宝钢德盛不锈钢有限公司1号高炉大修设计与实践_余东龙

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炉缸直径适当加大 ， 增加炉缸容积 ， 适应冶炼低镍铁 水带来的大渣量生产情况 。 ２ ． ２ 高炉冷却设备 根据高 炉 设 备 的 实 际 破 损 情 况 ， 炉缸第１至９ 段铸铁冷却壁 全 部 原 样 更 新 ， 炉腰冷却板全部原样 第１ 更新 ， ０至１ ２段球墨铸铁冷却壁每段考虑２块 冷却壁备用 ， 大修时视破损情况进行更新 ， 炉底水冷 管利旧 。 ２ ． ３ 高炉冷却水系统 对所有的冷却 设 备 配 管 进 行 原 样 更 新 ， 其中炉 缸冷却壁联络管更换为不锈钢材质 。 对部分腐蚀较 严重的供排水环管 、 总管等进行原样更新 ， 将原设计 排 水 槽 等 重 新 布 置。 为 加 位置不合理的 部 分 水 包 、 在各区供排水总管上增设 强对原有水系 统 的 监 控 ， 了流量计 。 ２ ． ４ 高炉内衬 炉缸耐材 ２ ． ４ ． １ 炉底 、 炉底 、 炉缸耐材 设 计 采 用 大 块 炭 砖 加 内 壁 浇 注 保护套 的 方 案 。 炭 砖 与 炉 底 板 之 间 采 用 碳 素 捣 打 料， 炉底满铺砖第 １ 层设计为石墨砖 ， 第 ２、 ３、 ４ 层设 炉底 、 炉缸内侧整体浇注高铝碳化硅 计为微孔炭砖 ； 质保护套 。 炉缸 内 整 体 浇 注 保 护 套 ， 有利于封堵耐 火材料砌筑缝 隙 ， 从而减少锌和碱金属等有害杂质 侵入导致对炉缸耐材造成的破坏 。 炉缸全部采用大块微孔炭砖 。 铁口区域采用碳 质组合砖 ， 与炉 缸 碳 砖 形 成 稳 定 的 渣 、 铁 水 通 道， 炭 砖与冷却壁之间采用碳素捣打料 。 炉缸及风口耐材 并对炉底板下 图详见图 １。 高 炉 炉 底 板 原 样 更 新 ， 耐材进行修复 。
渣口及以上区域耐材方案 ２ ． ４ ． ２ 风口 、 风口 、 渣口采用组合砖 ， 材质采用刚玉质 。 风口 上半环用高铝质 组合砖和风口 设 备 之 间 留 缓 冲 缝 ， 下半 环 用 缓 冲 泥 浆 。 炉 腹 至 炉 身 上 部 耐 耐火泥浆 ， 材重新砌筑 ， 其中炉腹 、 炉腰至炉身下部设计采用烧 炉身 中 部 到 上 部 设 计 采 用 高 铝 砖 。 炉 顶 成铝碳砖 ， 煤气封罩用喷涂料进行喷补修复 。 ２ ． ５ 炉体温度检测 炉体测温电 偶 根 据 耐 材 与 冷 却 设 备 重 新 设 计 ， 以加强对高炉生产状态的监控 。 炉底 、 炉缸温度检测在原设计基础上进行改进 ， 在炉底中心与边缘以及铁口区域等炉缸关键部位 增 设了大量热电偶 。 由于炉缸 、 炉壳利旧 ， 热电偶除了 利用旧开 孔 外 ， 新 安 装 孔 在 冷 却 壁 间 隙 钻 孔 安 装。 炉腹及以上区域设置多层冷却壁壁体热电偶和耐 材 热电偶 。 ２ ． ６ 炉体框架及其它附属设施 炉体框架及结 构 件 全 部 利 旧 ， 根据开清渣口的 对炉缸清 渣 口 区 域 的 炉 壳 进 行 局 部 更 换 。 另 需求 ， 外， 风口大套 、 中套 、 小套 ， 渣口大套 、 二套 、 三套以及 小套全部原样更换 ， 炉喉钢砖原样更新 ， 其他附属设 施均利旧 。
图 １ 炉底 、 炉缸及风口耐材图
加热风量 、 风温能力 ， 成为了本方案设计的难点 。 为 了尽可能控制工程投资 ， 降低改造难度 ， 同时也基于
第 ２ 期 Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
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严格的热工计 算 ， 以及格子砖阻损计算和现有已实 最终选定采用高效 施工程经验 ， ２ ０ ｍｍ 孔径 ３ ７孔 格子砖 ， 同时对 热 风 炉 内 所 有 墙 砖 及 燃 烧 器 进 行 了 重新设计 ， 以消 除 原 有 热 风 炉 的 缺 陷 。 本 次 大 修 采 用顶燃式 热 风 炉 陶 瓷 燃 烧 器 ， 使 空 气、 煤气混合均 火焰短 ， 产生 的 烟 气 流 在 蓄 热 室 内 分 布 均 匀 ， 且 匀， 具有燃烧功率大 、 燃 烧 效 率 高、 燃 烧 稳 定、 使用寿命 较长等特点 。 原有热风炉系统余热回收区只设置了助燃空气 而且没有设置空气旁通 单预热整体式 热 管 换 热 器 ， 管 。 为确保改造后热风炉送风温度达到 １ 同 ２ ０ ０ ℃， 时提高系统热效率 ， 节约能源 ， 本方案考虑对原余热 回收系统及相 关 钢 结 构 全 部 改 造 ， 采用整体式热管 换热器 ， 使空气 、 煤气温度预热至 １ ９ ０ ℃ 及以上 。 ３ ． ２ 热风炉耐火材料设计 ３ ． ２ ． １ 热风炉本体 热风炉本体采 用 三 段 式 砌 筑 结 构 ， 燃烧器和燃 烧室耐火材料 分 别 支 撑 在 炉 壳 砖 托 上 ， 蓄热室大墙 格 耐火材料直接 砌 筑 在 炉 底 板 上 的 耐 热 砖 基 础 上 ， 。 子砖通过炉箅子支柱支撑在炉底板上 各部位砌体 之间设有滑动缝 。 耐材选择依据热风炉非稳态传热计算确定 。 热 风炉蓄热室上部及燃烧室高温区采用高温蠕变性能 好的硅砖 ， 为便于今后热风炉的焖炉或检修 ， 适当降 低了硅砖的使用高度 。 中部根据热风炉的温度分布 情况采 用 低 蠕 变 高 铝 砖 。 为 了 增 加 热 风 炉 蓄 热 能 蓄热室下部 考 虑 采 用 高 铝 质 格 子 砖 以 增 加 单 位 力， 风量格砖重量 。 考虑到燃烧器和喉口部位在热风炉 工作过程中温度变化剧烈的特点 ， 燃烧器 、 预燃室工 作层采用抗热震良好的红柱石砖 。 隔热材料为各种 轻质砖 、 耐火纤维毡 ， 炉壳喷涂耐火喷涂料 。 ３ ． ２ ． ２ 热风管道及其他管道 热风管系工作 衬 采 用 复 合 莫 来 石 砖 砌 筑 ， 隔热 衬为轻质高铝砖 、 轻质粘土砖 ， 管壳内喷涂耐火喷涂 料 。 管道上 部 范 围 内 留 有 填 充 陶 瓷 纤 维 毯 的 膨 胀 里支管） 采 用 低 蠕 变 高 铝 砖， 热风主 缝 。 热风短管 （ 管和支管上部 采 用 锁 砌 结 构 ， 各孔口及管道三岔口 全部采用组合 砖 ， 保 障 砌 体 的 高 温 稳 定 性。 采 用 烟 气余热回收系 统 预 热 空 气 及 煤 气 ， 改造的烟道管内 喷涂轻质隔热喷涂料 。
造内容包括对 炉 体 耐 材 重 新 设 计 更 换 、 破损冷却设 备原样更新 、 增加炉缸监控措施以及相应的附属设 施更 换 等 。 大 修 后 的 高 炉 主 要 设 计 指 标 见 表 １ 所示 。
表 １ 宝钢德盛 １ 号高炉大修主要设计指标
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 项目 高炉有效容积 年产低镍铁水 单位
３ 热风炉系统大修设计
１ 号高炉 原 设 计 共 配 置 ３ 座 顶 燃 球 式 热 风 炉 ， 蓄热体为两段 式 耐 火 球 ， 设有整体式热管换热器单 预热助燃空气 ， 单烧高炉煤气 ， 运行过程中出现助燃 、 风机超载跳机 拱顶及炉墙坍塌 、 热风主管波纹补偿 器开裂漏风等问题 ， 平均风温不到 １ １ ０ ０ ℃ 。 为提高 热风炉的送风 温 度 ， 消除原有热风炉系统存在的问 题， 本次大修利用原三座顶燃球式热风炉炉壳 ， 重新 以消除原 设计了炉壳内 耐 材 并 更 新 整 个 热 风 管 系 ， 有热风炉缺陷 ， 降低热风炉系统运行成本 。
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １－５ １ ０ ８ ２ ０ １ ７ ０ ２－０ ０ ４ ７－０ ３
宝钢德盛不锈钢有限公司 １ 号高炉大修设计与实践
余东龙 ， 孙 涛， 陈尚聪 ， 刘成伟 ， 张玉栋
（ ） 中冶wk.baidu.com迪上海工程技术有限公司 ， 上海 宝山 ２ ０ ０ ９ ４ ０ 摘 要： 宝钢德盛不锈钢有限公司 １ 号高炉于 ２ 主要针对高炉本体 及 热 风 炉 系 统 存 在 的 问 题 ０ １ ６ 年进行停炉大修 ， 进行改造和修复 ， 高炉炉底 、 炉缸采用大块碳砖加内壁浇注保护套的方案 ， 热风炉由顶燃 球 式 改 为 格 子 砖 式 。 高 炉 投产后运行效果良好 。 关键词 ： 高炉大修 ； 浇注保护套 ； 球式热风炉 ； 格子砖 中图分类号 ： Ｔ Ｆ ０ ６ ５ 文献标识码 ： Ａ
１ 引言
宝钢德盛不锈钢有限公司第一粗炼厂 １ 号高炉 ， 于２ 冶炼低镍铁水（ 含镍１ ０ ０ ９ 年投 产 ， ． ５％ 左 右 ） 利用系数维持在 ２ ． ７至３ ． ０ 之间 。 由于采用红土镍 矿进行冶炼 ， 矿石 中 含 铅、 锌 高， 且存在焦炭热强度 不足 、 炉底炉缸半石墨烧成炭砖质量较差等问题 ， 自 炉衬损坏 ２ ０ １ ３ 年起高炉逐步出 现 冷 却 壁 破 损 漏 水 、 等情况 ， 严重威 胁 高 炉 的 安 全 生 产 。 按 照 德 盛 公 司 计划 ， １ 号高炉于 ２ ０ １ ６年 ２ 月 底 开始 停 炉 大 修。 本 次大修主要针对高炉本体和热风炉存在的问题进行 改造修复和改 进 设 计 ， 并对配套公辅设施进行局部 修复处理 。
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３ ． １ 热风炉主要改造方案 通过现场调研 及 设 计 结 合 ， 热风炉改造方案充 分考虑利旧现 场 设 施 ， 以 降 低 工 程 总 投 资。 设 计 利 旧原炉壳 ， 将原有 ３ 座 顶 燃 球 式 热 风 炉 改 造 为 ３ 座 顶燃格子砖式热风炉 。 改 造 后 热 风 炉 采 用 高 效 ２ ０ 同 时 拆 除 原 热 风 管 道， 重新 ｍｍ 孔径 ３ ７ 孔 格 子 砖， 设计热风主管 ， 支管耐材 、 管道 、 波纹管和拉杆 。 在利旧原热风 炉 炉 壳 的 情 况 下 ， 将顶燃球式热 风炉改造为顶 燃 格 子 砖 式 热 风 炉 ， 即在热风炉蓄热 室直径以及高 度 有 限 制 的 情 况 下 ， 如何保证热风炉
第３ ９ 卷 第 ２ 期 四 川 冶 金 ２ ０ １ ７年４月 ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ Ｓ ｇ ｙ
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２ 高炉本体大修设计
对高炉本体存 在 的 问 题 进 行 改 造 修 复 ， 主要改
作者简介 ： 余东龙 ， 工程师 ， 主要从事高炉炼铁设计与研究方面的工作 。
２ ． １ 高炉内型 高炉内型在 现 有 利 旧 炉 壳 的 前 提 下 进 行 微 调 ，
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四川冶金 第 ３ ９卷
ｍ３
指标 ４ ５ ０
备注
４ ｔ ４ ７ ． ２ ５×１ ０ ３ ／ （ ） 年平均利用系数 ｔ ３ ． ０ ｍ ·ｄ ／ 平均日产生铁量 ｔ ｄ １ ３ ５ ０
燃料比 焦比 煤比 渣比 风温
／ ｋ ｔ ｇ ／ ｋ ｔ ｇ ／ ｋ ｔ ｇ ／ ｋ ｔ ｇ ℃
６ ８ ０ ５ ８ ０ １ ０ ０ ５ ０ ０ １ ２ ０ ０ 焦丁 ３ ０ｋ ｇ
（ ， ， ） Ｃ Ｉ Ｓ Ｄ Ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｃ Ｏ． Ｌ ｔ ｄ ． Ｂ ａ ｏ ｓ ｈ ａ ｎ ２ ０ ０ ９ ４ ０， Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｇ ｇ ｇ ： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｂ ａ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｄ ｅ ｓ ｈ ｅ ｎ Ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｎ ｏ ． １Ｂ Ｆ ｗ ａ ｓ ｂ ｌ ｏ ｗ ｎ ｄ ｏ ｗ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ｈ ａ ｕ ｌ ｅ ｄ ｉ ｎ ２ ０ １ ６，ｍ ａ ｉ ｎ ｌ ａ ｉ ｍ ｉ ｎ ｔ ｏ ｇ ｙ ｇ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｘ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｒ ｏ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｈ ｏ ｔ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｇ ｐ ｐ ｐ ｙ ｇ ， ｓ ｌ ｅ ｅ ｖ ｅ ｗ ａ ｓ ａ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｔ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｗ ａ ｓ ｕ ｄ ａ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｏ ｅ ｂ ｂ ｌ ｅ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｏ ｄ ． ｔ ｅ ｔ ｏ ｃ ｈ ｅ ｃ ｋ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｔ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｂ Ｆ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｂ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｉ ｓ ｇ ｙ ｐ ｙ ｐ ｐ ： ， ， ， ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｂ ｂ ｌ ｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｈ ａ ｕ ｌ ｃ ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｌ ｅ ｅ ｖ ｅ ｈ ｏ ｔ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｃ ｈ ｅ ｃ ｋ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｃ ｋ ｐ ｐ ｙ