-四大悲剧
天钢
3200m
高炉设计概况
< br>
全强
张建梁
李学金
王泽
慜
中冶京诚工程技术有限公司
(原北京钢铁设计研究总院)
摘
要:本文介绍了天钢新建
3200 m
高炉设计占地省、技术装备水平高、节能环保措施充分等主要特点,着重论述了高炉
本体
、热风炉及出铁场系统的设计理念和设计特色。
关键词:
p>
3200m
高炉
工厂设计
特点
3
3
3
DESIGN OF
3200M
BF AT TIANSTEEL
QUAN
Qiang ZHANG Jianliang LI Xuejin WANG Zemin
Capital Engineering
&
Research Incorporation
Limited
(
Beijing central
engineering and research incorporation of iron and
steel industry
)
ABSTRACT The article introduces the
main features of the new 3200m
BF in
TIANJINSTEEL, such as less land occupying area,
high level
of
technologies
and
equipments,
and
sufficient
energy-saving
and
environment-protecting
measures.
It
mainly
describes
the
design
concept
and characteristics
of blast furnace proper, hot stove and cast house
system.
KEY WORDS
3200m
BF(Blast furnace), design,
characteristic
3
3
3
p>
天钢
3200m
3
高炉是天钢东移二期工程的重要
组成部分,设计高炉年产量为
2
55
万吨,加上一期
工程所建
2000
m
3
高炉产量,天钢炼铁工序形成了
年
产
430
万吨铁水规模,从而彻底解决了天钢延续
多年化铁炼钢的落后工艺以及对天津市区环境污
染的问题;改变了天津钢铁工
业布局分散和结构不
合理的状况,
为天津钢铁工业向高技术、<
/p>
高附加值、
高科技钢铁工业的发展奠定了良好基础。
3
天钢
3200m
高炉设计的突出特点:占地省,
技术、装备水平高,环境保护措施充分
。
1.
高炉占地省
1.1
高炉建设的现场条件
3
3
3200
m
高炉布置在原计划兴建的
1000 m
高炉
区域内,该区域四周被已有铁路、公路所包围,位
置极其
狭小;原来计划建设的高炉基础等已经施
工,主要设施如高炉中心、上料主皮带机、槽下
供
料系统和供返料接口的位置等已经定位。
1.2
节省占地的技术措施
3
为在上述仅有的狭小空间内布置一座
3200
m
高炉及其相应的公辅设施,设计采取了如下措施:
-
维持上料主皮带机水平长度不变
、皮带机角
度不≯
12
°,上料主皮带
机的传动室与中间称量机
械室架空,地平标高为
+12m
,主皮带机水平长度
263.5
m
。
-
矿、焦中间称量料斗有效容积与炉顶料罐有
3
< br>效容积相同为
72 m
,仍保留两个焦炭中间称量料
p>
斗和一个矿石中间称量料斗,矿石皮带机、焦碳皮
带机头轮平台标高
+29.55m
。
-
粉矿仓设于槽上皮带运输机主传
动及检修
室框架结构下,槽下筛下物即粉状料采用大倾角皮
带运
输机、垂直皮带运输机把粉状料输送到粉料仓
内。
-
采用占地省的顶燃式热风炉。
3
1.3
3200m
高炉平面布置如图
1
所示,
高
炉占地~
8
3
公顷(~
200m
×
400m
)
;炼铁厂
1
座
200
0m
和
1
座
3
3200m
高炉及公辅设施
(包括铸铁
机系统)
共占地~
26
公顷(~
650m
×
400
m
)
,与国内外部分炼铁厂高
炉占地相
比(见表
1
)较省。
图
1
3200m
高炉平面布置
Fig.1
Layout drawing of 3200m
BF
表
1
国内外部分炼铁厂高炉占地表
Table
Ⅰ
Land
occupying area of inside and outside Ironworks
厂
名
建设年份
高炉座数及容积
(
m3
)
1
×
2004
日本福山
1961
年
~
1973
年
1
×
2823
1
×
3016
1
×
4197
1
×
4617
罗马尼亚
格勒拉西
日本大分
1969
年
~
1976
年
1968
年
~
1978
年
1971
年
~
1980
年
1959
年
~
1973
年
2
×
2700
2
×
3500
1
×
4158
1
×
5000
2
×
4000
2
×
2175
1
×
4000
2
×
1800
1
×
2000
1
×
4615
2
×
2000
1
×
3000
2
×
4063
岛
式
33.84
11.28
半
岛
59.55
14.86
平行独立
半岛式
岛
式
39.6
9.75
半岛式
63.7
12.74
布置形式
炼铁厂地面积
(公顷)
平均占地面积
(公顷
/
座)
3
3
50.3
25.15
日本扇岛
半
岛
41.65
20.83
法国福斯
半
岛
32.4
10.8
法国敦刻尔
克
苏联西西伯
利亚
宝
钢
1979
年
~
1985
年
半岛式
44
22
2
3200m
3
高炉技术装备简况
2.1
槽下供料系统采用烧结矿、球团矿分散筛分,
分散称量(减重法
)
;焦炭分散筛分,集中称量并
设有焦丁回收系统。
2.2
采用带导料器的固定受料罐串罐无料钟炉
顶装
料设备。
2.3
高炉本体
100%
冷却(包括炉喉钢砖)
;炉体关
键部位选用铜材冷却器;软水密闭循环冷却及综合
< br>判断、逐级检漏设施;选用适合高炉不同部位、不
同工况的内衬结构,如炉缸采用
热压小块炭砖
(NMA),
内侧砌陶瓷材料保护的长寿结构;
设置完
善的自动化检测系统;一代炉役设计寿命
20
年以
上,一代炉役单位炉容累计产量
>12000
t/ m3
。
2.4
采用矩形双出铁场,
设有汽车上出铁场的引桥;
出铁场
采用平坦化设计以最大限度地实现炉前操
作机械化,最大限度地改善炉前劳动环境。
p>
2.5
炉前采用贮铁式固定主沟,矮液压
泥炮与开口
机同侧布置,
增大铁口间夹角,
改善炉前操作条件。
2.6
采用
新
INBA
炉渣处理系统。设计
100
%
炉渣冲
水渣以利于环保和综合利用,干渣作为事故备用。
p>
2.7
设有
4<
/p>
座顶燃式热风炉,用单一高炉煤气实现
高风温即采用燃烧炉烟气混
合部分热风炉废气来
预热助燃空气和高炉煤气实现
1250
p>
℃以上的送风
温度;热风炉寿命与高炉两代炉役同步。
2.8
喷煤系统采用三罐并列
上
出料浓相输送、总管
加分配器以实现均匀直接喷吹。
p>
2.9
三电一体化,完善的自动化检测控
制系统并采
用高炉专家系统以适应现代化高炉的生产操作。
以下着重介绍高炉本体、热风炉和出铁场系统
的设计特点。
3.
高炉炉体设计
3.1
高炉内型
< br>近
20
年来,
炼铁技术研究、<
/p>
开发的成果使高
炉生产在产率、
节能、<
/p>
长寿等方面取得了巨大进步。
高炉技术进步的同时高炉内型亦有相
应变化,大型
p>
高炉内型设计充分注意了炉缸高度、炉腹角
α
与死
铁层深度等几个关键尺寸。
-
精料已深为现代高炉生产所重视。在高炉
采用合理优化的炉料结
构、燃料质量及炉料品位提
高的前题下,吨铁渣量大大减少即单位入炉料产铁
量增加,
与此同时,
炉内间接还原反应区可以缩小
,
高炉内型设计亦应相应降低炉身高度并同时加高
炉腰到铁口的
距离,尤其是炉缸高度。
-
国外研
究提出高炉炉腹与风口前
“死料柱”
间存在着漏斗状的松散充填
床,
角度稳定在
79
°~
80
°;另外,高炉停炉解剖调查研究报告指出:炉
腹部的侵蚀角为
68
°~
80
°。
上述研究结果对内型
设计炉腹角
α
是个重要参考。
-
对高炉炉底、炉缸侵蚀机理的研究指出:
保持一定的死铁层深度
,可减小铁水环流对炉缸耐
火材料的冲刷、有助于防止炉底、炉缸处的蘑菇型
侵蚀。所以,为适应高炉长寿需要,必须加深死铁
层。根据经验和计算机数
模计算,死铁层深度以炉
缸直径的
20
%为宜。
天钢
3200m
3
高炉内型尺寸以及与同级别其他
高炉炉型的对比
如下表
2
所示。
高炉在一代炉役生产中,实际炉容变化与炉
体结构密切相关。据日本大型高炉生产实
践经验总
结:采用厚壁炉体结构如铜冷却板结构的高炉炉役
后期
实际炉容为初始炉容的
1.13
倍以上,而薄壁
炉体结构如采用日本第四代冷却壁结构的高炉炉
役后期实际炉容仅为初始炉容的
1.05
倍。天钢
3200m
3
高炉炉体设计采用薄壁全冷却壁结构,
所以,
设计高炉内型尺寸接近于工作内型。
表
2
天钢
3200m
与同级别其他高炉内型尺寸表
表Ⅱ
Comparison of
Furnace Profile for TIANSETEEL & threshes BF
鞍钢
项
目
新
1
号
有效容积
m
实际有效容积
m
有效高度
mm
炉缸直径
mm
炉腰直径
mm
炉喉直径
mm
炉缸高度
mm
炉腹高度
mm
炉腰高度
mm
炉身高度
mm
炉喉高度
mm
死铁层深度
mm
炉腹角
炉身角
炉缸面积
m
高径比
风口数目
铁口数目
2
3
3
3
武钢
5
号
/6
号<
/p>
3200
3233/3407
30600/30800
12200/12400
13400/13900
9000/9000
4800/5000
3500/3500
2000/2000
17900/17900
2400/2400
1900/2500
< br>80.273
°
/77.905
°
82.993
°
< br>/82.206
°
116.9/120.8
2.284/2.216
32/32
4/4
新利别茨
克
6
号
3200
3316
32200
12000
13300
8900
4600
3400
1900
20000
2300
1200
79.177
°
83.723
°
113.1
2.421
32
4
德国不来梅
2
号大修
3143
3664
(3699)
31430(31930)
12000
14150
9500
5460
3670
2350
19050
900 (1400)
2450
73.67
°
83.04
°
113.1
2.22
(2.26)
32
2
*3
*3
*3
*3
*2
< br>*1
澳大利亚
BHP
6
号
3208
3194
29670
11800
13832
8764
4800
3950
2350
16470
2100
2500
81.49
°
81.25
°
109.36
2.15
28
3
天钢
2
号
3200
3603
30500
12690
14200
9300
4900
3600
2800
17200
2000
2600
78.155
°
81.893
°
126.48
2.15
32
4
3200
3309
30200
12400
13700
9000
4900
3500
2000
17800
2000
2400
79.479
°
81.278
°
120.8
2.204
32
4
*1
除炉缸直径、炉腹角、炉身
角、工作容积数据为公开发表资料外其他数据是根据发表资料的推测值。
*2
为工作容积。
*3
带()数据为计算到炉喉顶沿的数值;不带()数据为计算到到料线零位的数值
3.2
炉体结构
根据国内外不同炉体结构的
发展、演变资料
及传热计算的研究成果,一代炉役
20
年寿命的炉
体结构设计原则:
-
高炉炉体采取
100%
冷却,包括炉喉钢砖部
分;
-
炉
腹、
炉腰、
炉身下部冷却设备采用铜材,
冷却器,单体结构设计要合理并满足强化冷却目
的;
-
炉体内衬依不同工况部位而选取耐材材
质、厚度并要与冷却结构相互适应、相互匹配;
-
冷却系统设计要求安全、可靠,检修维护