武钢新建3200m~3高炉采用的新技术

　　武钢现有5座高炉在生广，高炉总容积为10988m3，年产铁水800万t左右。5座高炉的容积大小、装备水平、生产效率和运行能耗参差不齐，其中*大的高炉为5号高炉，高炉容积为3200m3，从1991年10月19日投产至今，己生产近13年没有更换一块冷却壁，没有进行一次喷补，也没有进行一次中修，高炉的生产效率也一直很高，年均利用系数一直维持在2.25~2.35；炉容*小的高炉为3号高炉，高炉容积为1 536m3，存在工艺落后、装备水平低、操作指标差、能耗高、高炉区域环境差等问题。

　　为了淘汰落后的高炉，满足公司长远发展和铁钢平衡的需要，进一步提高产品竞争力，2001年底武钢决定新建1座3 200m3高炉（以下称为6号高炉）。在5号高炉先进装备和高效长寿的成功经验基础上，6号高炉采用了当今世界一系列先进的新技术：烧结矿分级入炉、并罐无料钟炉顶、联合全软水密闭循环冷却系统、砖壁合一薄内衬结构、铜冷却壁、超微孔炭砖、*新改进型高温内燃式热风炉、环保型INBA渣处理装置、完善的出铁场设施、富氧喷煤、轴流旋风除尘器、环缝洗涤塔等。

　　2技术经济指标设计先进根据5号高炉的实际生产状况和武钢原燃料供应情况，以及国内外大型高炉的先进生产指标，确定的6号高炉主要技术经济指标见表1. 3技术装备水平国际一流5号高炉是在20世纪80年代末建设的，其技术装备水平在当时处于国际一流水平，采用和引进了一系列先进技术如小焦回收、无料钟炉顶、软水密闭循环、水冷炭砖薄炉底、环形出铁场、热INBA、改进型高温内燃式热风炉、两级自动化控制系统等。

　　6号高炉在5号高炉的成功生产经验的基础上，采用了一系列当今世界先进技术使得该高炉在整体装备水平达到了当今国际一流水平，各系统装备基本情况见表2.表1武钢6号高炉主要技术经济指标项目指标备注高炉有效容积m3年均利用系数t/（m 200设备能力250炉顶压力，MPa送风温度，c富氧率，3*高4熟料率，入炉综合品位年均工作日d年产生铁量，万t/a年产水渣量，万t/a 80含水率15%高炉一代寿命，a热风炉一代寿命，a表2武钢6号高炉各系统装备基本情况系统名称技术特征原燃料供应系统槽前设置烧结矿分级筛筛分楼。

　　槽下供料系统小焦回收，烧结矿分级入炉。

　　上料系统带式输送机上料。

　　炉顶系统并罐无料钟炉顶。

　　粗煤气系统轴流旋风除尘器。

　　炉体系统强化炉型，砖壁合一薄内衬结构，全冷却壁（铸铁+铜）联合全软水密封闭循环冷却系统，高炉寿命>15a出铁场系统环形出铁场，出铁场平坦化，全液压炉前设备（操作台+遥控）铁水运输用320t鱼雷罐，也能用100t铁水罐炉渣处理系统环保型冷INBA装置，2套脱水转鼓，备用干渣坑。

　　热风炉系统3座*新改进型高温内燃式热风炉，双预热，转炉煤气富化，入炉风温12001250C，只引进陶瓷燃烧器，热风炉寿命喷煤系统中速磨煤机制粉，一级布袋收粉，直接喷吹，浓相输送，烟煤和无烟煤混喷，喷煤比200kg/1，设备能力鼓风机站2台静叶可调轴流电动鼓风机，预留脱湿装置的位置。

　　煤气清洗系统三锥环形缝隙洗涤塔系统，同步建设1套湿给排水系统新建软水、净化水、冲渣水及煤气洗涤浊环水等系统。

　　烟尘除尘设施出铁场及原燃料系统均采用低压长袋脉冲布袋除尘器u自动化控制系统三电一体化，二级计算机自动化控制系统，预留专家系统接口。

　　4采用的新技术小焦回收槽下筛下的碎焦30mm）经碎焦皮带运往碎焦筛分间过筛分级，合格的小焦（10~3mm）装入焦丁称量漏斗，再由焦丁皮带转运至供矿皮带上，与大粒度烧结矿混装入炉，实现小焦回收，节能降耗。粉焦10mm）贮存在粉焦仓，定期装火车外运。

　　烧结矿分级入炉烧结矿采用分级入炉技术改善了大粒度烧结矿层的透气性，有效控制了装料过程中的粒度偏析，扩大了烧结矿的合格粒度范围，提高了熟料率，降低了全厂能耗。

　　烧结矿采用分级入炉技术还可利用小粒度烧结矿气流阻力大的特点，来控制高炉内的煤气流分布。将小粒度烧结矿布到高炉边缘区域，可控制边缘煤气流、调节炉况、充分利用煤气化学能、保护炉衬及炉体冷却设备，不仅节省能耗，同时有利于高炉长寿。

　　6号高炉在矿槽前设置筛分楼，通过大型烧结矿分级筛将烧结矿分为0~3mm、3~ ~50mm三级，0~3mm的烧结粉矿用返矿胶带机运至烧结厂，3~12mm和12~50mm分别用胶带机运至相应矿槽装槽待用。

　　4.3不断改进的无料钟炉顶5号高炉是国内引进的**座并罐无料钟炉顶，至今己运行近13年了，主体设备运行良好。基于武钢本身操作制度和节省高炉备品备件等方面考虑，6号高炉仍然采用并罐无料钟炉顶，齿轮箱、料流调节阀和下密封阀等关键设备为引进，另外在几个方面作了改进：5号高炉并罐的上部采用移动小车将炉料加入两个料罐中，6号高炉将移动小车改为翻板阀，这样翻板阀上下为固定全密封结构，不仅扬尘少，而且抽尘效果更好；在均压放散煤气管道上消音器前设置了旋风除尘器，不仅降低了放散煤气的粉尘量，也降低了放散煤气对消音器的磨损，回收的粉尘进入料罐；齿轮箱为新一代重型齿轮箱，局部进行了改进和完善，使用寿命为一代高炉寿命；关键部位的衬板均为陶瓷衬板，更加耐磨，使用寿命更长；平台布置进行了完善，加了检修设施，设备检修更加方便。

　　4.4高炉长寿技术高炉长寿技术是高炉的核心技术之一，同时高炉长寿又是一个系统工程：设计是基础，设备耐材制造质量是保证，高炉的操作管理是关键。在5号高炉取得的实际长寿生产业绩的基础上，借鉴1号高炉在国内率先应用的多项先进技术，6号高炉在炉型、冷却设备、冷却系统、高炉内衬和各种检测等方面都进行了改进和完善。

　　高炉内型。6号高炉内型与5号高炉基本一致，在炉缸高度、炉腰直径、炉缸直径、死铁层深度等方面作了调整。扩大了炉腰直径，减小了炉腹角度，这可以改善煤气流分布，有利于稳定炉腹渣皮，延长炉腹寿命；扩大了炉腰直径，减小了炉身角度，这能够改善料柱透气性，降低煤气流速，减少炉料膨胀对内衬和渣皮的摩擦力；加大了死铁层深度，减小炉缸渣铁环流对砖衬的侵蚀，以延长炉底炉缸寿命。

　　国内外几座3200m3高炉内型尺寸见表3.表3国内外几座3200m3高炉内型尺寸比较项目新利别茨克6号武钢5号鞍钢新1号武钢6号有效容积，m3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，m2高径比风口数目，个铁口数目，个渣口数目，个冷却设备。武钢1号高炉于2001年5月19日投产，是国内首次成功应用了取消凸台的新型砖壁合一薄内衬冷却壁的高炉，在炉腰和炉身下部首先使用了两段PW铜冷却壁，通过3年的生产表明，铸铁冷却壁壁体温度，特别是两段铜冷却壁的温度不仅低而且很稳定。6号高炉也采用这种取消了凸台的砖壁合一薄内衬冷却壁，同时也借鉴5号高炉生产近13年来直冷管仅41根烧坏的实际生产情况，在1号高炉的基础上扩大了使用铜冷却壁的使用范围，在炉腹、炉腰、炉身下部共设置3段铜冷却壁，双层水冷管铸铁冷却壁安装部位延伸至炉身中部。

　　冷却系统。通过采用串联和并联方式，将冷却壁直冷管、蛇形管、风口小套、中套、直吹管、炉底水冷管和热风阀组合在一个联合软水密闭循环冷却系统中，系统总循环水量4 720m3/h.联合软水密闭循环系统不仅配置合理优化，而且冷却强度高、冷却系数大、冷却效果好、冷却系统的排气、稳压、检漏、补水等功能完善、可靠、泄露率低，而且系统总循环水量只有其他系统的40 50%泵组、阀门、管道等大为减少，该系统比其他全软水系统节省总投资20 25%，另外运行费用比国内其他任何形式的冷却系统每年节省30%~高炉节省的运行费用每年达到400~700万元，采用该系统提升了企业的竞争力。该系统首次在武钢1号高炉上采用，经过3年实际生产的检验，得到了很好的生产效果，实际泄漏率只有0.016%.在1号高炉的基础上，6号高炉在冷却强度、管道布置和阀门设置等方面作了进一步完善。

　　高炉内衬。采用水冷炭砖薄炉底、炉缸结构，水冷管设在炉底封板的上方，极大地改善了炉底的冷却强度，确保炉底在一代炉役形成稳定的凝结层，同时采取了一系列措施确保安全生产。在异常侵蚀区域和整个炉缸区域采用了德国SGL超微孔炭砖（7RD―N），平均孔径仅为0.1Mm，导热系数大于16W/（m-K）。在炉底的下层和上层的中心部位采用了国产半石墨炭砖，在炉底炉缸炭砖的内侧和风口组合转部位均砌筑微孔刚玉砖。铜冷却壁和双层铸铁冷却壁的镶砖为氮化桂结合碳化桂砖，单层铸铁冷却壁的镶砖为浸磷酸粘土砖。

　　检测设施。采用了完善的检测设施，以加强对高炉各系统的监测，并为上专家系统提供必要的参数。所有自动采集的数据都进入DCS系统。冷却壁温度测量100多点，内衬温度测量200多点，通过完善的温度测量，以掌握炉体上下各层的温度分布及耐火材料的侵蚀程度。炉身静压力计检测共计12点。联合软水密闭冷却系统设有完善的温度、流量、压力、水位检测元件，以确保冷却系统安全、可靠地运行。从武钢实测料面和实际生产情况来看，在料面处由于有炉喉十字测温装置，料面形成了十字沟槽，影响煤气流的分布，在沟槽处容易形成管道，并且检修维护十分不便，6号高炉用料面监测装置取代了十字测温装置。

　　4.5*新改进型高温长寿内燃式热风炉5号高炉为4座改进型高温内燃式热风炉，经过13年的生产，在单烧高炉煤气的条件下，年均风温均在1 130C以上。2001年通过进入热风炉内检查，生产10年后的格子砖仍然非常平整，没有出现任何塌陷和倾斜等不好的现象，拱顶、大墙和火井都如同建设之初。武钢新建6号高炉不仅具有改进型高温内燃式热风炉的基本技术特点，同时根据多年来积累的经验，我们作了许多改进。

　　改进型高温长寿内燃式热风炉的基本技术特点：悬链线拱顶：热风炉拱顶砌砖形状为悬链线，结构稳定性好，气流分布均匀；拱顶与大墙脱开，由钢托圈支撑，使大墙耐火砖能独立膨胀或收缩，消除了大墙膨胀对拱顶的影响。

　　矩形陶瓷燃烧器，加了蓄热室的有效面积，有利于气流在格子砖中分布均匀；矩形陶瓷燃烧器的合理结构，使燃烧的煤气和空气充分混合，空气过剩系数小，风温高，燃烧能力大，调节范围大，效率高。

　　自立式隔墙：隔墙为独立结构，与大墙之间不咬砌。隔墙与大墙之间设置滑动缝和膨胀缝，两者之间可以自由滑动和膨胀。隔墙中下部设置隔热砖和耐热不锈钢板，以减少隔墙的温度梯度和热应力，防止隔墙开裂短路。

　　热风炉本体和管道采取了较好的隔热措施：热风炉和烟道总管钢壳内喷涂绝热性能良好的不定形耐火材料；热风炉和热风管内的绝热层加厚；冷风管、预热后的助燃空气和混合煤气管道采取外部保温措施。

　　内衬设置合理的滑动结构和膨胀结构：根据不同部位工作条件，分别设置膨胀缝和滑动缝，膨胀缝吸收耐火材料的膨胀位移，滑动缝可使耐火砌体局部或整体移动不受约束。

　　采用组合砖：在热风出口处、热风主管和支管相交处、热风主管和热风围管相交处、烟气出口处等易破损部位均米用组合砖砌筑。

　　采用七孔三定位高效格子砖：每块格子砖上下表面分别设有凸台和凹槽保证格子砖准确定位，并相互错砌，防止格子砖水平移动和旋转移动。

　　采取了防止晶间应力腐蚀措施：在热风炉拱顶炉壳的内面喷涂耐酸喷涂料。

　　烟气余热回收装置：为了提高热风炉的热效率，减少转炉煤气用量，采用了分离式热管换热器，利用烟气余热，将助燃空气和混合煤气温度预热到180.0.炉箅子及支柱：根据热风炉的工况要求，废气*高温度为400Q炉箅子及支柱采用抗氧化能力强的、有较高高温强度的耐热铸铁制造。

　　改进型高温内燃式热风炉的进一步改进和完善。6号高炉*新改进型高温内燃式热风炉的基本设计和详细设计完全由中冶南方工程技术有限公司完成，结合多年的经验和技术的发展在5号高炉的基础上主要作了以下改进：热风炉的座数由4座改为3座，炉壳直径由10m扩大到11.2m，燃烧器的尺寸由4000mmX450mm加大到5400mmX450mm，预热器的温度由130C加大到180这样投资减少，风温更高。

　　热风炉拱顶在国内率先采用了国产铰接砖，能够更好地吸收拱顶砖的膨胀，进一步提高拱顶的稳定性。通过试制和验收，国产铰接砖的制造质量优于引进拱顶铰接砖。

　　拱顶的下部设计为板块结构，这将改善拱顶周向膨胀，各层之间设有一定的空隙，作为均压和吸收膨胀之用。对所有砖衬的膨胀缝和滑动缝的设置都进行了完善。

　　4.6出铁场新技术根据5号高炉的成功经验，本高炉仍采用环形出铁场。环形出铁场布置紧凑，占地面积少，场地有效利用率高，自然通风条件好，炉前操作环境优于其他形式的出铁场。6号高炉除此之外还有以下技术特点：出铁场平坦化：出铁场平台面层按平坦化设计，主沟、铁沟和渣沟均设置在出铁场平台以下，摆动流槽除尘罩与出铁场平台面基本平齐。

　　出铁场设备：开口机、泥炮和揭盖机均为全液压驱动，矮式液动揭盖机安装在风口平台之下，该机所带沟盖能将主沟前段全部盖上，实现出铁过程中主沟全封闭、无烟尘排放操作，改善出铁场操作环境。炉前采用2台带悬臂吊的国产环行吊车，可以绕高炉作360运行。

　　出铁场除尘：出铁场设有较为完善的通风除尘设施，其中铁口、砂口、渣铁沟、摆动流槽等处都设置了强力抽风除尘点，能有效地防止出铁过程中烟尘对环境的污染；出铁过程中如有少量烟尘逸出，也能迅速通过厂房气楼自然排放。铁口区域不仅设置了侧抽还设置了顶抽，极大地提高除尘效率。

　　铁水运输：出铁场操作平台下有6条铁路线，每2个铁口共用2条铁水罐车停放线。高炉通常使用2 ~3台320t鱼雷罐车装运铁水，也可以用100t铁水罐车装运铁水。

　　4.7炉渣处理新技术目前，炉渣处理工艺应用较多的有INBA法和嘉恒法。嘉恒法采用机械轮水冷粒化、转鼓过滤水渣，流程简单设计紧凑，占地小，投资低，生产成本低，成品渣含水量较低，但所产生的蒸汽目前还不能回收，对环境有一定影响。

　　WBA法结构紧凑，流程合理，自动化程度高。INBA法炉渣处理有热INBA系统、冷顶BA系统及环保顶BA系统。5号高炉采用的是热顶BA系统，自动控制系统经过不断完善和改进，现作业率在98%左右，运转情况良好，但存在新水补充量大、蒸汽腐蚀和污染严重等不足。6号高炉采用了环保型INBA系统，环保型INBA*大的优点在于蒸汽得到冷凝回收，符合*新、*苛刻的环保要求；缺点是水系统复杂，投资大，运行费用高。

　　6号高炉采用的环保型顶BA装置，备用干渣坑。2个铁口合用1套，共设2套。渣处理系统工艺参数见表4.表4武钢6号高炉环保型INBA渣处理系统工艺参数项目参数日产铁水量，t/d平均7360*大8000渣铁比，kg/t日产炉渣量，t/d平均1987，*大2160日出铁次数，次/d出渣不均衡系数一次铁的渣量1/次平均124.2，*大216出渣速度，t/min平均3.*大6峰值8（5min）冲渣水量，m3/h冷凝水量，m3/h冲渣水冷凝水温度，c 4.8煤粉制备及喷吹技术200m3高炉制粉喷吹主厂房，按混喷烟煤和无烟煤设计。喷煤能力：按高炉日产铁360t/d、煤比250kg/t设计，需喷煤量76.7t/h.煤粉制备系统采用二个制粉系列，选用中速磨煤机2台，配置一个喷吹系列，采用双罐并列单管路加炉前煤粉分配器工艺。

　　喷煤系统采用了国内外经生产实践检验、先进、成熟的喷煤技术：采用卧式烟气炉，钢壳内砌耐火砖，设有硅酸铝纤维毡保温层；烟气炉内设有隔墙，热风炉废气和高温烟气在烟气发生炉尾部混合为约260C（可调节）的干燥剂。

　　选用2台中速磨煤机，根据高炉*大煤粉需要量及设计煤种国产中速磨煤机可选用ZGM113G，其生产能力按设计煤种计算为40.采用一级高浓度低压脉冲长袋除尘器作为收粉设备，系统阻损小，耗能少。

　　煤粉仓上设仓顶布袋除尘器，有利于喷吹罐均压及环境保护。

　　采用喷吹量准确称量新技术，喷吹量由人工设定后，喷吹控制系统可进行自动调节。

　　煤粉从喷吹罐下部经计量阀排出，在水平输送管道起点加入少量喷吹风，并在喷吹风作用下被输送到炉前分配器。

　　制粉系统设自动控制、集中键盘控制、紧急手动控制、机旁控制。设有温度、压力、流量、重量、料位、CO含量、2含量等的显示、报警等功能，对干燥剂的温度及流量、磨煤机出口温度等设自动调节。

　　与安全有关的参数超过上限时，自动充氮保护。设有工作状态监控画面。

　　喷吹系统设全自动、半自动、集中键盘手动、现场手动、紧急手动五种操作方式，以全自动控制为主。设有温度、压力、流量、重量等的显示、报警等功能；设有喷煤量趋势曲线、各系统喷吹状态等重要画面；喷吹量按设定值自动调节。如果出现紧急情况，可启动紧急停止按钮，全系统可自动地向安全方向运行。

　　制粉系统和喷吹系统均设有完善、可靠的安全措施。

　　4.9煤气系统新技术通过优化、完善粗煤气管道及检修设施的布置，将顶部粗煤气管道在5号高炉基础上降低了m，减少了投资。

　　3台炉顶放散阀为液压驱动，液压系统并入炉顶液压系统。

　　粗煤气除尘采用轴流旋风除尘器，优点在于：占地小、投资低、收尘量大、有利于环保，且加了烧结原料，减轻了污水处理负荷，因而降低了生产成本；另外，除尘效率比重力除尘器高出30%~35%，不仅有利于环缝洗涤塔的正常运行，而且半净煤气含尘量低，有利于减轻炉顶均压系统管道及设备的磨损。

　　波纹管。

　　煤气净化采用比肖夫洗涤塔系统，比肖夫洗涤塔具有占地小、寿命长、环保好的特点，该系统将煤气净化、冷却、脱水、调节炉顶压力等功能集于一体。比肖夫洗涤塔上部为预清洗段，内设有多层喷嘴，使煤气冷却和粗除尘；中部为环缝洗涤段，内设有三个并联的环缝洗涤元件（AGE），使煤气进一步冷却和精除尘；下段内设有驱动环缝洗涤元件的液压站。

　　该高炉同步建设TRT炉顶余压回收装置，主机采用湿式轴流、两级反动式透平，额定功率20000kW，转速3 000r/min发电机选用无刷励磁、三相交流同步发电机，额定功率20000kW，额定电压10.5kV，转速3000r/min 4.10完善的环保设施6号高炉采用了完善的环保设施，对生产过程中产生的各种废气、废水、噪声和废弃物都进行了处理和回收，主要措施如下：对于原燃料系统和出铁场系统（含炉顶）产生的粉尘，采用低压脉冲布袋除尘器，排放浓度<50炉顶均压放散煤气经过旋风除尘器和消音器后排入大气。

　　干燥气尾气和喷吹罐卸压采用布袋除尘器除尘后排入大气。

　　冲渣水进入INBA浊循环水系统循环使用。

　　煤气洗涤后的污水进入斜板沉淀间经处理后循环使用。

　　各种噪声点都采取了消音和隔音设施，将噪声污染控制在合理范围。

　　水渣、瓦斯灰、瓦斯泥、收集的粉尘均回收利用。

　　4.11高炉自动化高炉自动化实现电气、仪表和控制三电一体化设置基础自动化和过程控制自动化两级自动化控制。基础自动化主要完成数据采集和初步处理、执行对生产过程的连续调节控制和顺序逻辑控制等，过程自动化主要完成数据设定、数据处理、生产管理、操作指导和模型计算等。取消了常规仪表、操作台和模拟屏，预留了今后投入专家系统的接口和界面。

　　5结语武钢6号高炉以“先进、实用、可靠、经济、环保”

　　为设计原则，采用了国内外大型高炉的先进技术，高炉装备达到了当今世界先进水平。6号高炉采用了精料、高温、高压、富氧、大喷煤的冶炼工艺，为实现高产（高炉一代寿命单位炉容产铁>12000t）低耗（焦比<310kg/t、煤比200kg/t、联合全软水系统新水量很低、运行费用比其他系统低30% ~50%）、长寿（在不中修、不喷补、不更换冷却壁的前提下高炉一代寿命>15年热风炉一代寿命>30年）、环保（环保投资占整个工程投资的15 %左右）和优质的目标打下了坚实的基础。6号高炉2002年9月动工建设，于2004年7月16日顺利点火投产。相信在原燃料等配套设施改造完毕后，一定会发挥出所采用的各种新技术的优势，达到高炉预期的各种目标。

　　（430080）湖北省武汉市冶金大道12号中冶南方工程技术有限公司炼铁室