2500高炉初步设计

1 总论1.1 设计依据·《A钢铁有限公司2500m3高炉工程方案设计》—武汉钢铁设计研究总院编制。

（2002年10月）·A钢铁有限公司筹建指挥部与武汉钢铁设计研究总院2002年11月24日的《设计结合会议纪要》。

·《中标通知书》—A钢铁有限公司筹建指挥部。

（2002年11月25日）1.2 建设规模及工程内容本工程按照整体规划，分期实施，最终形成3座现代化大型高炉，生产600万t/a铁水的总目标进行炼铁系统的配套设计。

一期工程：新建1座2500m3高炉，年产铁水量200万t/a。

二期工程：新建1座2500m3高炉，2座高炉年产铁水量400万t/a。

三期工程：新建1座2500m3高炉，3座高炉年产铁水量600万t/a。

1.3 主要设计原则及指导思想1）高炉建设总的指导思想是：“优质、高产、低耗、长寿、环保”。

高炉一代炉龄15年以上，热风炉寿命25年以上。

2）高炉采用“精料、高压、高温、富氧、高喷煤”的冶炼工艺及相关的技术装备。

新建高炉的主要技术经济指标、装备水平达到-1-国内同类高炉的先进水平。

3）认真贯彻执行国家有关政策、法规、规程、规范、标准和行业政策，特别是环保、能源、安全卫生、消防等政策和法规。

4）充分利用北仑卸矿海港优势，建设一座以现代化大型高炉和氧气转炉为主体的冶炼工艺流程，海港与钢厂合一、大船大港大厂为一体，最终规模为550万t/a钢的海洋钢铁厂。

1.4 原燃料条件1.4.1. 烧结矿质量TFe≥58.5%；FeO≤8.0%；转鼓指数≥78%。

1.4.2球团矿质量TFe≥65%；常温耐压强度≥2000N/个球；转鼓指数≥90%。

1.4.3块矿成分（%）TFe≥65%1.4.4 焦炭质量M40≥82%；M10≤7%；灰分≤12%；硫≤0.5%1.4.5 喷吹原煤性能烟煤：灰分≤12%；S≤0.7% ；挥发分≥23%无烟煤：灰分≤12%；S≤0.7%；挥发分≤10%1.4.6 炉料结构分期建设3座2500 m3现代大型高炉，采用适合原料条件的炉料结-2-构：高碱度烧结矿80% + 酸性球团矿10% + 块矿10%，综合矿入炉品位T Fe 60%。

1.5 主要技术经济指标在研究分析国内同级别高炉原燃料条件和实际技术经济指标的基础上，本高炉的主要技术经济指标见表1-1。

表1-1 A2500m3高炉主要技术经济指标-3-1.4主要工艺技术路线本高炉主要工艺技术路线基本方案见表1-2。

表1-2 A2500m3高炉工艺线基本技术方案-4-1.7 工程采用的新技术、新工艺矿焦槽独立布置，槽下分散筛分、分散称量；焦炭中子测水及焦丁回收；皮带机上料；无钟料炉顶；高炉长寿综合技术：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；联合软水密闭循环系统；水冷炭砖薄炉底、炉缸结构；趋于平坦化出铁场，宽敞的风口平台及铁口上方的活动抽风型风口平台；高风温长寿命内燃式热风炉技术：悬链线型硅砖拱顶、眼睛型燃烧室、引进矩形陶瓷燃烧器、自立式隔墙结构、分离式热管换热、自动燃烧、自动换炉技术；蒸喷塔式一文煤气清洗系统；TRT 回收炉顶煤气余压；全DCS自动化控制系统。

1.8 主要技术方案说明1.8.1 原燃料供应系统1.8.1.1 总供应能力原燃料供应系统向高炉贮矿槽、贮焦槽供应原燃料，系统总供-5-料量一期约为439万t/a，本工程原燃料供应系统的运输能力按1座2500m3高炉的原燃料供应量考虑。

按照分步实施的原则，一期工程期间非共用部分设施缓建。

1.8.1.2 原煤贮运系统原煤贮运系统按3座2500m3高炉煤粉喷吹系统用煤量集中统一考虑。

原煤贮运系统日平均用煤量约为3840 t/d（3座2500m3高炉），上煤次数2-3次/d, 年均用煤量约为134.4万t。

1.8.1.3 槽上供料系统高炉所需的烧结矿、焦炭、球团矿、块矿、杂矿均由槽前第一个转运站（由甲方设计）通过皮带运输进入高炉贮矿槽和贮焦槽。

1.8.1.4水渣转运系统1座2500m3高炉平均日产水渣（含水15%）1984 t/d（max2156 t/d）,最大出渣速度9.1-11.5 t/min,年产水渣71万t。

1.8.2 供、上料系统1.8.2.1 矿焦槽及槽下供料系统高炉贮矿槽及焦槽分二列独立布置。

设有4个焦槽、6个烧结矿槽、2个球团矿槽、3个块杂矿槽。

烧结矿、球团矿、块矿和焦炭分散筛分、分散称量。

返矿经返矿皮带运回烧结厂或进入返矿仓用汽车外运；采用回收小块焦-6-（10~25mm）与烧结矿混装入炉工艺，粉焦用汽车外运。

表1-3 矿焦贮存能力1.8.2.2 上料系统高炉采用皮带机上料。

上料主皮带运输机带宽B=1600mm、带速V=2m/s，烧结矿运输能力Q=2730 t/h，焦炭运输能力Q=780 t/h，倾角10.77º，皮带通廊内设有换托辊设施。

1.8.2.3 供料能力焦炭批重：最小：13.5t/ch；正常：15.5t/ch；最大：17.5t/ch。

矿石批重：最小：61.1t/ch；正常：72.4t/ch；最大：89t/ch。

高炉的基本装料制度为C↓O↓。

正常料批下，高炉日产铁5750t 时，每日需上料~126批，赶料时每小时上料可达9~10批料。

1.8.3 炉顶系统-7-采用串罐无料钟炉顶装料设备，炉顶压力0.2MPa。

可按照重量矩阵和时间矩阵进行布料，布料溜槽可实现多环布料、螺旋布料、单环布料、定点布料和扇形布料。

传动齿轮箱采用净水循环冷却和氮气密封；上、下料罐有效容积55 m3。

炉顶均压采用半净煤气进行一次均压，排压时煤气通过旋风除尘器、消音器放散，严格控制大气污染。

炉顶设备采用液压驱动，在炉顶主平台设置炉顶液压站和自动润滑站。

炉顶配备2台交流变频紧凑式探尺，自动探测料面。

探测料线范围一般为0 6m，其中一台探尺可在低料线时点测至24m。

炉顶设收尘设施，并入出铁场除尘系统。

炉顶设置一台60t/10t检修吊车，供吊装大型设备。

一台16t专用吊车，供更换溜槽用。

平台的组合梁下配4台10t手动葫芦供吊、移传动齿轮箱用。

设置2t卷扬一台，供阀门箱检修移动用。

炉顶各层平台及检修吊具空间均能满足检修要求，各层平台间设置双向走梯，顶部还设置了通往除尘器的通道，电梯可直达炉顶主平台。

1.8.4 粗煤气系统四根煤气导出管及上升管管径均为φ2000mm，下降管总管-8-径φ3100mm与重力除尘器相接。

在四根导出管上各设置一台φ2000mm组合波纹补偿器吸收温差变形。

上升管采用球铰支座支撑在炉顶主平台上，使上升管及部分下降管的重量由框架传给高炉基础。

在煤气上升管顶部设2台液压驱动φ650煤气放散阀。

重力除尘器上部设φ2750电动钟罩遮断阀，DN500电动煤气放散阀和DN250手动煤气放散阀。

下部设备有DN280盘式清灰阀、螺旋清灰机（出灰能力100t/h）。

另外设置1个DN250清灰旁通。

重力除尘器下部可贮存约3天的煤气灰量。

从重力除尘器下排出的高炉灰由汽车运往烧结车间。

1.8.5 炉体系统炉体系统由炉壳支承结构、炉体冷却设备、炉体水冷系统、内衬及高炉附属设备组成。

1.8.5.1 高炉炉体结构采用自立式大框架结构，上部采用间距17×17m的正方形框架；下部采用间距26×17m矩形框架，平台宽敞、炉壳负荷轻，以利扩大两个铁口间夹角。

炉体设有6层炉身平台(包括炉顶主平台和一层炉底平台)，平台采用外挑形式。

各平台之间设有双向走梯，以确保工作人员的方便和安全。

-9-1.8.5.2 高炉炉型本高炉有效容积为2500m3。

在分析和研究国内外2000~2500 m3高炉炉型的基础上，结合原燃料条件，设计确定采用适宜强化冶炼的矮胖操作炉型，其特点如下：Hu/D=2.325，Hu=29.3m，炉缸直径11.2m，炉身角82︒59’45’’，炉腹角78︒21’59’’；死铁层深度h0=2.2m；炉缸高度h1=4.6m。

高炉设28个风口，3个铁口，取消渣口。

1.8.5.3 冷却设备冷却设备的寿命是决定高炉寿命的最关键的因素。

根据A的原燃料状况，本工程采用砖壁合一全冷却壁（铸铁+铜）方案。

采用最新的砖壁合一技术。

炉底采用水冷，水冷管设在炉底封板以上。

炉底至炉喉共设置15段冷却壁，取消凸台，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。

炉腹、炉腰和炉身下部采用3段铜冷却壁。

各区域冷却设备主要特征如表1-4。

表1-4 全冷却壁（铸铁+铜）主要特征-10-1.8.5.4 水冷系统本合同工程采用联合软水密闭循环系统，对高炉冷却壁、炉底、风口及热风阀等进行冷却。

系统循环水总量~3960m3/h，其中~616m3/h 冷却炉底，~3344m3/h冷却冷却壁直管，两者回水进入冷却壁回水总管后，一部分经高压增压泵增压供风口小套使用（~980m3/h），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（~1244m3/h），总回水经过脱汽罐脱汽（20m3）和膨胀罐（20m3）稳压，最后回到软水泵房，经过二次冷却，再循环使用。

设置一路中压工业净化水系统，供炉顶无料钟、炉顶洒水、砂口、风口事故水以及炉役后期炉壳喷水和日常风口平台冲扫及换风口用水。

炉体冷却安全措施：1）风口设置事故水处理系统，当个别风口产生微漏时，微漏风口可通过专门设置的相应管路切换成工业水冷却，当风口破损到一定数量时，集中一次更换，更换后的风口再转换回软水冷却。

2）软水密闭循环系统及工业净循环水系统除备用电动泵组外，还分别设置有柴油机泵组，当停电及电动泵事故时，柴油机组能在10秒钟内自动启动，维持水系统运行。

3）当因停电及其它事故引起电动泵不能正常运行时，整个软水-11-系统可自动转化成汽化冷却状态，可维持时间~30分钟，当柴油泵或电动泵启动运行后，软水系统自动转换成正常密闭循环冷却状态。

1.8.5.5 高炉内衬炉底炉缸采用半石墨炭块-陶瓷砌体复合炉衬结合水冷薄炉底炭砖结构。

炉底下部为国产半石墨炭砖（高 1.2m），半石墨炭砖上面采用0.8m德国SGL公司生产的微孔炭砖。

炉底上部砌两层陶瓷刚玉砖。

炉缸内侧砌陶瓷刚玉砖，外侧环砌引进的德国微孔炭砖；在炉缸、炉底交接处采用加厚的陶瓷刚玉砖。

铁口通道采用大块和小块相结合的陶瓷刚玉组合砖砌筑，风口区采用大块陶瓷刚玉组合砖砌筑，在结构上加强了砖衬的稳定性。

炉腹及其以上区域采用薄內衬结构，内衬材料依次为:炉腹至炉身下部铜冷却壁区域镶嵌150mm厚Sialon—SiC砖或喷涂料; 炉身中部（双层冷却壁区域）采用Si3N4-SiC砖；在炉身上部，采用浸磷酸粘土砖。

1.8.5.6 炉体检测设施设置了可靠齐全的检测控制设施，为高炉操作和调节提供依据。