鞍钢新2、3 号高炉炼铁工艺及工程施工技术研究

辽宁科技大学硕士学位论文鞍钢新2、3号高炉炼铁エ艺及工程施工技术研究姓名:孙长明申请学位级别:硕士专业：钢铁冶金指导教师：李静20070520辽宁科技大学工程硕士学位论文摘要摘要我国加入WTO后,鞍钢ー直面临国内和国际两个市场的严峻挑战,即能耗髙,产品品种结构不够合理。钢铁企业是传统的髙投入、高能耗产业.没有优化的产品品种结构和一定的生产经营规模作支柱,其产品就很难在竞争日趋激烈的市场中立足,1997年以来，鞍钢通过大规模的技术改造，目前已有80%的设备达到国际先进水平,80%的产品实物质量在国际市场上具有竞争力,80%的产品是高附加值产品。已经形成了以1700中薄板坯连铸连轧(ASP)为代表的一批经济效益好、技术水平髙、市场潜力大、具有自主知识产权的专有技术，实现了对国内外钢铁企业的技术输出，开仓II了国内冶金企业成套技术装备输出的先河。，鞍钢西部500万吨新区建设项目，采用成熟的新工艺和新技术,对提髙高炉一代炉龄寿命，降低炼铁生产运行成本,改善生产环境，其作用举足轻重。鞍钢西区的新2、3号高炉设计的各种指标均达到国际先进水平。本文详细阐述了西部厂区高炉的炼铁エ艺及炉体施工技术的研究，通过对エ艺的探讨,使施工技术和施工组织更科学、更合理，髙质量的完成工程施工项目，使工艺能力达到国际先进水平,二者相辅相承,相得益彰。关键词：炼铁エ艺，工程施工技术,施工组织辽宁科技大学工程硕士学位论文AbstractAbstractAnshanIron&SteelGroupCo(AISC)hasbeenhighlychallengedonthematteroffactsofhighenergyconsumptionandthelowadditionalvalueoftheproductionbynotonlydomesticbutalsointernationalmarkets,afterChinajoinedintoWTO.Ironandsteelcompaniesbelongtotraditionalindustriesーー・highcostandenergyconsumption.Theycouldhardlysurviveinthehighlycompetitivemarketswithoutthesupportsoftheoptimizedproductsstructureaswellasacertainscaleofproduction.Withinthese10yearssince1997»thecontributionsofrebuiltprojectsinAISCare80%ofitsequipmentsbelongtointernationaladvancedlevel：80%ofitsproductionswithhighadditionalvalueareabletocompeteintheinternationalmarkets.1700plateandsheetcontinuouscastingandrolling(ASP)roller,specialtechniquesdevelopedinhouse,isthegoodexampleoftherebuiltproductionswithhightechniques,goodeconomicyieldandwidepotentialmarkets.Theauthoritiesofthesetechniquesallowtheoutputofthesetechniquesandbringtheexportationsofsetsoftheequipments.Intheprojectsof500tWestZoneAISC>itisimportanttousethenewproductionprocesses,whichallowthelonglifeofblastfurnaces,lowcostsoftheironcastingandfriendlyenvironment.Alltechniquecriterionsofthe2'and30blastfurnacesreachtheinternationaladvancedlevels.Theinvestigationoftheironmakingprocessesandtheconstructiontechniquesofthemainbodyoftheblastfurnacesaredetailedinthisthesis.Itshowsthatthesystemicorganizationandnewtechniquesofconstructionprocessesleadthehighqualityoftheblastfurnaces,whichmakethecastingprocessesovertheinternationaladvancedlevel,Keywords：ironmakingprocesses,constructiontechnique,constructionorganizationII独创性声明本人所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得辽宁科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名:鲨2：2：!J关于论文使用授权的说明本人完全了解辽宁科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名师签名：查盔垒日期：兰型：互三フ.豆宁科技大学工程项士学位论文1绪论I.1我国钢铁エ业生产现状1绪论2004年我国钢铁エ业在国家宏观调控政策措施推动下,全行业实现持续高速发展。在结构调整、品种质量、降低消耗、提高经济效益、走新型工业化道路,可持续发展等方面均取得了新的进步,全年产钢27279.79万吨，产生铁28156万吨,产钢材29723.12万吨（含重复材）。近年来钢铁工业的发展不仅提高了中国在国际钢铁行业中的地位，同时提高了钢铁行业的国际市场竞争力”】。主要表现在：（1）技术装备水平有了较大提高近年来，我国钢铁エ业通过技术改造，エ艺流程向连续化、清洁化、紧凑化发展，技术装备向大型化、高效化、自动化发展;一大批代表钢铁ェ业先进生产技术装备相继投产运行,推动了钢铁エ业整体技术水平的提高，缩短了与发达国家的差距。标志着钢铁エ业综合技术水平的连铸比已达到94%,高于世界平均水平10个百分点，吨钢综合能耗、高炉利用系数、入炉焦比等主要技术经济指标也有较大幅度提高;宝钢、鞍钢、武钢等特大型企业的装备水平，已接近或者达到世界先进水平。(2)エ艺技术结构明显改善,产品结构调整加快,对国民经济发展满足率不断增强［21我国钢铁エ业已能够生产包括高温合金钢、精密合金钢和低温合金钢在内的1000多个钢种，能够轧制、加工的钢材和金属制品品种规格超过4万个，国民经济各行业所需的钢材品种大多可以国内生产。•些过去依靠进口的短线产品，现已可以基本立足国内解决。国内钢铁エ业的薄弱品种，如镀锌板、石油管及热轧薄板、冷轧薄板等,生产能力及市场占有率也大幅度提高。2004年,我国国产钢材自给率达到95%,市场占有率达90.4%,板管带比达到43.9%。(3)产业重组初见端倪,企业组织结构调整初显成效通过联合、兼并和资产重组，我国钢铁エ业组织结构得到了改善，产业集中度提高，ー批具有较强国际竞争力的大型企业集团开始形成。到2004年底,年钢产量超过500万吨的企业增加到15家,占全国钢产量的比重提高到45%。宝钢集团钢产量突破2000万吨，成为我国制造业中跻身世界辽宁科技大学工程硕士学位论文1绪论500强的企业之一。(4)产业空间布局有所优化近年来，我国钢铁エ业的布局，由传统的资源型布局结构向资源市场型布局转变，东南沿海地区钢铁エ业发展加速,在全国钢铁エ业的相对地位明显上升，产业集聚趋势增强。2000〜2004年,东南沿海地区粗钢产量占全国的比重,由58.6%上升到62.8%,平均每年上升了一个百分点。2004年，钢产量捧名前5位的省份均位于沿海地区。其中河北钢产量564.4万吨,占全国的2〇.7%5辽宁2596.1吨,占9.5%;江苏2307万吨，占8.5%；上海2141万吨，占7.8%,山东1855.4万吨，占6.8%,合计产钢13436万吨,占全国钢产量的6〇.4%,产业集聚趋势明显。存在的问题:(1)产能扩张速度过快,成本上升压カ加大，资源保障程度降低。近几年来，我国钢铁エ业产能和产量持续以超过20%的增幅快速增长。据统计,2002〜2004年,全国薪增炼钢和轧钢生产能力双双超过亿吨。2004年，我国粗钢产量达到2.75亿吨，产能己超过3.5亿吨。钢铁产量与产能的过快增长，造成铁矿石进口数量急剧上升。近4年间,我国进ロ铁矿石每年以20%以上的幅度增长，4年累计增加1.4亿吨。2004年进ロ铁矿石高达2.08亿吨，是2000年的近3倍，进ロ依存度接近50%,进口量的急剧增加,客观上引发了国际市场矿石贸易价格的飞速上涨。从2005年4月1日起，我国进ロ矿石的价格在前儿年已涨了近50%的基础上,还将猛涨71.5%。矿石进口数量和价格的攀升，将加大钢铁企业未来的运营成本和运营风险，危及钢铁エ业及其下游产业的可持续发展。此外，钢铁生产过快增长，加剧了煤电油气的紧张局面。(2)钢材品种结构仍不够合理,产品结构与需求错位。2003年，我国生产钢材的板管带比为41.5%,其中板带比为34%,而市场需求的板管比和板带比分别为48.6%和42%,分别相差7个和8个百分点。国内板管带材生产不足，只能依靠进ロ解决。近年来，在我国进ロ钢材中，板管带材的关键品种进ロ量在80%以上。2004年，我国不锈钢粗钢进ロ依存度达54.6%。冷轧、镀锌、硅钢片的进ロ依赖度在50%左右。(3)落后工艺技术和装备还占有一定比看,总体技术装备水平低于发达国家。按生产能力统计,目前我国有竞争力的装备只占65%左右・其余35%需改造或淘汰。(4)产业组织结构仍不合理,规模不经济问题依然比较严重。与国际2豆宁科技大学工程硕士学位论文1绪论相比,我国钢铁エ业的集中度明显偏低。2003年，在欧洲,阿塞勒一家的钢产量占到全欧洲钢产量的21%;在亚洲，新日铁和JFE两家企业的钢产量占全日本的56%,浦项钢铁公司的钢产量为韩国的64%。而2003年我国最大的两家钢铁企业宝钢集团和鞍山钢铁集团合计钢产量，只占全国产量的!3.5%t3k(5)钢铁エ业之间布局不尽合理。这主要表现在三重错位上.ー是地区分布与资源分布错位。例如,在水资源严重短缺的北方地区，钢产量占全国总量的近50%。二是地区分布与市场需求的错位。在我国钢材需求量大，交通运输条件好的华南地区，钢材布局明显偏小。三是地区分布与国家发展战略的错位。H前全国?5家重点钢铁企业有26家建在直辖市和省会城市,有34家建在百万人口以上的大城市。在国家规定的酸雨、二氧化硫‘‘两控区”内,钢产量占全国的75%左右,ー些大型钢铁企业已成为当地主要的污染源14J,2加入世贸组织对我国钢铁エ业的影响加入世贸组织对我国钢铁エ业而言，应该是既有机遇,也有挑战。综合分析主要有下列影响pJ：(1)在很大程度上促进我国钢铁エ业经营模式和管理水平的提高，入世后,我国钢铁エ业发展已与国际钢铁市场的竞争紧密联系在ー•起，对转变行业和企业管理层的经营意识，加快传统管理的转变，建立适应国际市场竞争的经营模式等有了极大的促进作用。同时随着国外先进管理经验的引入，企业管理水平也有了较大的提高。(2)入世国内企业可充分利用两种资源、两个市场加入WTO可充分利用国外矿产资源。我国铁矿石资源不丰富。且现有的大部分铁矿品位不高，矿山老化引起的自然衰退导致矿石进口量在逐年增加。入世后,我国铁矿石资源不足的问题得到了缓解。同时国外充足的废钢资源也可用来补充国内炼钢所需,有利于我国钢铁提高产品质量和经济效益。加入WTO后，有利于国内具有比较优势的产品出口。现在发达国家己放弃了粗钢生产，使世界粗钢的市场需求每年仍在大幅度增加。入世后，随着国际市场开放程度的提高，减少了对我国粗钢出口的诸多限制,国内钢铁企业应抓住机遇，参与国际竞争，使具有比较优势产品获得更大的市3辽宁科技大学工程硕士学位论文I绪论场份额。(3)入世促使我国淘汰落后エ艺设备，积极采用新エ艺、新技术、新设备。世界主要产钢国在发展钢铁エ业的过程中，为了提高企业的竞争力，都经历了淘汰落后设备,采用新エ艺、新技术、新设备的过程。以美国为例,美国曾是二次世界大战后钢铁エ业发展最快的国家,但由于忽视了用先进技术改造原有钢铁企业,自20世纪70年代中期开始,美国占领的市场份额急剧下降。20世纪80年代以来。美国关闭了一大批技术落后、设备陈旧的钢铁厂,淘汰7000万吨落后的生产能力，同时美国大力发展超髙功率电炉和薄板坯连铸连轧等先进技术，20世纪90年代美国钢铁工业又得到复苏。日本从50年代至60年代对钢铁企业共进行了三次改造，用先进技术武装了钢铁企业。80年代采取了控制总量以及“省力化、省能化和产品高档化”的发展战略,进一步淘汰和改造了一批技术落后的设备，保持了日本钢铁工业在国际竞争中的优势。因此,对我国钢铁企业目前发展状况来说,要提髙企业的竞争力，就必须淘汰落后工艺设备,采用新エ艺、新技术、新设备。(4)入世促使我国组建大型钢铁生产企业,提高钢铁企业的生产专业化程度”“‘。我国的钢铁企业同世界主要产钢国家的钢铁企业相比，生产集中度明显偏低,韩国的浦项钢铁公司一年生产的钢产量就占韩国钢铁总产量的65%,而日本六家钢铁公司的产量就超过•亿吨。我国现有钢铁企业约1000家，大中型钢铁企业只有46家，年产量超过300万吨的只有7家，因此，我国钢铁企业的生产远远未达到规模效益【弓I。而没有取得规模效益，也正是我国钢铁产品不能取得成本优势的重要原因。另外,随着国内外钢铁市场对钢铁产品品种、产品结构由建筑型(型材、线材、棒材)转向高附加值的板、管、带(包括各种镀层板、硅钢片、汽车用冷轧板、不锈板和石油管等等),钢铁产品结构的复杂性和产品消费的分散性,决定了钢铁企业专业化、系列化分エ协作的必然性。从世界各国钢铁企业发展的实践中，我们也可以看出,钢铁企业专业化分工程度越高，产品质量就越好，成本就越低,劳动生产率就越高，经济效益越好。而我国钢铁企业“大而全、小而全”问题，严重阻碍了我国钢铁企业结构调整步伐。中国已成为WTO成员国。要提高钢铁企业的竞争力，我们必须关闭竞争力差的小企业，组建大型钢铁生产企业，钢铁生产企业不仅内部要有专业化分エ,钢铁生产企4辽宁科技大学工程硕士学位论文1绪论业之间也需要协调一致，共同推动我国钢铁企业的发展(91,(5)加入WTO,促进国家金融体制改革,进而加快国有大型钢铁企业股份制改革的进程，促进企业间的资本流通，联合投资与合资合作的发展，提髙投入产出效益。3鞍钢高炉情况介绍2002年生产合格生铁1013.63万吨，高炉平均入炉品位57.98%,利用系数2.008t/(m3)、焦比404kg八、煤比138kgハ、风温1029℃。新1号高炉建成后，陆续淘汰ー排现有1号、2号、4号、9号四座罐式高炉和二捧3号、5号、6号三座属于上世纪30—40年代始建的高炉。为加速淘汰炼铁总厂落伍的工艺及设备，全面提高髙炉各项技术经济指标，降低运行成本，根本改善生产及周边环境，在原一排高炉新建新4号高炉、炉容为2580m3,新4号高炉投产后，在原二排处建新5号高炉，炉容为2580m3,按鞍钢规划，在“西区’’建两座3200m3髙炉，即新2、3号高炉…”。新5号高炉及“西区”建成后,鞍钢本地将有2580m3高炉5座,每座产能为200万吨，3200m3高炉3座，每座产能为250万吨，这样鞍钢就会淘汰所有低于1500m3高炉，总炉容将达到22500m3,本地总产能将达到1750万吨生铁/每年Ilil.新2号、3号高炉厂址选在鞍钢厂区西部,耐火大道以西、氧气厂及二发电以北、给水四站及尾矿址以南、材料库以东的红线区域内。辽宁科技大学工程项士学位论文2鞍钢扩大生产规模的可行性研究2鞍钢扩大生产规模的可行性研究1鞍钢生产规模能力和品种结构简析1.I鞍钢状况鞍山钢铁集团公司是中国特大型国有企业，座落在辽宁省鞍山市。鞍钢的前身是鞍山制铁所。1948年鞍山钢铁公司成立，翌年7月9日在废墟上开エ,迅速恢复了生产,并进行了大规模技术改造和基本建设。现总占地面积176平方公里，其中工业用地129.19平方公里。集团公司拥有6座大型铁矿山,4个选矿厂、1个炼铁总厂、2个炼钢厂、13个轧钢厂和焦化、耐火、机械、动カ、运输、建设、综合利用等辅助配套单位，以及技术中心、设计研究院、自动化公司等科研、设计单位。生铁、钢、钢材的综合能力均在1000万吨以上。建国以来，鞍钢为国家的经济建设做出了巨大贡献。1949年至2003年,鞍钢共生产钢3.1亿吨、生铁3亿吨、钢材2.1亿吨。累计实现利税近900亿元,上缴税金750亿元，相当于国家同期对鞍钢投资的13.5倍，并向全国冶金行业输送技术人才5万余人。逐步迈向世界一流钢铁企业的鞍山钢铁集团公司目前能够生产700多个品种、2500多个规格的钢材产品。全面通过ISO9002质量体系认证，船用钢通过9国船级社认证,石油管通过APZ认证。在用高新技术改造传统产业过程中，鞍钢采用环保エ艺、新技术，实施可持续发展战略，加强环境治理，厂区上空呈现一片蓝天。建成了处理能力22万吨的エ业污水处理厂,每天可回收利用循环水46.8万吨。加强了矿山排出场和尾矿坝的生态恢复治理,目前已完成复垦面积155公顷，植树60万株。厂区绿化面积达到33.2%。钢铁主体通过IS014000环境管理体系认证和OSHMS职业安全健康管理体系认证，钢材产品按国际和国际先进水平标准组织生产有了可靠保证。1995年以来,鞍钢按照“改革、改组、改造、加强企业管理”的要求，不断深化企业改革，形成母子公司体制框架，现代企业制度初步建立,不断探索公有制多种实现形式,成立了鞍钢集团新钢铁有限责任公司,创建了新轧钢股份有限公司。不断进行大规模技术改造，走出了一条“高起点、少投入、快产出、高效益的老企业技术改造新路子，主体技术装备和生产エ艺达到国际先进水平。形成了从热轧板、冷轧板到镀锌板、彩涂板的完整产品系列。鞍钢成为国内能够生产轿车面板的少数钢铁企、ル和全球最大的集装箱钢板供货企业。建精品基地，创世界品牌，是鞍钢大在市场经济的锤炼中形成6辽宁科技大学工程硕士学位论文2鞍钢扩大生产规模的可行性研究的坚定的经营理念和不懈的追求112］。1.2鞍钢主要生产设施和能力简介(1)鞍钢股份炼铁总厂鞍钢炼铁总厂是由始建于1917年的原鞍钢烧结总厂和炼铁厂于2000年7月组建而成【13],是鞍钢股份下属的主体生产厂之一,占地面积近240万平方米,现有四个烧结车间和一个球团车间,主体设备有烧结机14台,总面积1490平方米，球团车间有带式烧结机1台,面积占321.6平方米,各种型号高炉11座，总炉容17272m3。2002年生产合格生铁1013万吨【14】。(2)化工总厂化工总厂始建于1919年,经过80余年的发展壮大,已成为中国最大的最具领先地位的炼焦及煤化工产品生产企业。化工总厂年生产焦炭470万吨、煤化工产品30余万吨.拥有一批装备精良，工艺先进的生产线。特另1J是经过近几年技术改造,国内先进水平的6米焦炉、140万吨干熄焦、制冷、生物脱氮、大回收已经陆续投产运行。总炉孔数757孔、共有大型焦炉17座1151o(3)第一炼钢厂鞍钢股份第一炼钢厂始建于H伪时期的1933年6月,原来一直采取平炉、模铸配套生产，设计水平仅年产钢58万吨。1997年1O月28日炼钢厂建成3座(公称1OO吨)氧气顶吹转炉.整体装备水平和工艺水平达到国内同类转炉的一流水平。1998年4月6日9号平炉停炉拆除,ー炼钢厂告别平炉,实现全转炉生产。2000年1月30日建成年设计生产能力为80万吨的1号方坯连铸机:2000年3月22日建成年设计能力为120万吨的大板坯铸机,同期建成脱硫扒渣、LF/VD等精炼配套设旌;2000年12月24日，第一炼钢厂海汰模铸エ艺,实现全连铸生产。200I年10月28日设计年产为80万吨的现代化2号方坯铸机生产线一次热负荷试车成功;2002年6月13日,大型厂连轧作业区划归ー炼钢厂;从此第一炼钢厂主体设备全面完成升级换代,形成了“铁水预处理•氧气顶吹转炉ー・炉外精炼ー连铸机一手连轧”装备一流的现代化生产エ艺格局,己具备年生产350万吨钢、坯能力【16】.(4)第二炼钢厂第二炼钢厂全厂拥有主要生产设备，公称容量600吨和1300吨混铁炉7辽宁科技大学工程硬士学位论文2鞍铜扩大生产规模的可行性研究各2座,3套铁水预处理装置,公称容量3座100吨顶吹转炉,2座150吨、1座180座、2台小方坯、1台超低头板坯和2台大板坯连铸机。年产钢能力800万吨.(5)热轧带钢厂该厂的前身是1958年1956年建成投产的原半连轧厂和第二初轧厂。“九五”期间，热轧带钢厂对原有的装备进行了脱胎换骨式技术改造,目前拥有1780、1700ASP、两条具有国际ー流水平技术装备水平的热轧带钢生产线，年生产能力650万吨【"J。(6)中厚板丿鞍钢股份中厚板厂是由原中板厂和厚板厂合并而成。中板厂现有设备:L235D四辑可逆式中板轧机ー套，二辑可逆式轧机生产线ー一条,生产能力为100万吨。厚板厂现有设备:f4300四辑可逆式轧机,是从奥钢联公司引进的エ艺技术和主体设备,轧机轧制カ为8000吨,生产能力为150万吨。(7)无缝钢管厂无缝钢管厂拥有,159MpM限动芯棒五机架连轧管机组、年产能力为20万吨,f219改进型自动轧管机,年生产能力为25万吨,flOO圆管延伸机组,年生产能力为め万吨,同时拥有石油管加工生产线和冷拔生产线。(8)冷轧硅钢厂冷轧硅钢厂主要设备有1条酸洗轧机联合机组,4条电エ钢连续退火涂层机组,2条包装机组等。设计年产量为100万吨，其中80万吨为中、低牌号无取向硅钢，20万吨冷硬卷。(9)大型厂鞍钢股份大型厂重轨生产线始建于1953年，是我国恢复建设时期著名的鞍钢“三大工程”之一,现有短流程钢轨万能轧机生产线一条，生产能力为80万吨。(10)冷轧厂鞍钢股份冷轧厂是中国冷轧板生产的摇篮和诞生地,于1960年建成投产，为当时中国第一家冷轧薄板的生产厂。现拥有两条酸洗ーー轧机联合机组、一条盐酸洗机组、两台新型可逆轧机、两条热镀锌机组、两条彩涂机组及后继深加工设备。能够生产热轧酸洗板、冷轧板、热镀锌钢板、彩色涂层板等多元化优质终端产品,以及代表冷轧エ艺髙水平的05级家电板和轿车板。年生产能力达到350万吨。S辽宁科技大学工程硕士学位论文2鞍钢扩大生产规模的可行性研究(11)线材厂鞍钢股份线材厂于1987年建成投产,全套设备是从美国摩根公司引进的。95年进行局部改造,轧制速度达到90米/秒，年实际生产能力为100万吨。2.1.3存在的主要问题(1)我国加入世贸组织后，鞍钢现有的产品结构和工艺技术装备结构还不能完全适应日趋激烈的市场竞争需求，鞍钢需要以结构调整为主线,加速企业技术改造［18,19.201。(2)根据国家产业政策，鞍钢的ー排1号、2号、4号、9号四座罐式髙炉和二排3号、5号、6号三座上世纪30—40年代始建的高炉，被陆续淘汰【2”。(3)按照可持续发展战略的要求，鞍钢在降低生产成本和节水、节能、环境保护与综合利用等方面,还需加大力度真正形成一整套环境友好型、节能降耗型、符合循环经经济发展要求的生产エ艺1221。2鞍钢扩大生产规模的有利条件钢铁エ业是国民经济发展的重要基础产业。为实现国务院提出的振兴东北老工业基地的目标，鞍钢的发展有不可忽视的连动效应和支柱作用。鞍钢扩大生产规模的有利条件有【23】:(1)具有较好的区域市场发展空间由于历史的原因，东北地区的经济发展相对落后。但是，自改革开放以来，特别是党中央国务院提出振兴东北老工业基地后，给东北的经济发展带来巨大动カ，也促进了东北地区钢材市场发展。这对占地利优势的鞍钢来说无疑提供了良好的区域市场发展空间。(2)具有较好的外部发展条件鞍山地区铁矿石资源丰富,已探明铁矿石的储量约占全国储量的四分之ー。周围还蕴藏着丰富的菱镁石矿、石灰石矿、粘土矿、镒矿等,为黑色冶企提供了难得的辅助原料。中长铁路和沈大高速公路穿过市区，大连港、营ロ港、敏鱼圈港与海内外相通，交通运输条件便利。(3)鞍钢扩大生产规模符合国家产业政策。目前从产品结构分析,我国生产的板带比为32.1%,而消费为42%,两者相差近10个百分点。板带9辽宁科技大学工程硕士学位论文2鞍钢扩大生产规模的可行性研究材生产不足，只能依靠进ロ解决。另外，热扎产品厚度、宽度,生产主要由市场调节，鞍钢西区上2150生产线符合‘钢铁产业发展政策》。3鞍钢“十五”、“十一五”发展规划简介3.1指导思想(1)鞍钢“十五”、“十一五”将全面落实科学发展观，坚持科学发展的理念和“高起点、少投入、快产出、高效益”的技术改造方针,淘汰落后产能,发展循环经济，走新型工业化道路,建设具有当代世界先进水平的资源节约型、环境友好型和生态保护型企业。(2)坚持技术改造与自主创新同步跨越，在改造中,始终坚持以自我为主，加强对引进技术的消化吸收和再创新，推进冶金重大设备国产化进程。(3)贯彻国家产业政策,加快产品结构调整，加快高质量、高附加值产品的研发:按照可持续发展和循环经济理念,提高环境保护和资源综合利用水平，节能降耗。最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平,力争实现“零排放”，建立“资源…产品…废弃物”再生资源…再生产品”的循环生产形式,实现“减量化、再利用、再循环”的良性生产运行方式。(4)积极采用精料入炉、富氧喷煤、铁水预处理、大型高炉、转炉和超高功率电炉、炉外冶炼、连铸、连轧等先进エ艺技术和装备。3.2鞍钢“卜五ー、“十一五”规划国家发改委正式颁布‘钢铁产业发展政策》，新政中提到2010年前形成两个:3000万吨级特大型企业。这两个企业最有可能就是宝钢和鞍钢。鞍钢在2000年底前，东部老区1000万吨钢铁精品基地改造完成，技术装备达到国际先进水平，产品板管比跃升至80%；2006年将完成西部500万吨现代化板材精品基地建设;2008年7月1日将完成鹹鱼圈500万吨钢的ー期建设,2010年前将实现纖鱼圈二期600万吨钢的投产;另外考虑东北地区钢铁企业组织结构调整,提高产业集中度,鞍本联合的本钢产量700万吨,这样鞍钢2010年将达到3300万吨产能，实现产业升级跨入世界500强的能力.辽宁科技大学工程硬士学位论文2鞍铜扩大生产规模的可行性研究3.3鞍钢“十五ー、。十一五ー主要建设项目(1)鞍钢“西区”500万吨精品板材基地建设,“西区”占地仅1.76平方公里，但却容纳钢铁的整个冶炼过程，包括炼铁、炼钢、连铸、热连轧、冷连轧等整套短流程生产线。’能够年生产铁520万吨、钢500万吨、钢材460万吨。具体建设项目:在炼铁单位，建设2座3200立方米高炉、2台328平方米烧结机:在炼钢系统,建设2座260吨转炉、2台板坯连铸机，年产连铸板坏500万吨:在轧钢系统，建设ー套年生产能力487万吨的2150mm热连轧机组,ー套年生产能力213万吨的2130mm冷连轧机组、一套年生产能力100万吨的1450mm冷轧机组:在能源动カ系统,建设世界最大的300Mw高炉煤气综合利用燃气轮复合发电机组及配套的220KV大型蓄电站等。(2)营ロ鮫鱼圈港钢铁项目,・期建设主要项目,年产493万吨生铁的高炉组及附属设施;年产500万吨钢的炼钢厂及附属设施:1条5500mm宽厚板轧机生产线,生产规模200万吨;一条1580mm热轧生产线,生产规模为296万吨；一条1450冷轧生产线，生产规模96万吨。5500mm宽厚板轧机为世界上最规格,将填补国内空白,一期建成后将建设工期增加产能600万吨,鮫鱼圈未来总产能将达到1200万吨。(3)年设计能力80万吨无取向冷轧硅钢06年将达产,年设计生产能力100万吨的取向硅钢将于07年上半年开エ。(4)改造大型生产线,将于07年4月份建成年产能80万吨的1OO米重轨生产线，目前国内仅新钢机、包钢和鞍钢生产。辽宁科技大学工程硬士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究3新建2、3号高炉炼铁エ艺技术研究1エ艺技术参数研究1.I新2、3号高炉建设规模新2号、3号高炉有效容积为3200m3,年生产350天，平均利用系数为2.2t/(m3.d)、设备能力2.2t/(m3d),高炉平均产生铁7040t,年产生铁250万吨。1.2拟采用的新エ艺、新技术(1)小粒矿和小块焦回收技术;(2)固定受料罐的串罐无料钟炉项;(3)铜冷却壁及除盐水闭路循环冷却系统等高炉长寿技术；(4)出铁场平坦化及机械化技术；(5)英巴法水渣处理技术;(6)高风温内燃式热风炉及余热冋收技术；(7)三电一体化自动控制技术;(8)高炉炉内料面监测技术；(9)烟煤浓相喷吹技术:3.I.3新2、3号高炉主要技术经济指标分析新建2号高炉主要技术经济指标详见下表:辽宁科技大学工程硬士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究表3-1新建2号高炉主要技术经济指标2002年国内2000m3级以上高炉的年平均利用系数接近2.2t/m3,表3.I数据表明,新2号高炉各项经济指标均接近或超过国内同类型高炉最好指标。鞍钢原、燃料条件很好,同时高炉本体及其配套系统的装备达到目前世界先进水平,可全面提高各项技术经济指标。另外,本高炉生产的生铁质量将比新1号高炉有所提高，可降低炼钢エ序的消耗，提高后部エ序产品的质量。因而,本项目的建设对增强最终产品的市场竞争能力,提高整个公司经济效益具有重要意义12”。3.1.4主要工艺流程新建2、3号高炉的工艺流程见图3-1。辽宁科技大学工程硬士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究:重量］画始辩机ェ坦§棒换妒.燃烧控钮装置各种阀门.绝水循耳余热回收装置隧酮3.1.5主要物料平衡量磊植黠要辩制1尘兰i£盟1n给料机I!结再辘I!给粹机11焦炭簿トー叫阵焦璇昔蠡斗11替量竭斗I!称量满«石殷带机エ石中问磊斗上科致带无辩稀炉璜设高炉刮瓣罗觀图3-1新建2,3号高炉的工艺流程鞍钢新2、3号高炉的物料平衡见下图:14泥炮,开口机桥式起甫扭捏动渡嘴.炉苗蹣垒炉体测谩高炉岭辞设备,冷却永系统｝划咂匿垂ー机ー习=1.bb箸塊辽宁科技大学工程J哽士学位论文3斩建2、3号高炉炼铁エ艺技术研究单位:万t/a3.1.6原燃料条件图3-2鞍钢新2、3号高炉的物料平衡图原燃料条件见表3.2表3-2原燃料品种一览表辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究1.7原燃料质量要求(1)烧结矿质量要求见表3.3表3-3烧结矿质量要求项目数值TFe铁份波动FeoCaO/Si02低温还原粉化率RDI转鼓指数T-I(>10mm)粒度范围其中:>50ram兰57.〇%0.5%6-8%8520<40%>65%5-50mmS5%<5mm15%TFe铁份波动FeO常温抗压强度转鼓指数T•I(<lmm)膨胀率粒度范围其中v5mm>64%4-0.5%6-8%21960kg/个球S5%S16%9-16mmS5%16辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究(4)焦碳质量要求见表3-6。表3-6焦炭质量要求项目数值转鼓指数灰份硫M40MIOCSRCRI粒度范围其中:<25ram>75mm曼!2.5%SO.6%284%S6.6%<62%>21%25~27mm兰10%茎IO%(5)石灰石质量要求Cao含量:252%;粒度:lO-3Gram每吨铁入炉原燃料的总含硫量应<5kg。3.1.8原燃料用量(1)原燃料入炉单耗根据鞍钢现有原燃料各种确定高炉的炉料结构为:碱性烧结矿70%,球团矿22%,天然块矿8%。其综合入炉品位59.5%。原燃料的入炉单耗为:混合矿:1610kg/t其中:碱性烧结矿:1127kgハ球团矿:354kg/t块矿：129kgハ焦碳:350kg/t(2)原燃料用量原燃料用量见表3-6辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究表3-6原燃料用量表序号物料名称最大13用量平均日用量年用量(t/d)(t/d)(1x104)备注3.1.9工程主要内容(1)矿、焦槽及上料系统(2)高炉本体(3)高炉炉体、炉顶框架及高炉基础(4)风ロ平台出铁场(5)粗煤气系统(6)煤气清洗系统(7)热风炉系统(8)高炉鼓风系统(9)煤粉喷吹系统(10)炉渣处理系统(11)高炉公共辅助设施燃气、热カ设施通风除尘设施供配电设施给捧水设施自动化过程监测与控制辽宁科技大学工程硬土学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究3.2矿焦槽与上料系统エ艺3.2.1上料方式新建2、3号高炉上料方式采用胶带运输机上料,与料车上料相比,胶带上料具有生产能力大，操作和维护比较简単，易于实现大料批上料等特点，能够保证高炉原料的供应，同时矿焦槽布置更为灵活。3.2.2原燃料贮运系统新2、3号高炉原燃料设施共分四个系统,即:烧结矿系统、球团矿杂矿系统、焦炭系统、煤粉系统。(1)烧结矿系统新2、3号高炉所用的烧结矿来自于东鞍山烧结厂、新二烧、老三烧,烧结矿采用烧结专用车铁路运输进新建的铁路受料槽,烧结矿经受料槽下胶带机输送到矿槽。(2)球团矿杂矿系统新2、3号高炉所用的球团矿来自弓长岭球团厂，杂矿(块石、石灰石、硅石)来自鞍钢灵山矿石厂(外购),按原料条件采用普通敞车铁路运输进翻乍机室,自动卸车后，自带式给料机经胶带运输机系统运输到矿槽。(3)焦炭系统新2、3号高炉的焦炭来自新钢铁公司化工总厂二、三、新四炼焦车间，采用胶带机运输,全系统共经14次转运将焦炭运至新2、3号高炉焦槽，运输距离约4570m。(自新炼焦贮焦楼起至焦槽前第一个转运站止)。(4)煤粉系统煤粉喷吹用原煤来自鞍钢灵山原料场(外购)，采用普通敞车铁路运输进干煤库。干煤库内采用桥式抓斗起重机作为卸车、倒运上煤的主要设备,装卸能力为150t/h,干煤库至煤粉车间高位煤仓的上煤方式采用胶带机输送。3.2.3矿焦槽平面布置(1)两座高炉的矿焦槽布置在两座高炉的上料皮带机的称量室之间。新2号高炉的矿石胶带运输机和焦炭胶带运输机均向东南方向供给新2号高炉的上料胶带机。新3号高炉矿石和焦炭运输机均向西北方向供给新3辽宁科技大学工程硕士学位论支3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究号高炉的上料胶带机。矿焦槽采用三排平行布置。矿槽、焦槽顶面标高相同。其中焦炭槽为单排布置;矿槽为双排布置。烧结矿槽和小块焦槽为ー排;球团矿槽、块矿槽和杂矿槽为ー排,呈双排布置。矿槽和焦槽分开布置,在同一建筑物内,矿槽与焦槽之间设有室内汽车通道。(2)每座高炉的矿焦槽的数量及贮存能力见表3.7表3.7矿焦槽エ艺参数3.2.4原燃料贮运系统エ艺流程烧结矿在烧结厂进行了整粒处理，装入5个烧结矿槽中,回收的小粒度烧结矿装入3个小粒度烧结矿槽中。烧结矿槽下采用分散筛分、分散称量的工艺流程,焦炭采用分散筛分、集中称量的工艺流程。烧结矿、球团矿、块矿、杂矿、熔剂、焦炭、小块焦及小粒矿均通过槽ド胶带运输机经中间斗转运到上料主胶带机。小块焦与烧结矿混装入，烧结矿与小粒度烧结矿分批入炉。此エ艺流程可参考高炉エ艺流程图中的上料部分。3.2.5烧结矿分级入炉为了节约成本，降低能耗,采用烧结矿分级入炉技术。发挥小粒度烧结矿控制炉内边缘煤气流,减轻炉墙热负荷及延长高炉寿命的效果，将小粒度烧结矿分级成小批装入高炉。辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究在烧结矿槽下筛分时，将粒度大于10mm的烧结矿直接入炉。小于粒度!Omm的烧结矿粉运出槽下，在返矿装车槽前的转运站内设置小粒度烧结矿的筛分站，将粒度4.10mm的小粒度烧结矿(约占烧结矿量30%)运到小粒度烧结槽中贮存,粒度小于4ram筛下烧结粉则返回到烧结厂。每座高炉设有3个小粒度烧结矿槽。再经槽下设备及上料主皮带机将两种粒度大小不同的烧结矿分别装入炉内.通过炉项无料钟装料设备灵活的布料手段，可将小粒度烧结矿布在靠炉内边缘区域.3.2.6小块焦回收利用将焦槽槽下筛除物中粒度10〜25mm的小块焦回收，与矿石混装入炉，冶炼效果良好，高炉槽下碎焦量约8%,小块焦按碎焦量的45%考虑，则每吨铁可回收小块焦约14kg。若按年产生铁264.4万吨计算,每年可回收小块焦约3.45万吨,约10个月即可收回该系统的投资。在焦槽的返焦皮带运出的第一个转运站内设置筛分设施，筛上物通过槽上杂矿皮带机运到两座高炉各自的小块焦槽中,筛下物通过返焦皮带运到火车装车槽，返回烧结厂。3.2.7料批批重、日上科批数及上料能力1、料批批数的确定首先确定焦炭批重,然后根据焦炭批重再确定矿石批重。(1)焦炭批重焦炭批重与炉喉直径及焦层厚度有关,根据经验公式计算,并结合国内外同级高炉的生产操作实践,其焦炭批重确定如下:最大焦炭批重:22t/ch：正常焦炭批重：20t/ch；最小焦炭批重：18t/ch。(2)矿石批重根据以上确定的焦炭批重可计算出相应的矿石批重，结果见表3.8。21表3-8高炉料批批市2、日上料批数每天的生铁产量按704Ot考虑,高炉装料制度为CJOLlosL则每天的上科批数见表3-9.表3-9日上料批教3、上料能力新2号高炉上料主胶带机水平长度为370.22m,倾角10.199。。新3号高炉上料主胶带机水平长度347.5m,倾角1O.850。两座高炉的上料主胶带机的带宽均为B=1800mm,带速V=2m/s,输送能力:运矿Q=35OOt/h,运焦900t/h,采用双传动滚筒四机驱动，每台功率约250kw。上科主胶带机的作业率:高炉装料制度为ClOLJOsl,焦批按20t/oh、矿批按92t/ch、日产生铁7040时，装料周期时间为524S,装料间隔时间701.3S,上科主胶带机的作业率为74.72%。3.2.8炉顶系统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却设施、炉顶探尺，检修设施及炉顶框架等构成【241。(1)装料设备型式的确定随着高炉大型化及长寿化进程，对高炉操作稳定性的要求也随之提高，无料钟炉顶因其良好的高压密封性能、灵活的布料手段,目前已成为大型辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究高炉优先考虑的设备配置。由于串罐无料钟消除了并罐无料钟所固有的蛇形偏析现象,有效地控制了装料过程中物料粒度偏析,料罐称量准确,料闸可控性更佳，设备重量更轻，设备故障率减小.故新2、3号高炉采用串罐中心卸料式无料钟炉顶装料设备。(2)炉顶结构及布局炉料由上料胶带机装入炉顶装料设备的固定料罐,在固定料罐中设有固定炉料分配装置。炉顶装料设备的称量料罐通过四根支柱组成的小框架支撑于高炉炉壳上，固定料罐支撑在炉顶大框架上。布料溜槽及其传动齿轮箱、自动式探尺直接支于炉壳外封罩ヒ。炉顶大框架还用来支撑50t炉顶设备安装用起重机及上料主胶带机头部段。炉顶大框架布置在四根煤气上升管的外侧，炉顶均排压设备及管道支撑在上升管上的各层平台上。(3)串罐无料钟装料设备固定料罐的有效容积：70m3上料闸直径:01000mm上料闸排料速度：焦炭：1nl3/S;烧结矿：I.4m3/S称量料罐的有效容积：70m3称量料罐设计压カ：〇.28MPa上密封阀直径:mil50mm料流调节阀直径：0750mm料流调节阀排料能力：焦炭:0.7m3/S,烧结矿:1.3m3/S下密封阀直径：m900mm布料溜槽:长度:4000mm旋转速度：8r/rain倾动速度：0—1.60/S各阀驱动方式：液压(4)装料方式无料钟炉顶通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的控制,可以实现炉喉料面上的多种布料方式。炉顶布料方式设有多环布料、单环布料、点布料和扇形布料四种方式。以多环布料为基本的布料方式,单环布料设有自动和手动，而点布料和扇形布料只设手动,仅在特殊情况时使用。装料制度采用CIOLlosJ,按C=14圈，0L=10圈,0s=4圈进行布料。皇!塑塑兰芝!兰经坠兰兰丝ー!堑塞!：!兰塑芝芭塾三芝苫查翌壅3.3炼铁エ艺3.3.1高炉炉型尺寸新2、3号高炉设计有效容积为320Cm3。高炉炉体系统在总结国内外高炉长寿经验的基础上，采用国内外行之有效的措施，使高炉一代寿命(不中修)达到15年以上・结合鞍钢的原燃料条件和高炉富氧大喷煤后的内型发展趋势，为改善高炉透气性和充分利用煤气化学能,适当加大了高炉下部容积和降低炉身高度，适当降低高炉的高径比。高炉内型尺寸见图3-3和表3.]〇。1—们1兰11/\fvu：3：oom31),-r"01D一’A•£=二型/へロ・}ヘ娥ー.rd兰1三长廿中由福1{/2圈3-3高炉内型尺寸辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究表3.10高炉内塑尺寸3.3.2高炉炉体结构根据高炉炉体エ艺负荷及负荷种类，设计确定高炉结构为自立式框架结构。炉体框架与高炉完全脱离。炉体框架分上下两部分，下部框架为31X20m与24X20m的矩形结构，主要支撑下部平台、热风围管和上部框架的荷载;上部框架为20x20m方形结构，主要支撑炉身至炉顶的各层平台荷载及部分炉顶设备和煤气上升管荷载。炉体从风ロ平台以上共设有六层平台，以利于生产操作、设备检修、安装、维护的需要.辽宁科技大学工程硬上学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究3.3.3高炉的冷却设备冷却设备包括炉体冷却设备,炉底冷却设备和风口冷却设备’251。冷却设备的寿命是决定高炉寿命最关键的因素之、特别是炉身下部及炉腹区域的冷却设备型式是否恰当、结构是否合理、外部水系统的配置是否有效,是高炉能否长寿的关键［26,271。具体的冷却设备配置如下:(1)高炉炉底及炉缸高炉炉底冷却采用在炉底砖下埋设水冷管的形式。炉缸、风ロ带采用冷却壁冷却方式,其中风口带以下设5段光面冷却壁,壁厚为160mm,材质为灰铸铁:铁口周围采用了铜冷却壁冷却。风口区为1段异形光面冷却壁。壁厚250mm,材质为灰铸铁。(2)炉腹及炉身中下部由于炉腹、炉腰及炉身中下部温度波动较大,化学侵蚀严重,热应カ破损作用较大,工作条件最差，对高炉寿命影响较大。设计在封口带的炉腹第一段冷却壁为铁素体球墨铸铁冷却壁。在炉腹至炉身下部的高热负荷区域采用当今世界公认的铜冷却壁方案。铜冷却壁的高度约10mo(3)炉身中上部由于大量喷吹煤粉，炉身中、上部的热负荷的增加，为了加强冷却，炉身中上部均采用冷却壁冷却。炉身中部采用了3段镶砖冷却壁,壁厚340ram,材质为铁素体球墨铸铁;炉身上部采用了3段镶砖水冷壁,壁厚270mm，材质为铁素体球墨铸铁。3.3.4高炉内衬在研究高炉长寿的课题中，正确选择耐火材料是很重要的。因此,设计高炉内衬时，针对高炉各部位工作条件、侵蚀机理和不同形式的冷却设备而选择了与之相近的内衬结构和材质。(1)炉底、炉缸内衬由于高炉内的高压和铁水压カ，使铁水渗入炉底,温度的波动使铁水凝固膨胀，砌体的膨胀使砌体内部产生应カ而开裂，热应カ环裂在大块炭砖中更为广泛.同时由于碱金属的作用，使内衬耐材产生脆化,剥落上浮。此外，还有可能由于冷却设备的漏水而造成氧化等，诸因素的影响导致砌体的损坏，炉缸、炉底耐材的损坏即标志着一代炉龄的结束，该区域耐材配置设计相当重要,新2、3号高炉配置如下:第一层采用石墨炭砖,炉底、辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究炉缸外侧采用UCAR小块炭砖,炉底中心采用4层大块国产微孔碳破。在铁口处的炉缸壁加厚，以保证铁口的寿命。在铁ロ及铁口以下1.2m处产品产出象脚侵蚀的部位采用高导热热压碳砖。炉缸内侧砌国产刚玉莫来石质和炉底炭砖,上部采用两层国产刚玉莫来石砖形成陶瓷杯保护层，风ロ采用复合棕刚玉砖。(2)炉腹、炉腰及炉身中下部内衬由于炉腹区域正处在燃烧带的上方，为避免铜冷却壁直接受到高温煤气的冲刷,考虑在炉腹部分留有一定厚度的砌砖，以形成保护渣皮层。在炉腰及炉身部分为薄壁炉墙结构。炉腰及炉身下部区域采用的铜冷却壁具有较高的冷却强度,选用在其上镶满具有较强的抗碱金属性、抗氧化性和耐腐蚀性,同时导热性较高的氮化硅结合碳化硅砖,厚度约lOOram。(3)炉身中部及上部内衬该部位工作条件并不及炉腹、炉腰及炉身下部那么严酷,但由于采用富氧大喷煤后,其工作条件有恶化的趋势，这ー区域的冷却壁镶破材质可采用耐磨性优越的氮化硅结合碳化硅质。3.3.5炉体冷却水系统按冷却元件的重要性和冷却水系统的设计要求,炉体冷却水系统分成高压エ业水冷却系统和除盐水闭路循环冷却系统。(1)高压エ业水冷却系统高压エ业水冷却系统包括风口小套，炉内料面监测仪和炉顶洒水装置等，高压工业水的供水量为1500m3/n,供水压カ为1.5Mpa。(2)除盐水闭路循环冷却系统除盐水闭路循环冷却系统分为I系统和II系统。I系统冷却范围包括炉底水冷管、风口中套、倒流休风阀和热风阀系统，水量为1324m3/h,II系统冷却范围包括炉体冷却壁，水量为5112m3/h。3.6妒体监测为确保高炉生产稳定、安全、长寿,设置了必须的、可靠的监测装置包括:(1)炉体温度监测，包括耐材、冷却元件、冷却介质的温度;(2)冷却水流量、压カ检测:27辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究(3)炉身压カ与压差监测;(4)炉体料面监测系统。3.3.7炉体附属设备炉体附属设备包括十字测温装置、炉喉钢砖、炉项洒水、送风支管、风ロ设备、炉内料面监测仪、电梯等。(1)炉喉钢砖为长条式普通铸钢件(2)风ロ设备由大套法兰、风口大套、风口中套、风口小套及紧固件构成。铸钢造的风口大套用螺栓安装在大套法兰上，在风ロ大套的顶端装着风口中套，风ロ小套为贯流式髙流速风ロ,风口中套为双室螺旋型。3.3.8煤粉喷吹系统エ艺漉程原煤从原煤槽通过胶带机运输至原煤仓,原煤仓出口的给煤机按设定值给磨煤机加煤。磨煤机内原煤经干燥剂干燥及研磨,由磨煤机上部分离器分离出合格的煤粉。由排煤粉风机抽引，进入布袋收尘器,经气、粉分离，煤粉流入布袋灰斗;设计中间煤粉储仓(细粉仓)，平衡煤粉的生产和高炉的煤粉喷吹量。煤粉车间设计为中速磨加一级布袋收粉“短流程”全负压制粉工艺系统。磨煤机选用短盘式中速磨煤机；煤粉干燥荆用热风炉废气兑入•定量的燃烧炉烟气混合而成；煤粉收集采用低压脉冲袋式收尘器；煤粉喷吹采用并罐、单管路加炉前分配器直接喷吹方式;喷吹罐全氮气充压、流化；喷吹介质采用压缩空气，亦可切换成氮气采用全氮气喷吹【2弓I。エ艺流程框图见下图。辽宁科技大学工程硬土学位论文3斯建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究上断圈圃J图3—4エ艺漉程框图煤粉喷吹采用并罐、单管路加炉前分配器宜接喷吹方式,喷吹介质正常时用压缩空气,非常时期切换成氮气。煤粉喷吹压カ1.OMPa,喷吹浓度20kg/m3〜40kg/m3。喷吹用压缩空气的管路上设有专用逆止阀，以防止煤粉倒流。喷吹罐充压、流化采用氮气。制粉间共4台磨煤机，8台喷吹罐,分为4个系列。每个系列并罐倒罐喷吹对一台分配器,两个系列两台分配器给・座髙炉喷吹。即1、2系列给新2号高炉喷吹，3、4系列给新3号高炉喷吹。3.3.9风ロ平台出铁场系统(1)风口平台出铁场构成风口平台出铁场系统由风ロ平台和出铁场平台、厂房等构筑物及相关设备所组成。风口平台一个独立的钢结构平台，风ロ设备及检修工具等可由2t电动叉车经出铁场上风ロ平台道路运至平台上,风ロ平台下设有泥炮、开口机J占『豳辽宁科技大学工程硬土学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究操作室。新2、3号高炉均设计成东西两个矩形出铁场。大型髙炉的特点是多铁ロ、连续出铁。每座高炉设置4个铁ロ、不设渣ロ。每个出铁场设置两个铁ロ。每个出铁场两个铁口间夹角为78。。两个出铁场两侧各设有一套!NBA法水渣处理装置，水渣经过胶带机输送到正西方向的高炉水渣装车槽和水渣堆场集中处理。(3)出铁场设计特点出铁场采用了钢结构加混凝土模板的结构型式，取消了填沙层，减少了出铁场荷载,节省了投资。通过出铁场场面的平坦设计，给炉前机械化创造了条件，减轻了炉前劳动强度。新型摆动溜槽及液压泥炮、开铁口机。大夹角铁ロ及双矩型出铁场,可避免相邻两条主沟间操作、维护时的相互干扰，可实现主沟的就地维修。(4)出铁场主要设备为确保安全生产和减轻工人劳动强度,炉前设有DDS型全液压矮身泥炮、开铁ロ机，以及摆动溜槽,固定贮铁式主沟、渣铁沟、主沟拆沟机、主沟浇注料快速搅拌机等设备。泥炮型式:DDS液压矮身泥炮，泥泡在泥炮操作室手动操作。开口机型式为DDS气液复合式开铁ロ机，具有正打和反打功能，开口机在泥炮操作室手动操作。3.3.10热风炉系统(1)热风炉工艺布置为达到热风炉风温1200〜1250C及25年以上的热风炉砌体无检修寿命,每座高炉配置ー组由3座高温内燃式热风炉组成的热风炉系统。热风炉系统位于出铁场铁路线的ー侧,热风炉间距为13.5m。考虑回收烟气余热预热空气及煤气,设置地上金属烟道,烟道管内喷涂VL.Sgo烟囱为磴结构,上口直径为5m,髙80m。(2)热风炉设计参数及主要技术性能高炉热风炉的主要设计参数见表3.11辽宁科技大学工程硕士学位论文3斯建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究加热风量m3/min(标态)冷风压カ(表压.最高)MPa设计风温(最高)℃拱项温度。C废气温度。C助燃空气预热温度。C高炉煤气预热温度。C热风炉工作制度ー燃料组成一67000.4912501400,1450(max)310,380(max)〜185〜185两烧・送高炉煤气+焦炉煤气新2号与新3号高炉热风炉的技术性能相同。热风炉主要技术性能见表3-12表3.12热风炉主要技术性能(3)热风炉结构特点目前国内现有高炉配置的传统内燃式热风炉风温普遍较低，达不到设辽宁科技大学工程硬土学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究计要求,并且风温更是逐年降低,5年左右即需中修。通过破损调查分析其原因,主要是由于砌体破坏使有效的加热面积减少,阻损增大烧不进煤气而造成风温水平下降。所以设计高风温长寿命热风炉,其砌体结构高温稳定性是否有效可靠是设计成败的关键。大型高温内燃式热风炉国外有长寿的实际经验,国内也有生产实践,其砌体结构主要有以下特点:1)悬链线形拱顶结构热风炉拱顶砌砖形状为悬链线形，改善了砌体的受力条件,增强了结构的稳定性,同时，有利于高温烟气流在蓄热室断面上的均匀分布:拱顶与大墙砖脱开，荷载由炉壳承受，使两者的膨胀互不影响,从而改善了拱顶砌体的受力状态。2)“眼睛形"燃烧室采用变断面眼睛形燃烧室，并配置矩形陶瓷燃烧器,提高了蓄热室的有效面积,矩形陶瓷燃烧器的合理结构确保了煤气和空气混合充分,使燃烧更加完全,并避免燃烧时的爆震及脉动,确保燃烧过程的稳定。3）独特的板块式墙体结构通过设置合理的膨胀和滑动节点，使墙体成为独立的板块结构，既保持砌体的独立性和密封性,乂不产生破坏性应カ。在隔墙砌体的中下部设置高性能的隔热砖,以降低隔墙两侧的温度梯度，并在隔墙冷面设置特殊结构的不锈钢板，提高隔墙的结构稳定性及气密性。4）组合砖及高效格砖在砌体开孔部位广泛采用组合砖，以提高易破损部位的砌体结构稳定性和气密性，蓄热室采用带凹凸槽的七孔高效格砖。（4）热风炉用耐火材料热风炉用耐火材料是由蓄热室、燃烧室、拱顶、陶瓷燃烧器、热风管道及烟道用耐火材料所构成。根据对热风炉各种丄作状态的模拟计算，确定了砌体各部位的温度分布，并根据温度分布状况选择各部位砌体组成及材质。根据设计拱顶温度1400"C,并考虑到投资，高温区采用硅砖（包括拱顶），中温区采用牌号为HD的红柱石砖,低温区采用低蠕变粘土砖。各部位耐火材料与炉壳间选用相应的隔热材料——高铝质粘土质隔热砖，在关键部位如燃烧室、蓄热室上部及隔墙热层中，选用了使用温度及热导率低的高铝聚轻隔热砖角度莫来石聚轻隔热砖。炉壳内侧喷涂隔热喷涂料CL：1309辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究（5）热风炉炉壳热风炉炉壳由直筒部壳体及拱顶部壳体两大部分构成。直筒部与埋入基础混凝土的基础螺栓相连接，直接座落在基础上,拱顶炉壳与直筒炉壳间采用了能减小应カ集中的圆弧过度结构。由于热风炉拱顶温度最高按1450”C设计，所以在高温部分采取了防止炉壳晶间应カ腐蚀的措施.（6）热风炉主要附属设备热风炉各阀设备本设计热风炉系统的阀门均采用闸阀或蝶阀。系统主要阀门采用液压驱动，系统内设有液压站和润滑站为设备提供液压油和润滑脂。热风阀采用除盐水冷却。本系统主要阀门规格见表3.12表3.12热风炉主要阀门规格助燃风机热风炉燃烧用助燃空气采用集中送风,设置两台助燃风机,・用ー一备。每台风机最大风量210000m3/h（标态），全压约12KPa（表压）。风机为双吸风ロ离心风机,吸风ロ设置消音器，风机入口带电动挡板调节装置，助辽宁科技大学工程项士学位论文3斩建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究燃风机房为简易钢框棚架。燃烧装置为了保证燃烧稳定,确保高温烟气在蓄热室断面上的均匀分布,设计采用矩形陶瓷燃烧器。燃烧器使用的耐火材料:上部采用耐热性、耐剥裂性良好的红柱石耐火砖;下部采用致密粘土砖,内侧下部设置防水装置。燃料为混合煤气（高炉煤气十焦炉煤气）,单座热风炉燃烧器的能力为:最大燃烧混合煤气量为15982Om3/h（标态）,其中焦炉煤气量为5180m3/h（标态）（最大应按2座热风炉工作时的量）。（7）烟气余热回收技术为了达到热风炉拱顶温度1400c的要求以及提高系统热效率、节约能源,设计采用高效分离型热管换热器回收热风炉烟气余热,同时预热助燃空气和混合煤气，使热风炉系统整体热效率达到82%左右。换热器性能见表3.13熟管换热器性能参数目前,国内较为成熟的烟气余热回收装置是分离型热管换热器,它具有结构简单紧凑，布置灵活,寿命长，运行可靠，维护工作量小，只要汽、液系统密封可靠，几乎无需维修等优点，十多年来已成功地应用于350。4350m3的各级高炉上，其工艺流程图见3.5。由于受烟气温度的限制,热管换热器只能将助燃空气和煤气预热到20012以下，单烧高炉煤气，风温可达1150。1200”（2,在混入少量高热值煤气的条件下,风温可达1200-1250”C。由于有少量焦炉煤气可供给鞍钢新2、3号高炉热风炉使用，因此，设计采用热管换热器预热助燃空气和混合煤气至180℃以上,以使风温达到1200~1250"C1291o辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究蛔气IIII[13.3.儿粗煤气系统图3-5分离型热管换热器工艺流程图粗煤气系统由煤气导出管、上升管、连接球、下降管、遮断阀、重力除尘器及放散阀等组成。（1）エ艺条件煤气发生量:正常544000m3/h（标态）;最大620000m3/h（标态）炉顶操作压カ;正常〇.25MPa,最高〇.28MPa炉顶煤气温度:正常150°C煤气灰量：约20kgハ除尘器入口煤气含尘量：约l39/m3（标态）除尘器出口煤气含尘量：约59/m3（标态）（2）系统概况高炉煤气经4根直径为q'2300mm的煤气导出管、上升管，入直径为tp5800mm的连接球，混合后经直径为中3400mm的T降管进入筒体直径为35.•1,I,一,；恤疑;，jll—flf・;，L辽宁科技大学工程硬士学位论文3新建2.3号高炉炼铁エ艺技术研究81400mm的重力除尘器，除去1501-Lm以上的大颗粒粉尘后经粗煤气管进入煤气清洗系统。亜カ除尘器中沉降的煤气灰定期经排灰阀、螺旋搅拌机卸入火车外运。在炉顶煤气上升管和下降管交汇处设置了连接球,改变了传统煤气管的连接方式。其优点是布置灵活,降低炉顶高度,节约投资。在连接球、下降管的最高点及均压煤气总管的顶部分别设有煤气放散阀，以控制炉顶压カ及休风时排放煤气。在重力除尘器上部也设有放散阀。为了吸收高炉炉壳的热膨胀,减少上升管对炉顶封罩的作用カ,在煤气导出管的直径上设有92300mm的波纹补偿器，上升管及ド降管的部分重量由炉项56.100m平台支撑。为了吸收除尘器出口处粗煤气管道的轴向膨胀及除尘器与比肖夫塔间的不均匀膨胀，在该粗煤气管道上设有波纹补偿器及拉杆。煤气管道内均采用喷涂，特别在转弯处采用了增强型锚固件，以减小煤气流的冲刷磨损。高炉休风时，为了隔断高炉系统与煤气管网之间的煤气,在除尘器上部设置一台93200mm的钟式遮断阀。除尘器下部设置了两套排灰装置（一套备用）及ー套螺旋清灰搅拌机。为了便于除尘器的贮灰量管理，在除尘器的锥体段上设有三层热电偶，以检测除尘器内煤气灰的堆积情况。3.3.12炉渣处理系统（1）炉渣处理工艺布置和技术特点鞍钢新2、3号高炉炉渣均按100%冲制水渣设计,炉前不设干渣坑，开炉初期采用渣罐方式出渣。在每座高炉的两个出铁场各设置ー套INBA（冷水法）水冲渣处理系统。冲制和脱水后的水渣经胶带机输送到水渣堆放集中处理。IBNA（冷水法）水冲渣处理系统具有以下特点:平面布置紧凑.占地面积小，水渣槽紧靠炉台布置。取消了水渣沟，缩短了高炉与IBNA（冷水法）水冲渣处理系统之问的距离;利用转鼓过滤器分离渣、水以及用胶带机运送成品渣，能实现整个エ艺过程的机械化和自动化，保证连续生产。循环水路系统中悬浮物含量较少，且无浮渣,水泵及水回路系统磨损，J、。辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究无冲渣爆炸现象（即使渣中带铁20%也不会产生爆炸现象），提高了设备的安全性。减少了设备的维护量。水渣槽设置了较高的排气烟囱，并且采用了冷水（＜43℃）冲渣，使得冲渣过程中产生的少量蒸汽排放到高空的大气中，使高炉区的工作环境优良。只有在启用备用水冲渣设施时（其排气烟囱较矮）オ有少量的蒸汽对高炉区产生影响。环保条件好，高炉区污染小.（2）冲渣工艺流程概述熔渣经红渣沟进入INBA法水冲渣处理系统的水渣槽，在冲制箱高速水流的作用下，粒化成水渣。渣水混合物在水渣槽进ー步粒化、收集后。经水渣分配器进入脱水转鼓。脱水后的成品水渣经转鼓内的胶带机及外部胶带机运送到水渣堆放场集中处理。冲渣水从转鼓分离出来后，进入下部的集中水槽中溢流进入热水池，再用热水泵送至冷却塔中冷却。冷却后的水再用粒化泵送到冲制箱，循环使用。脱水转鼓的转速和冲渣水量可根据红渣的流量自动调节13们。在INBA法水冲渣处理系统突然出现故障或处于检修状态时,为了保证高炉的正常生产,启动备用水冲渣系统。其流程为:熔渣经红渣沟进入事故水渣槽,在冲制箱高速水流的作用ト,粒化成水渣,其渣水混合物经渣浆泵送到另侧的INBA法水冲渣处理系统的脱水转鼓内进行脱水,实现渣水分离。本系统设置了保安水,以应付临时停电而产生的断水事故。本设计考虑到冲渣水的余热利用，系统设置了冬季采暖的接口。(3)主要工艺参数炉渣处理设计条件:高炉有效容积:3200m3日产生铁量:704038000t(max)渣量：30kg/t日产熔渣量:2323.2t,2640t(max)日出渣铁次数：14次每次岀渣铁时间：约90min高炉出铁、出渣制度：两个出铁场铁口交替出铁、出渣岀渣速度:8t/min,12t/min(max)熔渣温度：1480~1530℃辽宁科技大学工程硬上学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究3.4高炉煤气清洗系统3.4.!高炉煤气清洗设计条件(1)高炉煤气发生量1)高炉高压操作时正常:544000m3/h最大:620000m3/h2)高炉低压操作时：420000m3/h(2)炉顶煤气温度正常:15〇〜250c最大:400℃事故状态：6000c(3)炉顶煤气压カ高压：150〜250Kpa设备能力：280KPa低压：3〇〜40KPa(4)炉顶煤气含尘量环缝洗涤槽入口：69/m3(5)煤气含湿量环缝洗涤槽入1：3!芝59/m33.4.2主要技术参数。。E⑴循环水量：1100矗3/h其中：预洗涤段：550m/h环缝洗涤段:550m/h给水温度:<35℃给水压カ：。.8~0.9MPa(2)煤气出口含尘量：其中：高炉低压操作时：10mg/m3高炉低压操作时：5mg/m3辽宁科技大学工程硕士学位论文3新建2,3号高炉炼铁エ艺技术研究3.4.3高炉煤气清洗系统エ艺高炉煤气清洗系统采用目前先进的环缝洗涤净化工艺。经粗煤气系统粗除尘后的高炉粗煤气从上部进入环缝洗涤槽,在ー个塔内分两级对煤气进ー步加湿冷却、净化和减压。在第一级,即预洗涤段。通过在中心布置的多层喷嘴迸行喷水,该喷嘴具有很大的开孔。形式相同,带可互换喷嘴插件,不堵塞,单或双向喷淋。喷嘴雾化后的水滴与煤气充分混合,煤气被加湿饱和，冷却和初步净化。煤气中较大直径的尘粒被水滴捕集，这部分含尘水滴的大部分依靠重カ作用从煤气中分离出来，沿洗涤塔内壁顺流而下汇入集水槽中，通过--套水位控制装置，在第二级之前排出，水位控制阀可以通过液压驱动，也可以用杠杆臂机械驱动。然后通过高架水槽自流将其输送到污水处理站。在第二级，即环缝洗涤段,煤气被环缝洗涤器冷却、精除尘和减压，同时还可控制炉顶煤气压カ。3个环缝洗涤器并联布置同时运行。此布置具有很好的操作安全性，当ー个洗涤器发生意外故障时，煤气净化效果和炉顶压カ不会受到任何影响。与同类系统的串联双文氏管洗涤器相比在高炉压カ较低下操作尤其有利。环缝洗涤器安装在导流管下方，并穿过将洗涤塔分隔成第•级和第二级的圆锥形集水槽。环缝洗涤器可通过洗涤塔简体的侧门进行安装和拆卸。情除尘后的水分两级进行分离处理，郎大直径水滴形成的膜状、连续水流通过重力和逆流作用从煤气中分出来。收集在洗涤器下部的锥形积水槽中。在此分离阶段后，仅小水滴继续留在煤气中。这些小水滴将通过外部旋流脱水器去除。旋流脱水器入口处相互重叠的螺旋形布置的叶片使煤气产生旋流运动。水滴向塔体作离心运动，与壁面碰撞后沿内壁顺流而下汇集到流脱水器的底部。!环缝洗涤段和旋流脱水器的排水管合并在ー起，通过ー套共用的水位控制装置使二者的水位基本上保持一致。水位控制阀可能通过液压驱动，也可以用杠杆臂机械驱动使水位保持恒定。环缝洗涤段排水只含有少量尘泥，因此可用泵送至预洗涤段上部用于煤气的饱和及预洗涤，再循环使用。环缝洗涤器具有将煤气精除尘、减压至净煤气管两压カ、调节高炉炉顶压カ的功能。环缝洗涤器在对煤气精除尘的同时,也作为炉顶压カ