中冶南方初步设计

山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 1 1 总论 1 1 设计依据 本设计是根据下列文件的有关要求进行编制的 1 中国钢研科技集团有限公司的设计委托函 2 吉林冶金设计院有关初步设计 3 中国钢研科技集团 山焦集团 中冶京诚 中冶南方及相关厂家多次交流 的多方意见 4 山焦集团提供的相关资料 5 初步设计前双方方案讨论相关会议纪要 1 2 总体要求 1 本工程在红线区域建设一座 2300m3高炉 设计规模为年产量 260 万吨 另 外预留一座 2300m3高炉的总图位置 2 工程包括整个高炉系统的全部内容 3 高炉的一代寿命 15 年 利用系数 2 9t m 3 d 热风炉的一代寿命不 小于 30 年 热风温度为 1200 1250 焦炉煤气富化 1180 无煤气富化 设计最高风温 1310 度 焦比 300Kg tFe 煤比按 230 Kg tFe 考虑 富氧率 按最大 15 考虑 4 自动化控制系统采用电控 仪控 计算机三电一体的三级计算机控制 即 基础自动化 过程自动化 管理自动化 预留接口 自动化水平达到国内同类型 高炉先进 实用水平 供配电系统配置合理 5 在满足工艺 总图等专业要求的前提下 尽量做到建筑美观 建筑物 构 筑物应技术先进 合理 经济 适用 6 高炉工程设计必须符合国家和地方政府有关环境保护 消防 安全 防火 抗震 职业卫生等方面的法律 法规中的有关规定 满足清洁生产的要求 污染物 达标排放 1 3 设计原则及指导思想 1 指导思想是 采用成熟 可靠 实用 先进的工艺技术及设备 高起点 高质量 高效益 延长高炉寿命 提高高炉效率 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 2 2 高炉改造采用 精料 高压 高温 富氧 高喷煤 的冶炼工艺及相关的 技术装备 以求全面实现 高产 优质 低耗 长寿 环保 的生产目标 3 新建高炉的主要技术经济指标 装备水平和自动化程度应达到国内同类高 炉的先进水平 4 认真贯彻执行国家有关政策 法规和行业政策 特别是环保 能源 安全 卫生 消防等政策和法规 1 4 2300 m3高炉大修改造工程的基本方案 对于高炉主工艺技术路线 本设计在先进 可靠 经济 实用的原则上 根据 烧结 焦炭热装热送的具体要求 以及今后可能的实际情况 制定的主工艺技术路 线具体如下表 序号项目技 术 方 案 1 槽下供料系统 矿焦槽独立布置 烧结矿分散筛分 分散称量 焦 炭分散筛分 集中称量 小块焦回收 2 上料系统 大功率垂直提升机 带平移 预留胶带机上料总图位置 3 炉顶系统高温串罐无料钟炉顶 4 粗煤气系统重力 旋流除尘器 5 炉体系统 强化炉型 砖壁合一薄内衬结构 全冷却壁 铸铁 铜 铸钢 联合全软水密闭循环冷却 一代炉役 15年 6 出铁场系统双矩形出铁场3铁口 7 铁水运输一罐到底铁水罐车 8 渣处理系统2粒化槽 2脱水转鼓 冷法 1干渣坑 1水渣堆场 9 热风炉系统 3座顶燃式热风炉 转炉煤气富化 废气余热回收 风温1180 1250 寿命30年 10 喷煤系统自主设计喷煤流程 达涅利柯勒斯型 11 铸铁机 75m双链辊轮固定式 12 煤气清洗系统干法布袋除尘 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 3 13 TRT设施1套干式TRT 与鼓风机共轴 14 鼓风机站1台电动全静叶可调轴流式鼓风机 型号 AV71 15 15 通风除尘设施 贮矿 焦 槽 出铁场 原料转运站采用布袋除尘 器 设通风采暖设施 16 给排水系统新建软水 净环水 冲渣水循环系统 17 自动化控制系 统 三电一体化 二级自动化控制系统 预留管理计算 机系统接口 18 铁路信号及 电讯设施 配置铁路信号及电讯设施 1 51 5 设计中采用的新技术 新工艺设计中采用的新技术 新工艺 1 矿焦槽独立布置 烧结矿槽前分级 分散筛分 分散称量 焦炭分散筛分 集中称量 小块焦回收 焦炭中子测水及焦丁回收 2 大功率垂直提升机 带平移 3 高温新型串罐无钟料炉顶 4 高炉长寿综合技术 适宜强化冶炼的矮胖操作炉型 砖壁合一 薄壁内衬 结构 铜冷却壁 铸铁冷却壁 铸钢冷却壁 联合软水密闭循环系统 陶瓷杯 水 冷炭砖炉底 炉缸结构 采用高导热 微气孔率优质炭砖 5 大跨度矩形炉体框架 平坦化出铁场 6 宽敞的风口平台及铁口侧抽 顶抽除尘方式 7 IDE 冷转鼓 干渣坑炉渣处理系统 8 新型顶燃式热风炉 9 旋风除尘器 10 干法布袋煤气除尘 11 三机共轴 BPRT TRT 回收炉顶煤气余压 12 全 PLC 三电一体化的二级自动化控制系统 13 清洁生产技术 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 4 1 6主要设计决定 1 6 1 主要技术经济指标 在研究分析国内 2300 m3级高炉原燃料条件和实际技术经济指标的基础上 结 合山焦烧结 焦炭热装热送的实情和现有高炉的生产经验 确定了 2300 m3高炉的 主要技术经济指标如下 2300m3级高炉主要技术经济指标 指 标 名 称单 位指 标备 注 高炉有效容积m32300 年平均利用系数t m3 d 2 98 综合燃料比kg tFe 530 其中 焦比kg tFe 300 煤比kg tFe 230设备能力 260 炉顶压力MPaMAX0 275设备能力 0 3 热风温度 1180 1250设备能力 1310 富氧率 MAX15 入炉风量Nm3 min 4600 渣比kg tFe360 熟料率 100 入炉矿品位 55 高炉年平均工作日d a350 年产生铁104t a 240 年产水渣104t a 103含水率 20 高炉煤气发生量105Nm3 h 37 5 高炉一代寿命a 15 热风炉一代寿命a 30 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 5 1 6 2 高炉冶炼工艺 2300m3高炉采用 精料 高压 高温 富氧 高喷煤 的冶炼工艺及相应的技 术装备 以求全面实现 高产 优质 低耗 长寿 安全 环保 的生产目标 1 精料 炉料结构高碱度烧结矿66 酸性球团矿34 综合入炉品位 TFe 55 单位生铁冶炼渣量 360kg 2 高压 炉顶煤气压力0 275MPa 余压回收发电 3 高温 热风围管风温1180 1250 热风炉废气余热回收预热燃烧空气和高 炉煤气 采用转炉煤气富化 4 富氧喷煤 采用高风温1180 1250 最大15 富氧 喷煤230kg tFe 5 优质 冶炼低硅 Si 0 5 低硫 S 0 02 高温 t 1500 生铁 6 低耗 焦比 300kg tFe 7 高产 高炉容积利用系数 2 9t m3 d 8 长寿 高炉一代炉役 不中修 15年 热风炉一代炉役 30年 1 6 3 主要技术方案 1 6 3 1 原燃料供应系统 原燃料供应系统年供料量 不含喷煤系统用煤 见下表 原燃料品种及供料量 序号原料名称 日原料量 t d 年原料量 万 t a 运输方式 1 碱性烧结矿 6644 4193 2 带式输送机 2 酸性烧结矿 3577 8125 2 带式输送机 3 杂矿 110 43 864 带式输送机 4 焦炭 2085 373 带式输送机 合计 12417 9395 3 高炉烧结矿来自烧结车间 焦炭来自焦化车间 杂矿来自原料场 酸性烧结矿 碱性烧结矿分别来自 1 2 烧结车间的烧结机 杂矿来自原料 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 6 场 接口位置在矿石槽前转运站 酸性烧结矿 碱性烧结矿 杂矿分别送至 K101 K102 K103 可逆输送机 可分别给入 K104 K105 输送机 运至矿槽槽上 由 K106 K107 单侧卸料车分别卸入相应的矿槽内 焦炭来自焦化车间 接口位置在焦炭槽前转运站 焦炭送至 J101 输送机 运 至焦槽槽上 由 J102 双侧卸料车卸入焦槽内 K104 K105 输送机头部余料通过头部溜管卸入槽下返矿输送机至高炉返矿仓 J101 输送机头部余料通过头部溜管卸入槽下返焦输送机至高炉返焦仓 1 6 3 2 炼铁工艺及设备 1 高炉车间工艺布置 设计采用双矩形出铁场 3 铁口 摆动流咀 3 座顶燃式热风炉 提升机上料 冷转鼓炉渣处理等工艺措施 使车间布置紧凑合理 原燃料供应和渣铁运输顺畅 能源介质输送距离短 适应建设场地的要求 2 供上料系统 本高炉设计既能实现热装 又能实现热装 上料采用料罐上料 料罐有效容积 55m3 每台机车每次运送 2 个装有相同物 料的料罐 料罐送至提升工位后 用安装在炉顶的 160t 提升机龙门钩钩住料罐吊 耳 随后料罐以 50m min 的高速上升 到一定的高度后再以 25m min 的中速上升 接近提升高度时以 5m min 的低速上升直至上升停止 接着转入水平移动 先以 50m min 的高速移动 接近高炉中心线时以 5m min 的低速移动直至停止 最后是 料罐沿高炉中心线作下降运动并将炉料卸入受料斗 空料罐的回程过程与重料罐的 上料过程呈逆向关系 上料系统能力为 每批料 365 秒 理论最大上料能力为 9 86 批 小时 热装 料罐经烧结和焦化缓冲仓装入热料料 经过机车送至提升机下 冷装 采用普通焦矿槽向料罐共料供料 经过机车牵引至提升机下 焦矿槽并列分开布置 烧结矿和焦炭在槽下进行筛分 杂矿在槽下不过筛 矿石采用分散 集中称量 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 7 焦炭采集中称量 设焦丁回收工艺 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碱性烧结矿 槽 638523101 7514 6 2酸性烧结矿槽438515401 7518 1 3杂矿槽23256501 65 4焦炭槽641024600 514 2 5焦丁仓170700 558 9 6粉焦仓170700 558 9 7碱性返矿仓11001001 86 5 8酸性返矿仓170701 88 4 应业主要求 本设计在炉顶及总图上考虑了后续上皮带上料的可能性 3 炉顶系统 高炉炉顶采用高温串罐无料钟炉顶设备 它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 炉顶工艺参数 炉喉直径 8200mm 高炉利用系数 3 02 设备能力 3 12 炉顶压力 0 27MPa 设备能力 0 30 炉顶温度 正常 600 750 瞬时高温 900 不超过半小时 炉顶除尘风量 700m3 min 炉顶配备紧凑式机械探尺和雷达探尺 自动探测料面 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 8 4 粗煤气系统 粗煤气系统主要由粗煤气管道 重力除尘器和旋风除尘器组成 粗煤气管道由 四根上升管 2500mm 一个连通球 6000mm 和一根下降管 3500mm 组 成 粗煤气管道和除尘器内衬设计为 250mm 厚的喷涂料 其中耐火层为 120mm 重质 喷涂料 隔热层为 130mm 轻质喷涂料 5 炉体系统 炉体系统由钢结构 炉体冷却设备 炉体水冷系统 内衬及高炉附属设备 组成 1 高炉炉体结构 炉体采用自立式大框架结构 出铁场以下框架柱采用长方形结构 框架间距 32m 24m 出铁场以上采用八字形结构 框架间距由 32m 24m 逐渐缩至 20mx24m 2 高炉炉型 在分析研究国内外众多 2300 m3高炉炉型的基础上 结合 热装及原燃料 条件以及砖壁合一 薄壁内衬结构的特点 设计确定采用适宜强化冶炼的矮胖 操作炉型 其炉型尺寸如下 序 号名 称单 位数 值 1 有效容积 Vu m32300 2 炉缸直径 d mm11000 3 炉腰直径 D mm12400 4 炉喉直径 d1 mm8200 5 死铁层深度 h0 mm2500 6 炉缸高度 h1 mm4700 7 炉腹高度 h2 mm3200 8 炉腰高度 h3 mm1800 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 9 9 炉身高度 h4 mm14600 10 炉喉高度 h5 mm1800 11 有效高度 Hu mm26100 12 炉腹角 77 39 39 29 13 炉身角 81 48 53 87 14Hu D2 948 15 铁口数个 3 16 风口数个 30 3 冷却设备 炉体采用最新的砖壁合一技术 高热负荷区域采用铜冷却壁 取消凸台 炉底 至炉喉共设置 15 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 采用不同结构形式和不同材质的冷却壁 全冷却壁方案的特点 冷却面积大 冷却均匀 炉型稳定 投资省 安装方便 特别是随着砖壁合一 薄壁内衬技术 新型铸铁冷却壁 铜冷却壁及铸钢技术以及 软水密闭循环冷却技术的发展 全冷却壁的冷却型式更加广泛地应用于现代大中型 高炉 为满足高炉 15 20 年寿命提供了物质保证 4 水冷系统 水冷系统的冷却效果直接影响到冷却元件的寿命 从而决定整个高炉的寿命 软水密闭循环冷却系统具有不结垢 无污染 冷却强度高 效果好 余压完全得到利用 和补充水少 自动化程度高 运行安全可靠等诸多优点 在国内外大中型高炉上得到 了日益广泛应用 本设计采用的联合软水密闭循环系统采用并联加串联的方法将原有三个独立 的系统合成一个系统 充分发挥软水不结垢 可适当提高水温差的优点 从而达到 节约投资 减少水量 节省能源的目的 5 高炉内衬 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 10 炉底炉缸采用炭块 陶瓷砌体复合炉衬结合水冷薄炉底炭砖结构 风口区采用刚玉莫来石质大块组合砖砌筑 以加强结构的稳定性 铁口通道采 用大块和小块相结合特殊组合砖结构以抵抗渣铁侵蚀和冲刷 炉腹及其以上区域采用砖壁合一 薄內衬结构 150mm 炉腹及其以上区域 的内衬材料依次为特种喷涂料 铜冷却壁区域 Si3N4 SiC 砖 6 炉体检测设施 设置了可靠齐全的检测控制设施 确保高炉高产 稳产 长寿 如 各层炉 衬温度检测 冷却壁本体温度检测 冷却水系统的温度及流量检测 十字测温等 设有炉顶红外摄像仪监控炉内料面和温度分布 7 炉体附属设施 炉顶洒水装置 新型送风支管 6 风口平台及出铁场 1 风口平台 设置独立的钢结构风口平台 为提高除尘效果 方便检修维护 采用大风口平 台方式 风口设备及检修工具等可从出铁场平台直接吊至风口平台上 生产操作方 便 安全 实用 美观 2 铁水运输方式的选择 铁水运输方式铁水罐车形式 为与转炉匹配 铁水罐容积确定为 140t 一罐 到底形式 3 出铁场布置 高炉设有 3 个出铁口 分别布置在两个出铁场上 其中 1 和 2 铁口布置在 双出铁场 3 铁口布置在单出铁场 设计一条由地面通往出铁场操作平台的公路 作为辅助材料及备品备件的运输道路 此道路可供载重 10t 汽车行驶 出铁场下共设 10 条铁路线 均为尽头线 每个铁口设置 2 条铁水停罐线 共 6 条 采用 140t 铁水罐及电动平车运输 1 铁口设置 1 条渣罐线 2 及 3 铁口共 用 1 条渣罐线 采用 40m3渣罐及电动平车运输 另外 出铁场下还设有 2 条热料 运输线 采用机车牵引 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 11 为了加强除尘效果 出铁场除尘采用布袋除尘器 确保净化后的排放气体含尘 浓度小于 50mg m3 7 炉渣处理系统 按照正常 100 冲制水渣考虑炉渣处理系统的设计方案 同时也考虑了渣罐出 渣 设计有 2 条渣罐线 2 套冷转鼓及 1 套备用干渣坑 其中 1 铁口使用 1 条渣 罐线及 1 套冷转鼓 2 3 铁口公用 1 条渣罐线 1 套冷转鼓及 1 套备用干渣坑 渣罐线渣用于制造大理石工艺 冷转鼓水渣经皮带转运输送至简易水渣堆场后 通 过汽车外运 当转鼓装置故障或炉渣不适宜粒化或渣流过大 达到 8t min 时 才 用干渣坑出渣 保证高炉生产正常进行 本设计采用 IDE 冷转鼓法炉渣处理工艺 该工艺流程简单 设计紧凑 占地小 能耗低 渣水比小 循环水量少 成品渣含水量低 冷转鼓法炉渣处理工艺法结构紧凑 流程合理 能耗少 自动化程度高 工作 可靠 在冷转鼓法炉渣处理工艺中 冲渣水经过冷却循环使用 因冲渣水温度低 水渣质量高 环保改善 其运行能耗低 作业率高 投资省 同时能满足我国的环 保要求 8 热风炉系统 设置 3 座高温顶燃式热风炉 热风炉设计风温 1250 最高 1310 一代 寿命 30 年 用转炉煤气富化高炉煤气 采用板式热管换热器回收烟气余热 同 时预热煤气和助燃空气 采用高效陶瓷预混室 板块化大墙结构 交互咬砌 19 孔 格子砖 高性能炉篦子及支柱等先进技术 合理选择耐材 使热风炉的内衬及结构 适应高风温的要求 热风炉系统中大量采用结构轻巧 运行灵活 密封可靠 重量轻的新型结构蝶 阀 热风阀 混风切断阀及倒流休风阀为通水冷却的竖式闸板阀 充压阀 废气阀 双面楔型闸板阀 采用计算机自动控制系统对热风炉进行自动燃烧 自动换炉操作 送风期从 60min 缩短至 30 45min 热风炉耐火材料投资可降低 25 热风炉主要性能参数及设计指标 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 12 序号序号项目名称项目名称单单 位位数数 值值 1高炉有效容积m32300 2热风炉座数座3 3入炉风量 Nm3 min4600 冷态 4热风温度 设计风温 1200 设备能力 1250 5拱顶温度 1330 max1380 6冷风温度 200 7燃料种类高炉煤气 高炉煤气 焦炉煤气 8高炉煤气预热前温度 70 9高炉煤气预热后温度 280 180 10空气预热后温度 280 180 11废气温度 300 max400 12工作制度 两烧一送 13热风炉的有关参数 1 热风炉全高m 46 2 热风炉直径 m9 850 11 260 3 蓄热室断面积m261 03 4 热风炉格子砖高度m 23 6 单座热风炉加热面积m266440 7 单位风量加热面积 m2 Nm3 m in 43 8 9 煤粉喷吹系统 本工程喷煤系统采用直接喷吹 配置 2 个制粉系列与 2 个喷吹系列 采用中速 磨煤机 一级高浓度布袋收粉器的负压烟气直排式制粉工艺及采用 双罐并列下出 料 单输煤总管 单分配器 下出料喷吹工艺 喷煤主厂房附近新建一喷煤控制楼 设计能力 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 13 正常喷煤量 66 6 t h 喷煤比 230kg t 铁 最大喷煤量 75 2 t h 喷煤比 260kg t 铁 喷吹系统采用自主设计双罐并罐喷吹工艺 其主要流程如下 煤粉从喷吹罐下部经切断阀排出 在垂直段汇合 经助吹装置加入压缩空气 在喷吹风的作用下被输送到炉前分配器 分配器按风口数量引出支管 喷吹支管按 等管径 等长度 等几何路径敷设到风口直吹管 该工艺的特点是 输送煤粉加入 压缩空气 有利于煤粉在高炉炉内风口回旋区的燃烧 用调节罐压的方式来调节喷 吹量 准确可靠 分配器安装在高炉炉身或炉顶 分配均匀 为确保喷吹系统的可靠性 少数喷煤关键设备引进 10 铸铁机 为解决高炉开炉初期不适宜炼钢的铁水 以及炼钢车间定期检修时富余的铁水 新建一台 75m 铸铁机 将这部分铁水铸成铁块 作为炼钢的冷炉料或商品铁 主要设备参数 型式 双链辊轮固定式 设备最大生产能力 300t h 链轮中心距 斜长 75mm 链带运行速度 3 15 5m min 单个铁模铁块数量 6 块 铁块重量 8 6kg 链带倾斜角度 7 6 传动电机功率 2 75kW 1 6 3 3 总图运输 1 总图布置原则 结合主工艺技术路线和建设场地情况 本设计确定以下总图布置的原则 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 14 总平面布置合理 紧凑 节约用地 功能分区明确 大型高炉出铁和铁水运输频繁 铁水运输线必须顺畅 短捷 安全 干扰 少 原燃料供应线必须畅通 运输便捷 预留位置满足二期建设 2 总图布置 高炉区以至出铁场引桥道路中心线为界 分为东西两部分 各布置一座高炉系 统 东侧部分为一期建设 西侧部分为二期建设 具体布置见总图篇章 3 主要技术经济指标 序号项目名称单位数量备注 1 全厂占地面积万 30 47 含二期 2 新建铁路 m4950 60kg m 3 道路面积万 2 5 沥青砼 4 运输量万 t a 849 084 其中 运入万 t a 457 584 运出万 t a 391 5 5 绿化用地率 15 6 机车台 10 7 轨道衡台 6300t 1 6 3 4 燃气设施 配套的燃气设施主要有 1 煤气余热锅炉系统 2 高炉煤气干法布袋除尘系统 3 减压阀组 4 BPRT 系统 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 15 5 洗净塔 6 高炉区域燃气能源介质供应及管网 7 特种消防设施 1 煤气余热锅炉 或旁路 喷雾冷却塔 系统 由于高炉高炉半净煤气为高温 含尘的有毒气体 为高炉煤气余热锅炉配套的 高温入口阀门采用水冷及氮气密封的方法使设备安全运行 为了满足高炉煤气余热 锅炉事故时及检修需要 在高炉煤气余热锅进出口管线上设置了电动耐高温蝶阀和 插板阀作为可靠的切断设备 为了高炉煤气余热锅炉在事故时及检修期间不影响高 炉的正常生产 半净高炉煤气通过旁路 喷雾冷却塔系统 使半煤气的温度由 600 800 降至 250 以下 送入高炉煤气干法除尘系统 喷雾冷却塔的进 出口管道上设有温度检测点 其供水管道上设有调节系统 依据高炉煤气入塔温度 通过调节水量来控制煤气出塔的煤气温度 250 2 干法布袋除尘 来自高炉炉顶的荒煤气经重力除尘器后 由半净煤气主管分配到呈二列式布置 的布袋除尘器各箱体中 并进入荒煤气室 在荒煤气室内 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 煤气得到净化 净化后的煤气进入净煤气室 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 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或 定时 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 当 灰斗中的灰尘累积到一定量时 卸灰球阀 卸灰阀自动启动 灰尘均匀地卸入输灰 管道 由氮气将灰尘气力输送至大灰仓 灰仓集灰至一定灰位 启动卸灰阀对排灰 经加湿后由输灰车运出厂区 净化后含尘量 10mg Nm3的精制煤气经 BPRT 系统 或减压阀组后降至 12kPa 送至净煤气总管 3 减压阀组 本工程在高炉煤气系统中设置 1 台净煤气减压阀组装置 减压阀组通过法兰连 接在管道上 采用 3 台液动调节阀 其中 2 台 DN900 和 1 台 DN500 两台 DN900 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 16 的气动调节阀即可作为调节阀也可以作为安全阀 功能可互换 4 洗净塔 为维护燃气管道的运行安全 新建的高炉净煤气主管与厂区净煤气总管并网前 的煤气温度控制在 80 以及为防止高炉煤气中所含的 Cl 离子对管道 管道补偿 元件等产生腐蚀 设计中考虑在新建的高炉 BPRT 出口管道后 调压阀组后 设置 1 个洗净塔 5 BPRT 在确保炉顶压力稳定 保证正常生产的前提下 最大限度地回收高炉煤气压力 的潜在能量 设计采用 BPRT 技术 采用高炉轴流压缩机 能量回收透平机同轴机组 该机组既能满足高炉供风工 艺 又能通过同轴透平膨胀机把高炉煤气的余压余热 转换为旋转机械能直接传递 给压缩机轴端 降低电机出力 达到能量回收的目的 BPRT 机组将透平机和鼓风机作为同一系统 使透平机原有的发配电系统简化 合并 取消发电机及发配电系统 整合了自控系统 润滑油系统 动力油系统等 并将回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上 避免了能量转换的损失 使驱 动鼓风机的电机降低电流而节能 6 燃气介质的供应 详见燃气专业说明 1 8 3 5 热力设施 1 高炉鼓风机站 为了满足新建二座高炉供风要求 需建高炉鼓风站一座 分两期建设 一期选 择 AV71 16BPRT 型电动轴流压缩机 煤气透平同轴机组一套 选择备用 AV71 16 电 动鼓风机组一套 二期增设 AV71 16BPRT 型电动轴流压缩机 煤气透平同轴机组一 套 形成 2 台 AV71 16BPRT 机组运行 1 台 AV71 16 机组备用 高炉鼓风机站按一 期建设 预留二期发展空间 2 高炉煤气余热锅炉 高炉产生大量的高温煤气 为了便于高炉煤气回收及除尘 降低炼铁生产成本 和节约能源 配套建设高炉煤气余热锅炉 回收高温煤气热量 生产蒸汽 用来发 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 17 电 为了保证高炉连续 可靠生产 每座高炉配套建设二套高炉煤气余热锅炉 一套运行 一套备用 另外设有一路高炉煤气旁通管道备用 3 喷煤空压站 为满足高炉煤粉喷吹用气要求 新建一座煤粉喷吹空压机站 空压站内装设 52Nm3 min 螺杆空压机和组合式干燥器各 3 台套 排气压力 1 3MPa 空压机每台套电动机功率 400kW 电压 10kV 2 台套运行 1 台套备用 经组合式干燥器干燥后的压缩空气露点 常压 40 另外 每台空压机配 6 m3储气罐 1 台 起缓冲和稳压的作用 1 6 3 6 给排水设施 给排水设施主要包括联合软水密闭循环系统 净循环系统 净化水增压供水系 统 渣处理系统 另外还配套有生产和消防给水 生活给水 生产和生活排水 雨 水排水等外部给排水系统 主要经济指标 总生产用水量 10775 m3 h 其中循环水量 10564 m3 h 软水用量 1 95 m3 h 净化水量 115m3 h 最大 450 m3 h 生产回用水 93 87 m3 h 生活用水量 max 10 m3 h 吨铁新水耗量 0 36m3 t 铁 生产废水排水量 max 10m3 h 装机容量 10514 kW 工作容量 5178 kW 排水含油 5mg l 生活水耗量 约 2 5m3 h 1 6 3 7 通风除尘设施 本设计高炉通风除尘设施包括出铁场除尘 矿焦槽除尘 原料供应转运站除尘 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 18 设施 以及各公辅设施采暖 通风 空调 1 除尘 1 出铁场及炉顶除尘 高炉出铁场设置除尘系统 1 套 除尘器采用低压长袋脉冲布袋除尘器 炉顶 除尘的管道直接接入出铁场除尘系统 不另设独立系统 高炉出铁场除尘为 3 个出 铁口合设一套出铁场除尘系统 按三个出铁场交替工作设计除尘风量 出铁场除尘系统风量为1200000 m3 h 设计为双除尘器 双风机 变 频电机调速 2 原料系统除尘 高炉供上料系统的部分转运站和槽上槽下合并设 1 个除尘系统 采用布袋除尘 器 矿焦槽除尘系统共有除尘点 96 个 除尘点合计风量为730000 m3 h 扬尘 点采用常开控制 其中矿槽槽上 焦槽槽上共设置 3 条移动式抽风槽抽风 除尘系 统设计抽风量为 800000m3 h 3 煤粉喷吹站除尘 喷煤主厂房原煤仓顶带式输送机头部卸料点 1 个和 2 台犁式卸料器卸料点各设 1 个抽尘点 共 3 个抽尘点 M1 M2 转运站带式输送机头部和尾部各一个抽尘点 共 6 个抽尘点 配煤斗转运点 3 个除尘点 针对各转运站扬尘大 分布散 空间 有限等条件 在每个抽尘点设置一套 LJD C 型全自动微动力防静电除尘器 4 铸铁机除尘 为解决炼铁与炼钢之间生产不平衡 工艺设置一台铸铁机将铁水铸成铁块 铸 铁机室除尘系统主要收集铸铁机在浇铸过程中 铁水罐上部和铁水溜槽口两端铁水 落入链带产生的烟尘 共两处收尘点 除尘系统抽风量为 200000 m3 h 2 通风及空调 公辅设施采暖 通风 空调包括主控楼 鼓风站 TRT 各站房电气室 水泵房 等 1 6 3 8 供配电设施 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 19 本设计包括一座 2300m3级高炉的高压及部分低压供配电系统 具体包括 电 动鼓风方案电动鼓风机站高低压供配电系统 原料高压供配电系统 高炉炉前高压 供配电系统 水处理站高压供配电系统 煤粉喷吹高压供配电系统 机械运输及通 风除尘高压供配电系统 槽下除尘高压供配电系统 煤气余压发电装置 TRT 发 配电系统 布袋除尘低压配电系统等等本专业所需电缆构筑物 各系统及具体配置祥见电力说明 电力负荷及年耗电量 根据工艺及有关专业资料 全厂装机容量及30分钟最大计算负荷如下 全厂装机容量 89 99MW 其中 1 鼓风机站设 2 台鼓风机 一台 AV71 16BPRT 型压缩机煤气透平同轴机组 一台 AV71 16 电动鼓风机组 每台 30MW 电动鼓风机备用 装机容量 30MW 有功功率 21MW 视在功率 23 33MVA 功率因数 0 9 2 高炉本体及水处理负荷 装机容量 30MW 有功功率 15 73MW 视在功率 20 31MVA 功率因数 0 78 总年耗电量约为 1 86x108 kW h 1 6 3 9 高炉自动化控制系统 本设计根据工程需要 按照电气传动控制 过程检测与控制的功能以及整个工 程自动化水平总体要求 为高炉炼铁工艺系统配备两级自动化控制系统 I 级为基 础自动化系统 II 级为过程计算机系统 1 基础自动化 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 20 高炉基础自动化包括电气传动自动化和仪表自动化 完成生产过程的数据采集 顺序控制 连续控制等功能 操作人员通过 HMI 人机接口 可进行人机对话 修改 过程参量和改变设备的运行状态 监视整个生产过程 工艺系统中大部分设备的操作通过基础自动化控制系统的 HMI 人机接口 完成 少量重要功能还可通过后备常规模拟仪表或操作台完成 基础自动化系统由控制器 HMI 人机界面 控制软件及其相关的环型工业以太 网络组成 同时提供与过程计算机系统及原有高炉基础自动化控制系统的网络接口 基础自动化系统由电气传动自动化和仪表自动化系统组成 主要功能是对生产 过程进行数据采集 顺序控制 连续控制 监控操作 人机对话和数据通信 包括 接受过程自动化系统的设定值和发送实际过程数据给过程自动化系统 2 过程自动化 系统由 1 套过程计算机系统组成 主要功能包括工艺技术计算 专家系统 数 学模型 生产指导 过程监视 数据通信和生产报表等 I 级和 II 级系统之间采用 网络通信 II 级系统留有与炼铁厂管理计算机系统的通信接口 高炉数学模型的开发本着实用 有成功应用经验的原则 本设计考虑设置热风 炉燃烧控制模型 无料钟炉顶布料模型 变料计算模型 RIST 操作线模型 渣铁 管理模型 炉底炉缸侵蚀模型等 高炉自动化控制系统能与涟钢 CIMS 网络的连接 高炉自动化控制系统的功能参见高炉自动化章节 1 6 3 10 电讯及铁路信号 为了服务生产 提高效率 保证安全生产 本设计设置了自动电话 调度电话 指令对讲 工业电视设施 运输无线对讲等电讯设施 在电气室和操作室等重要场 所 按照国家有关消防规范配置相应的火灾报警控制器 感温 感烟探测器 手动 报警按钮和声光报警器等火灾自动报警系统 1 8 3 11 工业建筑及结构 本工程建筑物 构筑物均按抗震设防烈度6度进行设计 建筑及结构设计在满足工艺和使用功能要求 符合有关规范 规程的前提下 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 21 力求节约投资 便于施工 加快建设速度 建 构筑物分别采用钢结构 钢筋混凝土结构 砖混结构形式 根据建设场区的相关地质勘查报告 本设计的绝大部分构建筑物基础均拟采用 桩基 高炉炉壳采用 Q345 钢 高炉炉体结构为自立式框架结构 炉身刚架柱底部 采用钢结构或钢管混凝土结构 其它均采用钢结构 出铁场平台梁及炉身框架范围 内平台梁采用钢梁 其余平台梁采用钢筋混凝土结构 平台柱及板均采用钢筋混凝 土结构 风口平台采用钢筋混凝土平台板 钢梁 钢柱 出铁场操作平台以下厂房 柱为钢筋混凝土结构 出铁场操作平台以上厂房为钢结构 焦槽 矿槽采用钢筋混凝土框架结构 槽竖壁采用钢筋混凝土结构 锥体采用 钢结构 基础拟采用桩基 转运站采用钢筋混凝土框架结构 屋面卷材防水 鼓风机设备基础采用框架式钢筋混凝土基础 平台采用钢筋混凝土结构 1 6 3 12 消防 本设计各厂房建构筑物的耐火等级均按二级以上考虑 建设场区设有环形消防 通道 各建构筑间的防火间距按 建筑设计防火规范 设置 布有消火栓 车间内 计算机室 高低压配电室 煤气回收区等均按 建筑设计防火规范 工业企业 煤气安全规程 等进行设防 配备火灾自动报警及联动控制系统 自动灭火系统 化学灭火装置 移动式灭火设备等消防设施 在有火灾爆炸危险的场所的电气设施 均为防爆型 在煤气富集区 设有 CO 浓度检测仪 化学灭火装置 电缆隧道 电缆管线采用绝缘性能好 阻燃的材料 配有火灾自动报警和灭火 设施 电缆隧道设有防火门 1 6 3 13 环境保护 本设计对该工程的废气 废水 固体废物 噪声均采取了相应的治理措施 做到达标排放 1 6 3 14 安全与工业卫生 2300m3高炉的建设及生产中的绝大部分技术 操作维护技术在国内是成熟的 本设计方案在总结国内同类型高炉的生产经验的基础上 从技术装备水平上为保证 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 22 高炉安全生产创造了条件 设计中对生产场所可能产生的自然危害以及生产过程中可能出现的机械伤害 触电伤害 爆炸 煤气中毒 粉尘 含毒物品 热辐射 噪声等对人体的危害均采 取了相应的可靠防范措施 为保障安全生产设置了安全供电 安全供水设施 高炉投产后将是一个安全 友好的工作环境 其安全性及卫生条件将比现有生 产设施明显改善 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 23 2 炼 铁 2 1 供料系统 供料系统分为热料和冷料供应两个子系统 热料供应直接在焦化厂或烧结厂的热料成品仓下进行 接口以料罐为界 料罐 以上包括热焦筛 热烧结矿筛以及除尘设施属焦化厂或烧结厂 热料按炉料要求 信号由炼铁厂发至焦化厂或烧结厂 装满后加盖 由机车牵引至上料工位 冷料供应在矿焦槽下进行 焦矿槽并列分开布置 烧结矿和焦炭在槽下分散筛 分 杂矿在槽下不过筛 矿石焦炭采用分散称量 缓冲斗 设焦丁回收工艺 2 1 1 槽下供料工艺过程简述 供焦系统设置 6 个焦槽 焦槽下装有闸门 给料机和振动筛 每次有 3 4 台 筛同时工作 筛分后的合格焦炭 25mm 分别装入各自的称量斗 然后按程序 焦炭逐个经称量斗闸门卸到供焦皮带上 运至集中转运站焦炭缓冲斗 然后经排料 阀卸到罐车再运至炉顶 筛下的碎焦 25mm 经碎焦皮带运到碎焦筛分间过筛 合格的小块焦 10 25mm 由皮带运到焦丁称量斗称量后卸到供矿皮带与矿石混装 入炉 粉焦 10mm 在粉焦仓贮存 定期用汽车运输 供矿系统设置 10 个烧结矿槽和 2 个杂矿槽 烧结矿槽下装有闸门 给料机和 振动筛 每次有 5 6 台筛同时工作 筛分后的烧结矿分别装入各自的矿石称量斗 杂矿在槽下经给料机装入各自的称量漏斗 然后按程序 矿石逐个经称量斗闸门卸 到供矿皮带 运至主皮带尾部集中转运站矿石缓冲斗 然后经排料阀卸到罐车后再 运至炉顶 筛下的粉矿 20 d 2 5 3 冷却设备 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 1 冷却壁 炉底至炉喉共设置 13 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 冷 却壁主要特征见表 2 5 2 冷却壁主要特征 表 2 5 3 部位冷却壁结构 各层块数 标准块 水管直径 mm 内衬厚度 mm 第 1 段光面低铬铸铁冷却壁 44 76 6 无 第 2 段光面低铬铸铁冷却壁 44 76 6 无 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 40 第 3 段光面低铬铸铁冷却壁 44 76 6 无 第 4 段光面球墨铸铁冷却壁 30 76 6 无 第 5 段四通道铜冷却壁 44 钻孔槽外 150 第 6 段四通道铜冷却壁 44 钻孔槽外 150 第 7 段四通道铜冷却壁 44 钻孔槽外 150 第 8 段四通道铜冷却壁 44 钻孔槽外 150 第 9 段双层水冷镶砖铸钢冷却壁 40 76 7 70 7 槽外 150 第 10 段双层水冷镶砖铸钢冷却壁 40 76 7 70 7 槽外 150 第 11 段单层水冷镶砖铸钢冷却壁 36 76 7 槽外 150 第 12 段单层水冷镶砖铸钢冷却壁 36 76 7 槽外 150 第 13 段倒扣镶砖铸钢冷却壁 32 76 7 槽内 75 2 炉喉冷却设备 在炉喉部位 设计采用带水冷埋管式炉喉钢砖 壁体厚 200mm 分为 30 块 水管直径 70 10mm 根据山焦的热装工艺 水冷炉喉钢砖材质采用 T 合金 3 冷却壁固定型式 冷却壁的固定采用特有的固定型式 第 1 4 段冷却壁由于炉底炉缸温度波 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 第 5 8 段钻孔铜冷却壁采用固定销固定 配有 4 个螺栓进行安装定位 第 9 13 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 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 41 却壁间的温差不同导致水管剪断而出现破漏的现象 水冷炉喉钢砖采用与铜冷却壁相同的固定方式 2 5 4 高炉内衬 内衬设计时充分考虑高炉各部位不同的工作条件和侵蚀机理 有针对性的选用 耐火材料 并在结构上加强耐火砖衬的稳定性 1 炉底 炉缸耐材 炉底第 1 层满铺国产超高导石墨砖 高度 400mm 第 2 3 层满铺国产微孔碳 砖 总高度 800mm 第 4 5 层砌国产超微孔碳砖 高度 800mm 第 6 7 层立砌楔 形刚玉莫来石砖 总高度 800mm 整个炉底砌体高度 2800mm 炉缸侧壁外侧第 6 14 层采用国产超微孔碳砖 总高度 4309mm 炉缸侧壁外侧第 15 17 层采用国 产微孔碳砖 总高度 1593mm 炉缸侧壁内侧陶瓷杯采用微孔刚玉砖 总高 度 5300mm 2 风口区域内衬 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 同时采取措施 增加风口冷却壁与炉腹铜冷却壁交接处组合砖厚度 风口及铁口组合砖材质均为微孔刚玉 以提高其抗渣铁侵蚀及冲刷能力 3 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 第 5 8 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 根据山焦这次采用的热装工艺 炉内高温区上移 因此在炉身中 上部第 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 42 9 13 段铸钢冷却壁区域冷却壁镶砖均采用 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 4 炉顶煤气密封罩的喷涂层 炉顶煤气密封罩上的喷涂层 其锚固件采用固定杆 支撑板 六角锚固件相结 合的方式 增强喷涂料与炉壳的粘结性 采用双层喷涂料结构 一层喷涂隔热料 另一层喷涂耐高温 抗折强度高 耐 CO 侵蚀性能优良的喷涂料 2 5 5 软水冷却系统 本设计采用联合软水密闭循环系统 将冷却壁 炉底 风口小套 中套 直 吹管 热风阀 倒流休风阀通过串联和并联的方式组合在一个系统中 系统总循环 水量 3904m3 h 具体方案是 从软水泵站出来的软水在炉前一分为二 其中冷却炉 底 648m3 h 冷却壁直冷管 3256m3 h 两者回水进入冷却壁回水总管 从冷却壁回 水总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一 起回到总回水管 经过脱气罐脱气和膨胀罐稳压 最后回到软水泵房 经过二次冷 却 再循环使用 为保证系统正常运行 联合密闭循环冷却系统设计中充分考虑了如下问题 1 适当提高炉体冷却强度 确保实现高炉长寿 2 安全措施完善 确保电动泵事故状态下 冷却设备不会受到破坏 3 各组冷却回路相应管路上均设置了流量调节阀或节流孔板 保证水量 合理分配 4 炉体冷却系统两并行冷却回路进了优化管路配置 含管径 管道串联 数等 保证两回路阻损基本相当 既利于系统正常运行 又使主泵组水泵扬程不 致偏高 避免能耗浪费 5 各回水管汇合处水压应相等或接近 是保证系统正常运行的关键环节 山东焦化北海新区节能新工艺示范工程山东焦化北海新区节能新工艺示范工程 炼铁系统初步设计说明书炼铁系统初步设计说明书 43 之一 系统阻损详细计算 并为顺利调试创造条件