4 ) 。 焦槽下设有手动闸 、】和焦炭振动筛，经筛分后的焦炭进入称量漏斗，经料车提升到 炉顶。筛下的碎焦经宽5 0 0m m 胶带机输送给大倾角胶带机，提升到碎焦仓顶部，经筛 分后，筛上物进入矿槽的焦丁仓。焦丁和烧结矿采用混装形式入炉，不仅能提高块状带 和软熔带矿石层的透气性，促进矿石还原，提高煤气利用率，而且能显著降低焦比和生 产成本”1 。筛下物进入碎焦仓，碎焦仓有效容积1 1 0m 3 ，贮存碎焦j l o t ，可用3 1 个小 时。碎焦仓下设手动闸门，采用汽车运输。 2 3 6 粗煤气管道及重力除尘器 由四根煤气导出管、煤气上升管、煤气下降总管进入重力除尘器。重力除尘器直径 东此大学硕七学位论文 第一章通钢6 号高炉设计 为9 5 m ，直筒部分高度为1 0 2 m 。四根煤气导出管设有波纹补偿器。粗煤气管道浇注耐 火浇注料或砌砖保护。两根炉项煤气上升管上设有由3 8 0 m m 炉顶煤气放散阀，操纵电 动卷扬机设在风口平台上。除尘器下设有电动卸灰球阀、刚性叶轮给料机、s j x b 4 0 0 型加湿机。 2 3 7 水冲渣系统 目前国内冲渣方法主要有因巴法、图拉法、嘉恒法等。 因巴法是卢森堡p w 公司研制成功的一种回转简过滤冲渣法。该法是将熔渣水淬后 的渣水混合物流进回转简内的下部，由筒内的滤网片连续带到液面以上，水渣滑落至通 过圆筒中心线的皮带机上运出。该法省去了过滤池、渣池节省了场地，但冲渣用水量仍 较大，循环水需冷却，工程投资大。因巴法的工艺流程见图2 1 i 。 1 3 】 i 蔓j2 1 1 囡巴祛水渣系统不意图 f i 9 2 1 1f l o w c h a r t o f l n b a m e t h o d l 烟囱；2 一吹制箱；3 循环泵：仁分配器；5 一转鼓；“l 号皮带；7 冷却泵；8 一水闸 粒化泵；9 冷却槽：l 肚_ 2 号皮带；l l 渣仓：1 2 3 号皮带；1 3 一热水槽；1 4 集水槽 图拉法是从俄罗斯引进的技术，该法与冲渣水淬法的主要区别在于它是用机械粒化 装置将溶渣分割、打碎后冷却，用轮式脱水器脱水( 因巴法回转筒脱水) 。该法占地少， 用水量小、省电、工艺紧凑，但工程投资较大、设备故障率高、维护费用高。图拉法的 一r 艺流程见图2 1 2 t “i 。 垒些查堂堡! 兰堡垒皇 一一笙：里墅堕生兰壹! 兰! 鲨 图2 1 2 图拉法水渣系统示意图 f i g2 1 2f l o wc h a r t o f t y n a m e t h o d 嘉恒法是一种新的冲渣方式。该法具有节水、节能、渣中带铁不易发牛爆炸安全性 高、不污染环境且占地面积小等优点。该技术基本原理为“机械方法破碎封闭式水淬、 脱水”，即利用粒化轮高速旋转来粒化熔渣，然后在完全封闭状态下水淬渣，并将渣、 水分离，其工艺流程见图2 1 3 ”1 。高炉熔渣经机械粒化装置