2000m3高炉新并罐炉顶技术

2000m3高炉新并罐炉顶技术
郑志斌①宋恩奎
(西宁特殊钢股份有限公司加工分厂，青海西宁810005)
(中冶东方工程技术有限公司，山东青岛266555)
摘要对新并罐炉顶装料设备的技术特点进行了分析，新并罐无料钟炉顶在装料能力方面有一定的技术优势，有助于改善炉况、增加低质量原燃料用量、有助于降低高炉生产成本，能满足高炉大型化和降低成本条件下的快速、多级、分批的装料要求。

关键词高炉炉顶无料钟装料设备布料均匀称重均匀工艺设计
1 炉顶设备的选型
高炉无料钟炉顶不仅具有良好的高压密封性能、灵活的布料手段，而且能使高炉充分利用煤气能，保持高炉顺行;同时它运行可靠，易损部件少，检修方便快捷，有利于高炉实现高产、稳产、低耗和长寿。

无料钟炉顶设备已在全世界大中型高炉上得到广泛应用。

高炉无料钟炉顶设备有串罐、并罐和三罐之分，但应用较多的主要是串罐和并罐两种。

老式并罐无料钟炉顶设备存在布料时易产生圆周偏析，下阀箱及中心喉管内耐磨衬易磨损、寿命短等不足。

串罐、并罐和新并罐无料钟炉顶设备的主要特点比较见表1。

从表中可以看出，虽然串罐无料钟炉顶具有设备少、维修量小、检修方便、投资低、布料均匀等优点，但装料能力小，尤其在采用烧结矿分级入炉的情况下更显其赶料能力的有限。

新并罐炉顶在装、布料上借鉴了串罐的优点，大大降低了布料偏析。

新建150万t/a 钢工程，选用的高炉炉顶装料系统即为并罐无料钟炉顶设备，实现全面高效能作业，使高炉的产量、作业效率、能耗指标等达到世界先进水平。

2 炉顶设备的组成与特点
2.1主要设备组成
新并罐无料钟炉顶设备的组成如图1所示。

2.2主要设备规格
上密封阀通径DN800mm，料罐容积2×42m3，下密封阀通径DN800mm，料流调节阀通径DN800mm，中心喉管直径750mm，溜槽倾动范围2°～53°，溜槽回转速度8r/min，倾动速度1.6°/s，溜槽长度3500mm，溜槽倾动方式为电动。

摆动翻版溜槽有效长度为3500mm。

2.3新并罐炉顶设备特点
新并罐无料钟炉顶设备与老式并罐无料钟炉顶设备相比，主要做了以下改进。

1)根据炉料的下料特性，对料罐形状进行了优化，并缩小了两罐之间的距离，保证卸料时罐内
炉料均匀下沉，基本消除了炉料在罐内的偏析。

2)将下阀箱一分为三，分成了两个料流调节阀箱、一个下密封阀箱。

这样改进可达到如下的
目的:
(1)改善料流轨迹，使料流更靠近高炉中心，减轻炉料偏析程度。

(2)减轻炉料对料流调节阀及中心喉管耐磨内衬的磨损，延长料流调节阀及中心喉管寿命。

(3)方便料流调节阀及下密封阀的检修时间。

但是，炉顶设备的总高度稍有增加。

3)料罐称重系统的改进。

由传统的称量压头改成了称量梁，不仅提高了称量精度，而且还省去了繁琐的防扭装置。

老式并罐无料钟炉顶在下料时产生两种料流偏析，一是料罐形状产生的粒度偏析，二是下料形成的“蛇形”料流产生的炉内圆周方向布料偏析，这给高炉生产操作和顺行带来许多麻烦，也是老并罐无料钟炉顶设备的主要弱点。

另外，阀厢及中心喉管也存在磨损快、寿命短、检修更换困难等不足。

跟老并罐相比，新并罐在机构和功能上已经得到了很大改善，大大降低了布料偏析，逐渐取代了老并罐无料钟炉顶。

3 炉顶系统有关工艺设计
3.1装料制度
1)高炉设计采C↓O↓和C↓OL↓OS两种布料制度。

高炉正常操作时采用C↓OL↓OS装料制度，实现烧结矿分级入炉，高炉出现底料线需要赶料时，采用C↓O↓装料制度，临时取消烧结矿分级入炉以缩短赶料时间，即一批料分两次布完，焦炭和烧结各布一次。

球团矿和块、杂矿可以和烧结矿一起布料，也可以单独布料。

2)炉料批重。

炉料批重需要根据高炉原燃料条件、高炉容积的大小(主要是炉喉直径)及业主的操作习惯来确定。

高炉炉喉直径7700mm，设计焦比360kg/t，日产4280t/d生铁，根据此条件设计，炉料批重最终确定为:焦批8.9t～12.7t，矿批42t～60t，正常焦批10.6t，正常矿批50t。

3)炉料结构。

根据原燃料供应条件，确定新建高炉的炉料结构为57%烧结矿+27%球团矿+8%块矿+8%杂矿。

3.2均排压系统
2000m3高炉设计了完善的炉顶均压、排压设施，其具体特点如下。

1)设置两次均压系统:一次均压采用净煤气，以减少管道磨损，延长寿命;二次均压采用氮气，以减轻料流调节阀橡胶密封圈的磨损，延长密封圈的寿命。

2)炉顶压力放散通过设在炉顶的放散阀进行，这是在炉顶压力不受顶压控制回路控制时对炉顶设备的安全保护措施。

当炉顶压力超过设定值时，将信号传送至电控设备打开放散阀进行放散。

3)在放散管道上设置两台旋风除尘器和两台消音器，以降低放散煤气的粉尘量，减少污染，同时减轻放散煤气对消音器的磨损，延长消音器的寿命。

4 炉顶设备安装框架与平台的设计
目前，无料钟炉顶设备安装框架设计主要有自立式和框架式。

自立式是指除齿轮箱以外的无料钟炉顶设备及罐内炉料由自身小框架支撑，载荷作用在高炉炉壳上(炉顶锥台部位);框架式则是指这部分载荷由炉顶框架(不设小框架)传给炉体框架。

框架的优点是，由于取消框架炉顶设备检修空间宽敞，有利于设备维护修建［3］。

2000m3高炉炉顶框架采用框架式设计。

包括布料器与波纹补偿器的由炉顶钢圈支撑，载荷传至炉壳，再由炉壳传至高炉基础;料罐上、下密封阀、翻板阀及炉顶检修吊车、炉顶均压排压放散设施、炉顶各层平台的检修走梯布置在大框架平台上，框架平台上的载荷由炉体框架传至高炉基础。

在工艺设计上，需要根据设备安装、检修、维护设置多层炉顶平台。

2000m3高炉炉顶系统从主平台到5t电动单梁起重机平台工设置了六层平台。

5 炉顶附属设置的设计
1)炉顶齿轮箱水冷系统目前国内高炉炉顶齿轮箱水冷系统有两种方式，一种是采用工业净化水开路冷却，设“u”型管水封，另一种是采用工业净化水进行闭路循环冷却。

2000m3高炉炉顶齿轮箱内采用工业净化水进行闭路循环冷却，用水量约8m3/h～16m3/h，采用高导热性材料填充水冷板，热交换快，冷却效果好，保证气密箱内温度在20℃～60℃以内，最高不超过70℃。

水冷齿轮箱采用
N2密封，为防止灰尘进入齿轮箱，箱内氮气压力高于炉顶煤气压力0.05MPa。

高炉正常生产时长期送N2量为1000Nm3/h，在水冷事故情况下送N2量为2000Nm3/h。

2)炉顶检修设施
炉顶设有40t/10t吨桥式吊1台，LK =4500mm，吊车行走距离27m，起吊高度65m，可承担炉顶设备的吊装、检修任务。

溜槽更换装置采用平衡杆配重吊具，利用炉顶16t吊车更换溜槽。

设有一台5t定柱悬臂吊车用以检修炉顶粗煤气放散阀，悬臂旋转半径5.5m，起升高度30m。

设有2台3t 手拉葫芦，起升高度20m，用以检修均压放散阀。

设立4台10t的手拉葫芦，用于检修更换传动齿轮箱。

6 结语
1)2000m3高炉投产以后的生产实践表明，炉顶设备选用新并罐无料钟炉顶设备是合理的，它为高炉实现烧结矿分级入炉、采用小料批实现精细化操作创造了条件［4］。

2)通过优化设备设计，新并罐无料钟炉顶设备在防止炉料偏析、减轻设备磨损、方便生产检修维护等方面比老式并罐有很大改进。

3)炉顶均压、排压系统设置氮气二次均压，有利于减轻含尘煤气流对料流调节阀密封圈的冲刷，从而延长密封圈的使用寿命;均排压管路上设置旋风除尘器有利于延长消音器的使用寿命，减轻管道磨损;设置消音器则可降低噪音污染。

参考文献
［1］李海峰．2000m3高炉炉顶均排压系统改造［J］．天津冶金，2007(4):P17－18．
［2］方小平．对炼铁高炉炉顶均压控制改进［J］．能源电力［J］，2010(3):P100．
［3］张卫东．大型高炉幷罐无料钟炉顶的特点与选择［J］．炼铁，2012(3):P16－17．
［4］王银明．天铁无料钟炉顶系统设备优化［J］．天津冶金［J］，2012(3):P23－25．。