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科學技術論文

長鋼1號高爐中修優化設計特點及實踐

時間:2020年01月04日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

摘要:長鋼1號高爐中修優化設計采用了最新的工藝、設備和技術,如厚壁爐型改薄壁內襯爐型、工業循環水改軟水密閉循環冷卻系統、爐底爐缸炭磚+小塊陶瓷杯改炭磚+大塊陶瓷杯墊結構、出鐵場平坦化改造、除塵系統升級改造、爐頂均壓放散煤氣回收等。高爐開爐投產

  摘要:長鋼1號高爐中修優化設計采用了最新的工藝、設備和技術,如厚壁爐型改薄壁內襯爐型、工業循環水改軟水密閉循環冷卻系統、爐底爐缸炭磚+小塊陶瓷杯改炭磚+大塊陶瓷杯墊結構、出鐵場平坦化改造、除塵系統升級改造、爐頂均壓放散煤氣回收等。高爐開爐投產后,爐況穩定順行,各項指標均優于設計指標,平均利用系數在3.4t/(m·3d)以上,達到同類型高爐的先進水平。

  關鍵詞:高爐設計先進技術特點

江西冶金

  安徽長江鋼鐵股份有限公司(全文簡稱“長鋼”)1號高爐中修優化設計以提高環境保護和資源綜合利用水平,在實現降本增效的同時,力求實現經濟、社會和環境協調的可持續發展之路。2019年2月20日開始停爐中修,歷時76d,于2019年5月8日開爐投產以來,高爐總體運行狀況良好,有效容積利用系數為3.4t/(m3·d)以上,達到了同類型高爐的先進水平。

  長鋼1號高爐中修優化設計采用了新工藝、新設備和新技術[1],如厚壁爐型改薄壁內襯爐型[2]、工業循環水改軟水密閉循環冷卻系統、爐底爐缸炭磚+小塊陶瓷杯改為炭磚+大塊陶瓷杯杯結構、出鐵場平坦化改造、除塵系統升級改造、爐頂均壓放散煤氣回收等。其主要設計參數:有效利用系數3.24t/(m3·d),日產生鐵3500t/d,熱風溫度1150℃,綜合燃料比515kg/t,爐頂壓力0.2MPa,年產生鐵122.5萬t。

  1設計特點及分析

  本工程主要改造內容包括高爐本體系統爐型優化、冷卻壁及供排水系統、風口平臺出鐵場平坦化、爐頂均壓放散煤氣回收、出鐵場除塵系統升級及其他相關配套設施等。

  1.1高爐本體系統

  1.1.1高爐爐型

  高爐爐型是爐體系統的基礎,爐型的好壞不但關系到高爐是否高產穩產,也關系到高爐煤氣利用的好壞和燃料比的大小,同時,也對高爐壽命的長短起著重要作用。因此,在總結綜合比較國內同類型高爐設計與生產操作經驗的基礎上,結合本工程的具體條件,確定合理的高爐內型[3-6]。

  此次高爐本體爐型改造特點:1)厚壁內襯改薄壁爐型:在充分利用現有設施的前提下,保留利用原有高爐本體框架、爐體平臺,將厚壁爐型優化設計改造為磚壁結合薄內襯爐型[2]。2)死鐵層深度適當加深:適當加深死鐵層深度有利于減少鐵水環流對爐缸側壁的沖刷,保護爐底爐缸耐材,延長爐缸壽命。3)爐腰直徑加大。適當加大爐腰直徑,高爐透氣性得到改善,有利于高爐的強化冶煉。4)爐缸直徑擴大。適當的擴大爐缸直徑有利于提高高爐的產量及冶煉。

  1.1.2爐體冷卻結構及冷卻系統

  長鋼1號高爐中修采用全冷卻壁冷卻結構形式。爐體從爐底到爐身上部共設15段冷卻壁;爐喉采用兩段式水冷鋼磚。按照爐內縱向各區域不同的工作條件和熱負荷大小,采用不同結構形式和不同材質的冷卻壁。第1—4段冷卻壁為單層光面灰鐵冷卻壁;第5段(風口帶)為加厚雙層光面球墨鑄鐵冷卻壁;第6—9段(爐腹2段、爐腰1段及爐身下部1段)為雙層全覆蓋式鑲磚鑄鋼冷卻壁;第10—15段為單層全覆蓋式鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁。爐體冷卻系統由開路工業循環水系統改為軟水密閉循環系統。

  為強化爐底爐缸爐底冷卻能力,水冷管布置于爐底于爐底封板上方。為了使爐體供水分布均勻,將系統分成16個區,上部設1個脫氣罐和1個膨脹罐,用于控制軟水循環系統及排除軟水循環冷卻過程中產生的氣體。為加強高爐冶煉安全及控制軟水冷卻系統,本次中修設計高爐冷卻壁熱負荷監測系統,用于及時監測爐體冷卻強度、渣鐵皮厚度及冷卻壁破損情況,便于生產操作調控,有效提升了高爐冶煉強度。

  1.1.3內襯結構和材質

  高爐內襯是維護高爐工作的空間,耐火材料的選擇,將影響投資和使用壽命。在本次設計中充分考慮高爐各部位的不同工作條件和侵蝕機理,有針對性的選用耐火材料,并在結構上加強各部位磚襯的穩定性[3]。結合長鋼一代爐役使用情況,本次中修設計將原厚壁爐型改為磚壁結合薄內襯爐型。

  1.1.3.1爐底、爐缸區域

  高爐爐底、爐缸采用炭磚+陶瓷砌體復合爐襯結合水冷薄爐底結構。爐底、爐缸從下往上依次為:2層半石墨炭磚,2層超微孔炭磚,1層超微孔焙燒炭塊,2層大塊陶瓷墊。爐缸外側為超微孔炭磚+微孔炭磚,為了提高爐缸及風口砌體的穩定性和壽命,保護爐缸及風口設備,爐缸內側及風口區采用大塊陶瓷杯壁結構。爐底、爐缸設置侵蝕檢測系統。

  1.1.3.2爐腹爐腰及爐身中下部區域

  由于此區域熱負荷大,機械沖刷、化學侵蝕及熱震均存在極大的破壞作用,應選擇具有高導熱系數、高抗折強度、耐渣堿侵蝕的耐火磚。在充分考慮高爐各部位的不同工作條件和侵蝕機理,并結合冷卻壁元件的具體特點,有針對性的選用耐火材料。爐腹、爐腰與爐身下部區域冷卻壁采用冷鑲微孔鋁炭磚,內側采用鋁碳化硅噴涂料。

  1.1.3.3爐身中上部區域

  爐身中上部溫度較低,主要為爐料和煤氣流沖刷磨損,因此球墨鑄鐵冷卻壁采用致密性高、耐壓強度大、耐磨能力強的磷酸鹽浸漬黏土磚,內側噴涂高鋁噴涂料。

  1.2風口平臺及出鐵場系統

  長鋼1號高爐一代爐役生產過程中,出鐵場陸續暴露出以下不足:出鐵場偏小;出鐵場坡度較大,且表面凹凸不平,不利于爐前設備和渣鐵溝的維護和檢修,不便于檢修設備的運行;除塵效果不理想;渣鐵溝混凝土擋墻上部破損嚴重,溝蓋板變形嚴重,不能有效封閉,大量跑冒煙氣,爐前環境惡劣。針對以上不足之處,為了滿足環保要求以及便于爐前安全操作維護,在現有出鐵場結構基礎上平臺化,爐前設除塵小屋,將開口機泥炮包覆在小屋內,除塵系統風量提高到100萬m3/h,煙塵排放質量濃度<10mg/m3,大大改善了爐前操作環境。

  1.3爐頂均排壓煤氣回收系統

  高爐生產中,爐頂裝料設備向爐內裝料時,料罐中的均壓煤氣通常都是直接對空排放的,這部分放散煤氣的主要成分為CO、CO2、N2和灰塵。料罐排壓放散時產生的噪音和粉塵污染,不僅對大氣環境直接造成污染,而且也浪費了煤氣能源[7]。因此,本次中修設計對均壓煤氣進行除塵并回收。

  爐頂均排壓系統的工藝流程:1)料罐排壓。料罐內高壓煤氣→旋風除塵器除塵→均壓放散閥→煤氣回收管網→布袋除塵器→逆止閥→煤氣快速切斷閥→手動盲板閥→蝶閥→凈煤氣管網。2)料罐均壓。兩步進行,凈煤氣一次均壓,N2二次均壓。凈煤氣一次均壓:一次均壓凈煤氣→均壓閥1→旋風除塵器→均壓閥2→料罐。該技術應用投產后,運行情況穩定良好,煤氣回收率達85%以上,取得較好的環保效益和經濟效益。

  2結論

  1)長鋼1號高爐中修設計采用較先進工藝技術及設備,高爐投產后,爐況穩定順行,各項指標均優于設計指標,平均利用系數在3.4t/(m3·d)以上,達到同類型高爐的先進水平。2)出鐵場平坦化后,爐前設除塵小屋,出鐵場除塵風量加大,有效改善了爐前操作環境。3)爐頂均排壓煤氣回收系統投產后,運行情況穩定良好,煤氣回收率達85%以上,生產實踐取得較好效果。

  參考文獻

  [1]中國冶金建設協會.高爐煉鐵工藝設計規范[M].北京:中國計劃出版社,2015.

  [2]朱興華,陳冬,陳金寶,等.一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法及其結構:106755680B[P],2018-09-18.

  [3]朱興華,陳冬,侯玉偉.濟源鋼廠2號高爐設計特點及實踐[J].中國冶金,2017,21:41-45.

  [4]費書文,朱興華.馬鋼3號1000m3高爐設計特點[J].煉鐵,2005(5):20-23.

  冶金方向論文投稿刊物:《江西冶金》Jiangxi Metallurgy(雙月刊)1981年創刊,是江西省唯一面向國內外公開發行的冶金行業科技期刊。專業面涵蓋采、選、冶、加工、原料、材料分析、節能、環保、設備、計算機、技術經濟等方面,對國外冶金行業的技術發展動態及時報道。

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