宝钢三高炉设备概况

三高炉冶炼设备概况

一、概述：

宝钢股份公司三号高炉是目前国内最大的高炉，其有效容积达4350M3，日产优质、合格铁水达万吨以上，作为炼钢铁水的主要供应者，其本身就是一个集高新技术于一身的设计难度高、工艺复杂、制造要求高的庞大的设备系统。三高炉冶炼设备按作业区划分主要包括运转系统、炉前出铁系统、炉前II系系统、煤粉系统和水渣系统等五大系统，各系统间相对独立但又部分影响，在安全、高效地共同作用下保证了高炉的稳产、高产。

三高炉工艺流程总图

二、运转系统：

运转作业区所辖设备包括原料系统、炉顶装入系统、热风炉系统、煤气清洗系统和余压发电系统(TRT)，其日常工作任务是对五大系统进行操作、监视、点检和维护，该作业区管辖着高炉大约75%的设备，其特点是区域广、工艺复杂、技术要求高。运转作业区负责将矿石、焦炭、热风等高炉生产必需的原料和介质

适时适量的送入高炉内，保证高炉的生产能连续进行。因此，运转作业区的日常工作对高炉的正常生产起着至关重要的作用。

㈠、原料系统：

1、主要设备的规格及作用

原料系统主要由两大部分组成：矿石系统和焦炭系统，其主要设备有皮带、矿槽、焦槽、称量漏斗、中间漏斗、转换溜槽、振动筛等。

图1 原料系统流程

（1）矿石系统

矿石系统有12个A槽、10个B槽、3条皮带。A槽装烧结矿，11A、12A 装小块焦；B槽装副原料、球团矿和块矿；每个A槽和B槽都有一个电动给料器和一个液压闸门。每个A槽还有一个振动筛，它由上、下两层筛网组成，上筛网是条形的、下筛网是锯齿形的。在A槽和B槽下面还有称量漏斗、电子称，称量漏斗底部有一块手动挡板和一个电动闸阀，手动挡板可起到调节料流的作

用。3条皮带分别是X-301BC、X-302BC、X-303BC，其中，X-301BC和X-302BC 是用来送料的，X-303BC是用来返回粉矿的，将粉矿转运到粉矿斗中，再通过皮带返回原料分厂，然后原料分厂再送回到烧结分厂作铺底料使用。在X-302BC 头轮下面有两个中间漏斗，它也可起称量作用，由此可判断称量漏斗是否称量准确；在中间漏斗和X-302BC头轮之间有一个切换溜槽，它可将X-302BC送来的料分别装入两个中间漏斗中；中间漏斗的出口处也有一个手动挡板和一个电动闸门，手动挡板也可调节料流的大小，改变料在皮带上的宽度和堆角。

（2）焦炭系统

焦炭系统有8个焦槽、7条皮带。焦槽下面有液压闸门、振动筛，振动筛也是由上、下两层筛网组成，上筛网是条形的、下筛网是圆形的。焦炭系统没有给料器和称量漏斗，焦炭的称量是在焦炭系统的中间漏斗（在焦炭系统中称为称量漏斗）中进行的。7条皮带分别是Y-301BC、Y-302BC、Y-303BC、Y-304BC、Y-305BC、Y-306BC、Y-307BC；Y-301BC是用来送料的，Y-301BC头轮下面有一个切换溜槽、两个中间漏斗（称量漏斗），这与矿石系统的结构完全相同；

Y-302BC、Y-303BC、Y-304BC、Y-305BC、Y-306BC是用来转运碎焦的，它们将焦炭振动筛筛下的碎焦运到11A和12A中，再经11A和12A的振动筛筛选后，筛选出来的小块焦可供高炉使用，筛下的粉焦经Y-307BC送到粉焦斗中，再经皮带返回原料分厂；在Y-302BC和Y-303BC之间有一个碎焦斗，在Y-303BC和Y-304BC之间、Y-304BC 和Y-305BC之间、Y-305BC 和Y-306BC之间各有一个转运漏斗。

（3）皮带

皮带主要由头轮、尾轮、配重轮、转向轮和增面轮组成，头轮为驱动轮，尾

轮为从动轮，配重轮是起张紧作用的，转向轮是用来改变方向的，增面轮用来增加驱动轮和皮带的接触面积。

此外，皮带还有切断开关、有无料检测器、铁片检出装置、皮带跑偏装置、打滑装置和三角清扫器等附属装置。切断开关在配重轮下面，它可检测出皮带是否断裂；有无料检测器又称为速度检测器，它在皮带的正下面，它可根据速度的大小来判断皮带上是否有料；铁片检出装置位于皮带的正上方，它由信号感应装置和铁片检出执行机构两部分组成，当信号感应装置感应到原料中有金属时，它就向执行机构发送一个信号，让执行机构将金属片清出，原料系统只有X-301BC 和Y-301BC上有铁片检出装置。X-301BC上的铁片检出装置分强磁和弱磁，这样可以减少对矿石的浪费。

皮带是由电动机驱动的，皮带的驱动系统主要由电动机、液压式接手（即液力偶合器）、齿轮接手（即减速箱）、链接手、抱闸、油管等组成。

各个皮带的附属装置配备情况如表1所示

表1 各皮带的附属装置

（4）矿槽和焦槽、皮带、筛网、中间漏斗的规格

表2 矿槽和焦槽规格

表3 皮带规格

表4 筛网规格

表5 中间漏斗规格

（5）原料除尘系统

高炉原料区域的许多地方都有除尘装置，它们将灰尘收集起来，通过管道将灰尘集中到布袋除尘器中，然后通过刮板式输送机将灰尘送至一个粉斗中，之后将其抽入卡车运走。

2、生产工艺

（1）矿石流程

矿槽→液压闸门→电动给料器→振动筛→称量漏斗→挡板→电动闸门→X-301BC（金属检测）→转换斗→X-302BC→切换溜槽→中间漏斗→电动闸门→主皮带Z-301BC

粉矿流程：矿槽→液压闸门→电动给料器→振动筛→X-303BC→粉矿斗→原料分厂

（2）焦炭流程

焦槽→液压闸门→振动筛→Y-301BC（金属检测）→切换溜槽→称量漏斗→电动闸门→主皮带Z-301BC

粉焦流程：焦槽→液压闸门→振动筛→Y-302BC→碎焦槽→Y-303BC→转运斗→Y-304BC→转运斗→Y-305BC→转运斗→Y-306BC→11A、12A→Y-307BC→粉焦斗（小块焦去高炉）

㈡炉顶装入系统

1、主要设备及其作用

1）上料部分

（1）机械室

机械室有4套动力系统，它们共同带动主皮带运转，每台动力系统包括动力马达、液力偶合器、减速箱、抱闸、轴承等。一台马达故障时，另外三台还可带动主皮带；而有两台马达故障时，则主皮带将无法运转。此外，机械室还有一台小马达，可供更换主皮带时使用。

（2）主皮带

图3 主皮带设备图

3BF主皮带的编号为Z-301，宽度为2200mm，运行速度为120m/min，水平机长347m，倾角<12度，最大输送矿石的能力为5500t/h，最大输送焦炭的能力

为1300t/h。

主皮带与其它皮带一样，也有头部轮、尾部轮、转向轮和配重轮，也有切断开关、转速检测器、跑偏开关等附属装置。此外，在主皮带的头部轮处，还有皮带洒水装置，它是用来清除皮带头部积灰的。

2）炉顶部分

3BF炉顶是串罐式无料钟炉顶，其主体构件有：上部料罐（又叫旋转料罐）、下部料罐（又叫称量料罐）、PW箱、液压室、PW泵房、各种阀门、各种检测机构、炉顶洒水装置、上升管道、集尘管道等。

（1）旋转料罐

旋转料罐的主要作用是受料，当其旋转时还可起到混匀炉料的作用。

旋转料罐位于主皮带头部轮下方，在旋转料罐与主皮带头部轮之间布有集尘

罩，它可收集上料时产生的灰尘。旋

转料罐的容积为80m3，其转速为

6rpm，它是由2个电动机带动旋转

的。

（2）称量料罐

称量料罐的主要作用是校正原

料系统的称量是否准确。

称量料罐位于旋转料罐与炉顶

之间，其容积为80m3。称量料罐有

3把电子称，它们均匀地布置在称量

料罐周围，互成120度角。

（3）伞形布料器

伞形布料器是拉杆式的，它们位于旋转料罐和称量料罐的中心轴上，其作用有两点：a、起缓冲作用；b、使布料更加均匀。

（4）PW箱

PW箱即是炉顶齿轮箱，它是由卢森堡波尔乌斯公司（paul-warth）于1971

图4 炉顶设备分布图

年发明的，因此简称PW箱。

PW箱有两路冷却系统：水冷和气冷。水冷系统使用清循环水冷却，清循环水储存在炉顶PW泵房的水罐里，它通过给水泵加压经过热交换器冷却后送到PW箱内的水槽里，达到冷却齿轮的目的，再经回

水管回到储水罐，形成密闭循环。气冷系

统使用的能源介是N2。

（5）液压室

液压室有两套电磁阀组（一备一用）、吸油室、回油室、两台大电机（一备一用）、一台小电机，两套液压给脂装置（一备一用），一套蓄能器。

电磁阀组主要是为炉顶液压阀门分配油量的，以便控制阀门的开、关；循环泵负责将回油室中的油抽到吸油室中；主油泵负责将吸油室中的油加压送到电磁阀组，再由阀组进行分配。液压给脂装置主要是润滑炉顶设备用的，液压给脂是自动进行的，设定为每8分钟1次。蓄能器内充有高压N2（200kg±），在液压泵故障或停电时使用，它可使炉顶各液压阀门动作一次。

（6）PW泵房

PW泵房主要有二台加压泵（一备一用）、换热器、过滤器、储水罐、补水阀组成，它是用来冷却炉顶PW箱的。

（7）阀门

3BF炉顶的阀门有：2个排压阀（一排、二排）、2个均压阀（一均、二均）、均压主阀、上部闸阀、上密封阀、下部料流阀、下密封阀、眼镜阀，这些阀门都是液压驱动的。

①放散阀

高炉炉顶有4个放散阀（电动），1号放散阀位于半净煤气管上，2号放散阀位于位于南面煤气上升总管上，3号放散阀位于煤气下降管上，4号放散阀位于北面煤气上升总管上。

②排压阀

高炉炉顶有2个排压阀（一备一用）：一排和二排，其作用是排放称量料罐内的压力，使上密能顺利开启。通常情况下使用一排压阀，在一排压阀上面有一个消音器，它可减少噪音污染，其内部结构为多孔通道。当一排压阀故障时，可切换至二排使用，此管路系统没有消音器，直接排放。

③均压阀

高炉炉顶有2个均压阀：一均和二均，其作用是向称量料罐充压，使称量料罐内的压力与炉内的压力相等，以便能够顺利布料。一次均压管道系统使用的介质是从一文氏（1VS）出来的半净煤气，二次均压管道系统使用的能源介质是N2，均压时，一均先开，当称量料罐内的压力与炉内的压力相差不大时，一均关闭，二均打开。

④上部闸阀

上部闸阀位于旋转料罐的下面，它随旋转料罐一起旋转，平时在现场是无法观察到的。其作用是减少原料对上密封阀的直接冲击力，保护上密封阀，延长上

密封阀的使用寿命。其规格为1400mm×1400mm 。

⑤ 上密封阀

上密封阀位于上部闸阀与称量料罐之间，在称量料罐进行均压时，它可起密封作用。上密封阀开闭有压紧、放松和旋转两个动作，在上料过程中，它首先向下运动，然后再移向旁边，开始上料；关闭时的动作与打开时相反。规格为Ф1600mm 。

⑥ 下部料流阀

下部料流阀又叫下部闸阀，它位于称量料罐下面，通过调节它的开度可控制布料的流量。其开口成“口”字形。

⑦ 下密封阀

下密封阀位于下部料流阀与波纹管之间，其作用是隔断称量料罐与高炉内部的气体通道。其规格为Ф900mm 。

⑧ 眼镜阀

眼镜阀位于波纹管与PW 箱之间，定修时，它可起到隔绝高炉煤气的作用。其规格为Ф900mm 。

（8）各种检测机构 ① 探尺

探尺的作用是跟踪料面，以便及时补充原料。

探尺主要由重锤、铁链、钢丝绳、卷筒、减速箱、电机等组成。3BF 有3把探尺，其提升重量为250kg ，公称提升高度为6m ，提升

速度为0.6m/s ，下降速度为0.3m/s 。电机功率为1.7kw ，

转速为950rpm 。3BF 的零料线为探尺待机位置以下2m ，3

把探尺的探测深度不

图5 探尺分布图

一，1#、2#探尺+2～-6m,3#探尺+2～-24m。

②十字测温仪

3BF炉顶有4只十字测温仪，它是用来测量炉顶煤气温度的。这对判断炉况有一定的帮助。

③封罩温度计

3BF炉顶封罩上装有8只温度计，可收集封罩上8个不同地方的温度值，对判断炉况有一定的帮助。

④色谱仪

色谱仪位于1VS出口处，它是用来分析炉顶煤气成份的。

⑤热图像仪

热图像仪是用来测定料面温度的，目前已经坏了，未使用。

（9）炉顶洒水装置

炉顶洒水装置的作用是：当炉顶煤气温度过高时，向炉内洒水，降低炉顶煤气温度。3BF共有11把炉顶洒水枪。

（10）炉顶点火装置

炉顶点火装置是在休风且炉顶有工事时用来燃烧炉顶剩余煤气的，防止炉顶周围的工作人员煤气中毒。

（11）煤气上升管道

在炉顶封罩上接有4根煤气上升管道，然后每2根合并为1根，最后2根再合并为1根，与荒煤气管道（煤气下降管道）相连，通往重力除尘器。

（12）集尘管道

在旋转料罐和称量料罐上面，以及主皮带头部等地方均布置有集尘管道，然

后再通往炉前除尘总管，很好地控制了炉顶灰尘污染源。

2、生产工艺

炉顶上料：

上料流程如下：中间漏斗→闸门（电动）→主皮带→旋转料罐→称量料罐→旋转溜槽→炉内。

3BF炉顶可实现环形布料、螺旋形布料、扇形布料和定点布料。环形布料是指旋转溜槽沿着高炉中心线由外向里进行多档布置，每档布置一定的圈数，当一档布完后，溜槽停止旋转、降低角度至下一个档位，再进行旋转布料，如此反复，直至布置完全部档位。螺旋布料是指旋转溜槽沿着高炉中心线由外向里不停地进行旋转布料，直至布置完一批料为止。扇形布料是指旋转溜槽在一定角度内来回布料。定点布料是指将旋转溜槽固定在指定位置不动的一种布料方式。目前，3BF 使用环形布料方式进行布料。

通过改变布料档位和布料圈数，可以改变料的分布。布料档位的改变操作是根据炉内要求来执行的。调节料流阀的开度大小可以控制布料的圈数，料流阀的开度大一些，布料圈数将会少一些，料流阀的开度小一些，布料圈数将会多一些，平时应多监视画面上显示的布料圈数，发现不对时应及时调节料流阀的开度大小来进行修正。

㈢热风炉系统

1、热风炉的作用

宝钢3BF热风炉炉温控制在1250°C。

1）煤气燃烧时产生的高温蓄热于格子砖

2）送风时格子砖放热加热鼓风机送来的风

宝钢的外燃式热风炉是双头小径结构，此结构稳定性很好，气流分布均匀，

拱顶连络管为弹性结构。使用外燃式热风炉可提高10°C风温，降低0.8kg焦比。

2、主要设备

1）热风炉本体

宝钢3座高炉使用的热风炉都是引进日本的新日铁外燃式热风炉。热风炉本体主要包括3个部分：燃烧室、蓄热室和混风室。热风炉总高53.356米，蓄热

室直径10米，燃烧室直径6.1米，Array蓄热室总高37.156米。热风炉本体

内部是由耐火材料砌成的，上段93

层硅砖，中层16层高铝砖，下段99

层粘土砖，最下面2层高铝砖，合计

210层，耐材外面包有铁壳，对耐材

起支撑作用；铁壳外面包有一层铝

皮，可起到保温的作用。

燃烧室下面有燃烧器，3BF热风

炉的燃烧器为3圈环行结构，内层通LDG或COG，外层通BFG，中间一层通空气，因为LDG（COG）的发热值高，产生的火焰温度高，而BFG的发热值较低，产生的火焰温度较低，这样，外层火焰的温度低，内层火焰的温度高，即可满足高风温的要求，也可避免高温火焰对燃烧器周围炉墙的冲击损坏。

蓄热室下部是炉蓖子，大约有3m高，起着支撑格子砖的作用；上部是正8

边形的格子砖，其作用是吸收燃烧室产生的热废气的温度，储蓄热量。

图6 热风炉系统

混风室位于燃烧室和送风总管之间，起到调节和稳定风温的作用，当送风温

度过高时，混风调伐就打开使冷风通入混风室中，对送风温度起一个调节的作用。

燃烧室和蓄热室是由拱顶联络管连接起来的，联络管是由硅砖砌成的，273℃是α与β之间的晶格转变点，573℃是β与γ之间的晶格转变点，因此，联络管处的温度不得低于600℃。

2）阀门

（1）热风炉使用的阀门类型

按阀门的形状结构，热风炉使用的阀门可分为蝶阀、闸阀和球阀。热风炉使用的蝶阀主要是调节阀；闸阀有切断阀、燃烧阀、热风阀、送风阀、混风阀、烟道阀、充压阀、排压阀；球阀有放散阀、N2吹扫阀。

按阀门的驱动方式，热风炉使用的阀门可分为电动阀、气动阀和液压阀。热风炉使用的电动阀有燃烧阀、切断阀、送风阀等；气动阀有热风阀、阀间放散阀等；液压阀有调节阀、热风炉系统有2个液压房，每个液压房有二台泵（一备一用），是用来驱动调阀的；每个液压系统又有一个蓄能器，当液压泵出问题时，它可使液压阀门动作一次。

每个阀门都有一个密封面，它一般位于管道压力较低的一侧，受压后起到密封的作用。BFG和COG的切断阀是双面密封的，它有效的起到了切断煤气的作用。

表12 热风炉阀门型式

（2）3BF热风炉使用的具体阀门

热风炉的阀门特别多，每个热风炉总共有22个之多，具体名称如下：BFG 燃烧阀、BFG切断阀、BFG调节阀、2个BFG阀间放散阀、BFG的N2吹扫阀；LDG燃烧阀、LDG切断阀、LDG调节阀、2个LDG阀间放散阀、LDG的N2吹扫阀；空气燃烧阀、空气调节阀、2个烟道阀、送风阀、充压阀、排压阀、混风阀、混风调节阀、热风阀。说明：COG与LDG使用的是同一管道系统，根据能中要求切换使用。

3）管道

热风炉系统的管道有BFG管道、LDG（COG）管道、AIR管道、N2吹扫管道、N2驱动管道、液压驱动管道、蒸汽引射管道、送风管道、热风管道、烟气管道等。

4）余热回收装置

3BF热风炉废气温度在300℃左右，使用分离热

管式废气热量利用装置对其进行回收利用。其原理为：废气将工质（加过药品的水）加热蒸发，蒸汽汇集于上联箱内，然后通过蒸汽引出管将蒸汽分别导入送风总管和煤气管道中，与空气和煤气进行热交换后凝聚为液态水，然后汇聚于下联箱中，如此反复，可使冷的空气和煤气加热至100多度。工质在密闭系统中进行循环，几乎没有损耗，开工后至今只补充过一、两次水。

热风炉废气温度不应超过350℃，如果高于350℃，炉蓖子就会软化，造成格子砖塌陷事故。当废气温度达到329℃时，系统会自动减少煤气量，进行自动控制。

3、生产工艺

热风炉的工作状态有5种：送风、燃烧、休止、缔入（即闷炉）和换炉。缔入是由休止状态转入燃烧状态的过程（排压阀半开状态），换炉是由休止状态转入送风或燃烧时的过程。

1)送风方式

宝钢热风炉的送风方式有3种：单炉送风、热并联送风、冷并联送风和余压回收送风。

单炉送风方式是指一个热风炉送风、两个热风炉燃烧的送风方式。当有一个热风炉需要休止时（如某一个热风炉需要大修时），通常使用单炉送风方式。

并联送风方式是指两个热风炉送风、两个热风炉燃烧的送风方式。并联送风又包括热并联送风方式和冷并联送风方式。在热并联送风方式下，混风阀是全关的，风温是由两个正在送风的热风炉的送风调节阀来控制的，若风温高了，则将送风温度较低的热风炉的送风调节阀关小一点，反之，若风温低了，则将送风温度较高的热风炉的送风调节阀开大一点。在热并联送风方式下，热风阀的阀前温

度要参与风温的控制。冷并联送风方式下，送风调节阀是全开的，风温由混风调节阀的开度大小来控制的。冷并联送风方式下，热风阀的阀前温度是不参与风温控制的。3BF热风炉使用的是冷并联送风方式。

余压回收送风方式是指当一个热风炉由燃烧转为休止、另一个热风炉由送风转为休止时，这两个热风炉的充压阀同时打开（此时充压主阀是关闭的），由送风转为休止的热风炉中的剩余高压就充入由燃烧转为休止的热风炉中，待两个热风炉中的压力相等时，再同时关闭它们的充压阀，之后，一个热风炉转为送风，一个热风炉转为燃烧。

2）工艺流程

热风炉的工艺流程主要是燃烧和送风，其流程图如下所示：

㈣、煤气清洗系统

1、主要设备及其作用

图8 煤气清洗系统

煤气清洗系统的主要设备有荒煤气管道、重力除尘、1VS、2VS、半净煤气

管道、调压阀组、消音器、紧急水封、高架水槽、煤气成份分析仪、N2管道、蒸汽（S2）管道、清洗给排水管道等。

荒煤气管道又称为煤气下降管道，由4根煤气上升管道集结而成，它是连接上升管与重力除尘的通道。

重力除尘是一级除尘系统，它利用煤气与炉尘的密度差来实现净化煤气的目的。重力除尘系统有三套排灰装置，它们将灰排入搅拌器中，搅拌器再将灰排入卡车。目前3BF煤气的重力除尘灰每天有200多吨。

1VS是二级除尘，它是利用介质水来吸附半净煤气中的炉尘的。1VS喉口处有一块椭圆形的挡板，改变其倾角大小，可调节通过喉口的煤气压力及煤气流速，煤气流速越慢，则煤气清洗得越干净。在挡板的两侧各有一根水管向挡板喷水，在挡板上面一层平台还有2根围管向煤气喷水。1VS还有水封阀、紧急排水阀、紧急切断阀、水位调节阀和排污阀（各有一个）。2VS是三级除尘，其结构与1VS 大致相同，区别在于：在其喉口挡板上面少了一根围管，内部多了一个脱水器（2层格子板），另外，在紧急切排水前面有一个手动阀，而无水封阀。文氏管的控制原理是“0”水位控制，文氏管中的水位超过“0”位时，紧急排水阀就排水调节“0”位，水位低于“0”位时，水位调节阀就补水调节“0”位。文氏管的“0”位位于厂区（标准）水平线上7.4米处。

半净煤气管道是连接1VS 和称量料罐的通道，半净煤气是用来对称量料罐进行一次均压的。

调压阀组是由4个调节阀组成的，这4个调节阀将从2VS 出来的一条煤气通道（另一条煤气通道通往TRT 系统）分成4条煤气通道（管径分别为Ф500×1，Ф900×3），通过控制调压阀组各阀门的开度大小来调整炉顶压力。TRT 运行时煤气经TRT 通过，从而达到TRT 发电量的目的，正常生产条件下，调压阀组是关闭的。

消音器是由多层多孔隔板组成的，这种结构可有效地降低煤气压力，从而降低高压煤气的噪音污染。紧急水封是根据连通器原理，利用介质水使“V”形煤气

图9 重力除尘器 图10 1文氏除尘系统

图11 2文氏除尘系统

图12 调压阀组