邯鋼4號(hào)高爐大修改造出鐵場系統(tǒng)設(shè)計(jì)

供稿|劉竟陵 / LIU Jing-ling

邯鋼4號(hào)高爐大修改造出鐵場系統(tǒng)設(shè)計(jì)

System Design of No. 4 BF Large-modifi cations Transformed into Iron-fi eld in Han Steel

供稿|劉竟陵 / LIU Jing-ling

作者單位：邯鄲鋼鐵集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，河北 邯鄲 056015

內(nèi)容導(dǎo)讀

邯鋼4號(hào)高爐大修出鐵場改造新設(shè)計(jì)了風(fēng)口平臺(tái)和雙鐵口矩形出鐵場；出鐵場采用平坦化布置；采用全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機(jī)；加大除塵能力。投產(chǎn)后的生產(chǎn)實(shí)踐證明，新設(shè)計(jì)的出鐵場系統(tǒng)達(dá)到了改善爐前環(huán)境和滿足生產(chǎn)需要的目的。

邯鋼4號(hào)高爐始建于20世紀(jì)70年代，有效容積620 m3，出鐵場風(fēng)口平臺(tái)長36 m，寬為19.8 m，于1997年擴(kuò)容大修至917 m3，出鐵場保持不變，一直采用單出鐵場單鐵口。為了減少因爐前開口機(jī)、液壓泥炮等關(guān)鍵設(shè)備故障而造成減風(fēng)對(duì)高爐爐況的影響，于2004年12月再次大修對(duì)出鐵場進(jìn)行改造。由于大修時(shí)間只有40多天，施工時(shí)間短，為此，在保持單出鐵場不變的前提下，單鐵口改為雙鐵口。平面布置見圖1。

單出鐵場設(shè)計(jì)雙鐵口，兩鐵口呈32o夾角對(duì)稱布置，每個(gè)鐵口設(shè)有一套液壓泥炮和開口機(jī)，液壓泥炮和開口機(jī)布置在鐵口的同側(cè)，兩套設(shè)備公用一套液壓系統(tǒng)，兩鐵口采用交替出鐵或者一用一備的工作方式，主鐵溝、支鐵溝和渣溝均采用澆注料來延長鐵溝的使用壽命。這樣，減少了因爐前開口機(jī)、液壓泥炮等關(guān)鍵設(shè)備故障而造成出鐵對(duì)高爐爐況的影響；工人勞動(dòng)強(qiáng)度及爐前工作環(huán)境有所改善，但是，同時(shí)存在問題：(1)渣溝與鐵溝立體交叉，位于渣溝上面的一段支鐵溝為活動(dòng)式整體澆筑溝，接縫存在跑鐵的隱患；(2)單出鐵場雙鐵口采用一條鐵水線，鐵罐調(diào)配組織效率低；(3)出鐵場面積小，采用雙鐵口后減少了使用面積，并且渣鐵溝立體交叉，渣鐵溝清理環(huán)境惡劣，難以真正實(shí)現(xiàn)雙鐵口交替出鐵；(4)出鐵場除塵系統(tǒng)布局困難，無法滿足目前嚴(yán)格的環(huán)保要求。因?yàn)槌鲨F場存在的諸多缺陷，爐前出鐵組織困難，無法適應(yīng)高爐強(qiáng)化冶煉和指標(biāo)進(jìn)步的需求。

2014年3月4號(hào)高爐大修，高爐內(nèi)型適當(dāng)調(diào)整，爐容從917 m3擴(kuò)大到1000 m3。隨著高爐擴(kuò)容，出鐵系統(tǒng)弊端將更顯突出，對(duì)出鐵場系統(tǒng)改造勢在必行。受4號(hào)高爐和其他配套設(shè)施的場地限制，出鐵場布局根本無法采用當(dāng)前應(yīng)用成熟的雙鐵場雙鐵口設(shè)計(jì)，通過對(duì)存在的諸多問題進(jìn)行分析論證后，針對(duì)原出鐵場布局進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)：出鐵場設(shè)計(jì)為一個(gè)矩形出鐵場，出鐵場由原來南北向調(diào)整為東西向布置，風(fēng)口平臺(tái)也相應(yīng)進(jìn)行全新改造。出鐵場采用平坦化布置，每個(gè)出鐵場下設(shè)兩條鐵罐線。高爐設(shè)有兩個(gè)鐵口，兩鐵口呈30o夾角對(duì)稱布置，兩條固定貯鐵式主溝，采用全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機(jī)。平面布置見圖2。

圖1　大修前出鐵場平面布置圖

出鐵場系統(tǒng)改造內(nèi)容

風(fēng)口平臺(tái)

為了生產(chǎn)操作方便、安全，有利于設(shè)備安裝、檢修，本次大修風(fēng)口平臺(tái)新設(shè)計(jì)。將原有風(fēng)口平臺(tái)西側(cè)泥炮開口機(jī)操作室、閥門卷揚(yáng)機(jī)室及爐前液壓站移位來擴(kuò)大操作空間。風(fēng)口平臺(tái)設(shè)于高爐爐體周圍，為獨(dú)立的架空式連續(xù)鋼混結(jié)構(gòu)平臺(tái)，平臺(tái)面澆注120 mm耐熱混凝土，風(fēng)口平臺(tái)操作面積約310 m2。在熱風(fēng)圍管下，設(shè)有環(huán)形單軌葫蘆，用于安裝、檢修風(fēng)口設(shè)備等。

在鐵口上方的風(fēng)口平臺(tái)前端設(shè)有頂吸抽風(fēng)除塵罩，能較好捕集開堵鐵口時(shí)產(chǎn)生的煙塵。

出鐵場

出鐵場設(shè)計(jì)為一個(gè)矩形出鐵場，出鐵場由原來南北向調(diào)整為東西向布置，出鐵場結(jié)構(gòu)采用混凝土墻+鋼結(jié)構(gòu)梁+混凝土模版結(jié)構(gòu)，采用平坦化出鐵場，平臺(tái)面澆注150 mm厚耐熱混凝土。綜合考慮現(xiàn)有4號(hào)高爐總圖布置及國內(nèi)同級(jí)高爐實(shí)際生產(chǎn)操作條件，本高爐設(shè)有2個(gè)鐵口，1個(gè)矩形出鐵場，兩鐵口夾角約30°，出鐵場平臺(tái)面積約2380 m2。出鐵場下共設(shè)置5條鐵路運(yùn)輸線，其中包括4條鐵水運(yùn)輸線及1條全廠水渣運(yùn)輸線，每個(gè)鐵口對(duì)應(yīng)采用兩條鐵路運(yùn)輸線。采用140 t鐵水罐車受運(yùn)鐵水。

每個(gè)鐵口各自獨(dú)立設(shè)有泥炮、開鐵口機(jī)和鐵水?dāng)[動(dòng)流槽；采用落地式全液壓矮身泥炮和全液壓開鐵口機(jī)，泥炮和開鐵口機(jī)同側(cè)布置。

在高爐270°側(cè)出鐵場內(nèi)設(shè)置一個(gè)出鐵場吊裝孔，方便出鐵場設(shè)備及風(fēng)口設(shè)備的吊運(yùn)，也便于斜橋上料設(shè)備的檢修吊運(yùn)。

在高爐90°側(cè)出鐵場平臺(tái)外還設(shè)有一個(gè)爐頂設(shè)備吊裝位，用于爐頂設(shè)備的吊裝。

在高爐180°側(cè)出鐵場地坪上設(shè)置一個(gè)爐前液壓站，為節(jié)省投資，利用原有液壓站內(nèi)的設(shè)備，部分修配改，保留遙控；該液壓站為兩個(gè)鐵口的泥炮、開鐵口機(jī)提供動(dòng)力。出鐵場上設(shè)有一個(gè)泥炮操作室，用于操作泥炮和開鐵口機(jī)。

出鐵場廠房為封閉式，下部設(shè)有吸風(fēng)口，單坡屋頂，天窗形式，自然抽風(fēng)。出鐵場廠房主跨設(shè)置一臺(tái)起重量為32 t/10 t、跨度為26.850 m的電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，主要用于泥炮、開鐵口機(jī)、出鐵場除塵設(shè)備的維護(hù)更換，以及溝蓋、生產(chǎn)用工具、材料、備品備件、檢修設(shè)備以及出鐵場垃圾的搬運(yùn)。

出鐵場結(jié)構(gòu)采用無填沙層的混凝土模板與鋼結(jié)構(gòu)梁及柱相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。采用固定貯鐵式主溝，主溝長度約15 m，貯鐵式主溝工作層內(nèi)襯采用澆注料，在采用高質(zhì)量溝料的同時(shí)，適當(dāng)加厚主溝工作層內(nèi)襯，使其厚度≥450 mm，以延長主溝的使用壽命。主溝工作內(nèi)襯采用了現(xiàn)場在線澆注的施工方式。

圖2　大修后出鐵場平面布置圖

出鐵場主要設(shè)備

(1) 泥炮

為節(jié)省投資，采用原有全液壓矮身泥炮，該泥炮具有旋轉(zhuǎn)和打泥等功能。

(2) 全液壓落地式霧化開鐵口機(jī)

采用全液壓落地式霧化開鐵口機(jī)，它具有回轉(zhuǎn)、送進(jìn)、鉆、正打、逆打、吹、霧化等功能。開鐵口機(jī)操作方式為操作室手動(dòng)操作+遙控操作。

(3) 鐵水?dāng)[動(dòng)流槽

鐵水?dāng)[動(dòng)流槽由槽體、連桿、驅(qū)動(dòng)裝置組成，驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)+手動(dòng)，操作裝置設(shè)置在出鐵場平臺(tái)上。

(4) 出鐵場32 t/10 t橋式起重機(jī)

主要用于泥炮、開鐵口機(jī)、出鐵場除塵設(shè)備的維護(hù)更換，以及溝蓋、生產(chǎn)用工具、材料、備品備件、檢修設(shè)備以及出鐵場垃圾的搬運(yùn)。

(5) 出鐵場耐材

出鐵場主溝耐材結(jié)構(gòu)由粘土磚、高鋁質(zhì)碳化硅磚和高性能高鋁質(zhì)澆注料組成。主溝永久層砌筑在出鐵場主溝修理坑位上進(jìn)行，主溝工作層內(nèi)襯施工、維修就地進(jìn)行。

渣鐵溝內(nèi)襯由工作層澆注料和永久層澆注料構(gòu)成，施工方便，維護(hù)強(qiáng)度較低。殘鐵溝工作時(shí)間較少，只有在清理或修補(bǔ)主溝時(shí)使用，故殘鐵溝內(nèi)襯采用了方便靈活的耐火搗打料。

擺動(dòng)流槽內(nèi)襯采用了熱性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、抗沖刷、耐侵蝕的耐火澆注料。

渣鐵溝溝蓋及擺動(dòng)流槽坑罩內(nèi)襯均噴涂耐火澆注料。

出鐵場除塵

為了處理好渣鐵流經(jīng)處和開堵鐵口時(shí)產(chǎn)生的煙塵，改善出鐵場的工作環(huán)境，出鐵場新建1套出鐵場除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量約為690000 m3/h，設(shè)備處理風(fēng)量按750000 m3/h選型。除塵系統(tǒng)采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵風(fēng)機(jī)采用離心式風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)流程均為：含塵氣體經(jīng)吸風(fēng)罩、抽風(fēng)管道，進(jìn)入除塵器作凈化處理，然后通過風(fēng)機(jī)送入消聲器作消聲處理，再經(jīng)排氣煙囪排入大氣。排放氣體的含塵濃度出鐵場除塵系統(tǒng)為15 mg/m3。除塵器收集的粉塵經(jīng)輸灰設(shè)施送入儲(chǔ)灰倉儲(chǔ)存。對(duì)儲(chǔ)灰倉卸灰口處設(shè)計(jì)考慮采用吸排式密封罐車的卸灰方式，同時(shí)設(shè)置粉塵加濕機(jī)為備用卸灰裝置。

在鐵口單側(cè)及頂部、主鐵溝撇渣器、及擺動(dòng)流槽等處均設(shè)有強(qiáng)力抽風(fēng)除塵點(diǎn)，2個(gè)鐵口及對(duì)應(yīng)設(shè)施切換抽風(fēng)。使出鐵場環(huán)境大為改善，其余少量含塵氣體，通過出鐵場屋頂自然排放。

沖渣系統(tǒng)

水沖渣系統(tǒng)保留原底濾法水渣處理工藝，兩鐵口共用一套底濾法水渣設(shè)施。經(jīng)主鐵溝與鐵水分離后的熔渣在渣溝末端被沖制箱噴出的高速水流水淬冷卻，形成顆粒狀的水渣，?；蟮脑旌衔锏涞剿郏俳?jīng)水渣槽下部結(jié)構(gòu)、水渣溝進(jìn)入底濾池，進(jìn)行渣水分離，濾水后的水渣通過抓斗起重機(jī)抓運(yùn)，火車外運(yùn)；濾水進(jìn)入集水坑，并沿回水溝回流至熱水池，再通過熱水泵送至冷卻塔進(jìn)行冷卻，冷卻后的水經(jīng)?；盟椭翛_制點(diǎn)，循環(huán)使用；沖制水渣時(shí)產(chǎn)生的大量有害蒸汽通過水渣槽上部排汽筒集中高空排放，排氣筒高度約50 m，大大減少了蒸汽對(duì)高爐鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備的腐蝕。

利用原有的底濾池、抓斗起重機(jī)、水渣?；谜?、熱水泵站、冷卻塔，新建水渣槽、高空排汽管、水渣溝。

正常情況下100%沖水渣，在開爐初期或爐況不順情況下可采用擺動(dòng)流槽下配置渣罐車，通過連通渣溝與支鐵溝，將熔渣導(dǎo)入擺動(dòng)流槽并進(jìn)入干渣罐。

改造效果

經(jīng)過此次大修改造，4號(hào)高爐出鐵場系統(tǒng)平坦化后具備了工程機(jī)械作業(yè)條件，爐前工作效率大幅度提高，全新的渣鐵溝布局真正實(shí)現(xiàn)了雙鐵口交替作業(yè)條件。在4號(hào)高爐開爐后，爐前生產(chǎn)組織明顯改善，出鐵制度和爐內(nèi)操作均衡、匹配，高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)快速進(jìn)步，高爐日產(chǎn)從大修前正常生產(chǎn)階段2600 t/d的水平提升到3000 t/d左右，提產(chǎn)效果顯著。

結(jié)語

邯鋼4號(hào)高爐大修，在改造空間受限的情況下進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì)，新建風(fēng)口平臺(tái)出鐵場擴(kuò)大了操作空間；雙鐵口單矩形出鐵場實(shí)現(xiàn)出鐵場平臺(tái)平坦化，渣鐵溝布置合理、易于渣鐵分離、溝襯檢修；爐前設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，以保證高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行；加大出鐵場除塵能力來改善爐前勞動(dòng)條件。投產(chǎn)后的實(shí)踐證明，風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場系統(tǒng)改造，大大改善爐前工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低爐前工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使操作更加安全，出鐵制度得到優(yōu)化，為高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)，對(duì)國內(nèi)眾多受場地限制的中小型高爐的擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)提供了很好的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

DOI:10.3969/j.issn.1000－6826.2015.04.19