萊鋼3#3 200 m3高爐采用的新技術(shù)及生產(chǎn)實(shí)踐

賈利軍，孟淑敏，王冰

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

生產(chǎn)技術(shù)

萊鋼3#3 200 m3高爐采用的新技術(shù)及生產(chǎn)實(shí)踐

賈利軍，孟淑敏，王冰

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

介紹了萊鋼3#3 200 m3高爐采用的長壽綜合技術(shù)、多流嘴式料流分配器+固定料罐的PW無料鐘爐頂設(shè)備、軸流旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)、環(huán)保型INBA法渣處理技術(shù)、高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)等設(shè)計(jì)特點(diǎn)，高爐順利開爐達(dá)產(chǎn)，歷經(jīng)強(qiáng)化冶煉、高煤比、大礦批、限產(chǎn)、無計(jì)劃休風(fēng)等不同操作實(shí)踐，爐況順行良好，各工藝系統(tǒng)運(yùn)行正常，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

高爐；高爐長壽技術(shù)；旋風(fēng)除塵器

1　前言

萊蕪鋼鐵集團(tuán)于2008年為實(shí)現(xiàn)鐵鋼生產(chǎn)平衡，進(jìn)一步提高市場競爭力，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在銀山型鋼區(qū)域新建1座3 200 m3高爐，產(chǎn)能280萬t/a。為確保3 200 m3高爐工藝技術(shù)裝備水平達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，滿足先進(jìn)、實(shí)用、成熟可靠、長壽環(huán)保、節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高效的要求，高爐設(shè)計(jì)過程中采用了一系列新技術(shù)、新工藝，主要包括大型高爐長壽綜合技術(shù)，多流嘴式料流分配器+固定料罐的PW無料鐘爐頂，軸流旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)，環(huán)保型INBA法渣處理技術(shù)，高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)等，取得了較好的生產(chǎn)效果。

2　高爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1綜合長壽技術(shù)

影響高爐壽命的主要設(shè)計(jì)因素有高爐內(nèi)型、冷卻元件、冷卻系統(tǒng)、高爐內(nèi)襯以及檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合國內(nèi)外同級別高爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及萊鋼已有高爐操作實(shí)踐，萊鋼3#3 200 m3高爐爐體設(shè)計(jì)中采用了多項(xiàng)長壽技術(shù)，如合理的高爐操作爐型，適應(yīng)高爐不同工況、不同部位的爐缸爐底結(jié)構(gòu)，爐體不同部位冷卻設(shè)備的配置，軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)及完善的爐體監(jiān)控設(shè)施等。

2.1.1合理高爐爐型及爐底爐缸結(jié)構(gòu)

合理高爐爐型的確定是建立在操作經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累基礎(chǔ)上，根據(jù)高爐原燃料條件，參照爐容相近、原料條件和操作條件相似、生產(chǎn)指標(biāo)先進(jìn)的高爐爐型，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算綜合確定的。根據(jù)高爐平均日產(chǎn)量和爐腹煤氣量指數(shù)計(jì)算確定高爐爐缸直徑為13 300 mm。較深死鐵層深度有利于死焦堆浮起，增加鐵水下部通道，保證爐缸活躍性，進(jìn)而降低鐵水環(huán)流對爐缸耐材的侵蝕，有助于延長象腳區(qū)耐材壽命。高爐死鐵層深度取爐缸直徑的22.6%。因考慮大型高爐采用合理優(yōu)化的爐料結(jié)構(gòu)，噸鐵渣量減小，即單位入爐料鐵量增加，爐內(nèi)間接還原反應(yīng)可以縮小，因此該高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)降低了爐身高度，同時(shí)為增加爐缸存鐵量，減少出鐵次數(shù)，保證鐵水優(yōu)良率，適當(dāng)增加了爐缸高度［1］。高爐爐腹角的選取考慮了富氧大噴煤時(shí)高爐長壽的要求，爐腹角取78.29°，爐腰直徑取15 000 mm。以上爐型的設(shè)計(jì)符合現(xiàn)代高爐內(nèi)型的發(fā)展趨勢：即矮胖化、爐身角趨于變小、爐缸容積增加、死鐵層加深的設(shè)計(jì)理念。

高爐壽命除合理的操作內(nèi)型外，在一定程度上取決于爐底、爐缸的使用壽命。萊鋼3#高爐爐底爐缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在總結(jié)分析傳統(tǒng)“傳熱法”和“隔熱法”爐缸爐底結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用“熱壓炭塊+陶瓷杯”相結(jié)合的復(fù)合爐缸爐底結(jié)構(gòu)。其具體結(jié)構(gòu)為：爐底第1層滿鋪高導(dǎo)石墨炭磚；第2、3、4層采用超微孔大塊炭磚。爐缸采用UCAR熱壓小塊炭磚NMA和NMD砌筑。為保證小塊炭磚與冷卻壁接觸不產(chǎn)生間隙，影響熱量傳導(dǎo)，小塊炭磚施工時(shí)采用UCAR專用炭素膠泥緊貼爐缸冷卻壁砌筑，爐缸側(cè)壁象腳侵蝕區(qū)以及鐵口區(qū)采用熱壓小炭塊NMD，以提高冷卻效果，鐵口區(qū)域采用加厚設(shè)計(jì)。爐底頂層為防止鐵水侵蝕，采用整體滿鋪剛玉莫來石陶瓷墊，厚度800 mm，陶瓷杯采用大塊結(jié)構(gòu)。

2.1.2冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在全面總結(jié)萊鋼已有高爐冷卻系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行狀況基礎(chǔ)上，3#高爐的設(shè)計(jì)繼續(xù)使用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)和高、中壓工業(yè)水系統(tǒng)。

爐體冷卻設(shè)備的選取主要考慮高爐不同部位工作環(huán)境的不同，采用不同類型的冷卻設(shè)備。具體為：風(fēng)口及以下部位采用6段冷卻壁，第1段為鑄鐵冷卻壁；第2段所處位置為爐缸“象腳”部位，因此采用冷卻效果較好的銅冷卻壁，強(qiáng)化對該部位的冷卻，確保爐缸安全；第3～6段為鑄鐵冷卻壁；另外，為更好地保護(hù)鐵口，在每個(gè)鐵口的周圍設(shè)置4塊銅冷卻壁；爐底鋪設(shè)不銹鋼管作為冷卻設(shè)備；爐腹至爐身中下部設(shè)置6段銅冷卻壁。

為解決銅冷卻壁與鑄鐵冷卻壁的銜接問題，爐腹第1段銅冷卻壁采用倒凸臺型結(jié)構(gòu)，凸臺長度為210 mm；同時(shí)為了保持必要的風(fēng)口帶磚襯厚度，爐腹區(qū)域銅冷卻壁的安裝角度為82.33°，大于設(shè)計(jì)爐腹角78.29°。該結(jié)構(gòu)能很好地保護(hù)與之銜接的風(fēng)口區(qū)鑄鐵冷卻壁。爐身中、上部設(shè)5段鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，銅冷卻壁熱面噴涂BFS噴涂料，鑄鐵冷卻壁熱面鑲砌氮化硅結(jié)合碳化硅磚，爐喉設(shè)置水冷爐喉鋼磚。

2.1.3完善的爐體監(jiān)控設(shè)施

為使操作人員能及時(shí)了解高爐各部位的運(yùn)行情況，做到提早發(fā)現(xiàn)問題并技術(shù)調(diào)整爐況、維護(hù)治理，確保高爐穩(wěn)定順行，在爐體系統(tǒng)中設(shè)置了較完備的檢測設(shè)施。包括：爐缸爐底內(nèi)襯的溫度檢測、冷卻設(shè)備的溫度檢測，以檢測高爐爐缸爐底的溫度情況，判斷爐體熱流強(qiáng)度的變化、分布情況，間接推算爐缸爐底的侵蝕狀況；設(shè)有爐身靜壓、爐頂十字測溫裝置，用來計(jì)算料柱阻損和分析高爐煤氣流分布情況及爐頂溫度變化，用以指導(dǎo)高爐布料操作。高爐水系統(tǒng)設(shè)有溫度、壓力、流量、液位等完善的檢測設(shè)施，確保高爐水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.2爐頂裝料系統(tǒng)

3#3 200 m3高爐爐頂系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用多流嘴式料流分配器+固定料罐PW無料鐘爐頂設(shè)備，該方式可解決上部料罐固定時(shí)爐料在料罐內(nèi)的偏析問題及料罐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)問題。

上部料罐采用固定式結(jié)構(gòu)并支撐在爐頂大框架上的方式，大大簡化了爐頂結(jié)構(gòu)布置，取消制造難度大、加工要求高、安裝不便的爐頂料罐支撐環(huán)梁，平臺布置寬敞，為操作維護(hù)帶來方便。上部閥箱采用懸掛移出式結(jié)構(gòu)，徹底解決了上料閘的整體檢修問題，爐頂環(huán)境大為改善。

2.3煤氣系統(tǒng)

萊鋼3#3 200 m3高爐煤氣系統(tǒng)由煤氣導(dǎo)出管、自由復(fù)式波紋管、上升管、五通球、下降管、軸向旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)、全干法布袋除塵器組成。其中“五通球”式的煤氣導(dǎo)出管連接形式與軸向旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)在萊鋼高爐中是初次使用。

2.3.1“五通球”連接形式

高爐爐頂煤氣管連接方式主要有兩種：“三岔管”式和“五通球”式。萊鋼3#高爐爐頂4根煤氣上升管的頂部采用球形節(jié)點(diǎn)的“五通球”連接方式。對比傳統(tǒng)的“三岔管”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使?fàn)t頂總高度降低約11 m，同時(shí)降低了車間總圖、爐頂結(jié)構(gòu)和爐頂均壓系統(tǒng)的布置難度。所用“五通球”內(nèi)徑為6 000 mm，材質(zhì)Q345B，鋼板厚度50 mm，球內(nèi)噴涂抗折強(qiáng)度高、耐CO侵蝕性能優(yōu)良的不定型耐火材料。

2.3.2軸向旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)

萊鋼3#高爐粗煤氣除塵的形式采用軸向旋風(fēng)除塵器。來自爐頂下降管的高爐煤氣進(jìn)入軸向旋風(fēng)除塵器，在軸向旋風(fēng)除塵器的分離室內(nèi)通過軸向旋流板產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生的離心力將含有粗顆粒的煤氣甩向除塵器的殼體，粗顆粒與殼體碰撞后沿著殼體滑落進(jìn)入集塵室，而氣流由分離室底部的錐形體部位分流向上，粗除塵后的煤氣通過分離室上部管道離開軸向旋風(fēng)除塵器進(jìn)入干法煤氣凈化系統(tǒng)。但是，高流速的高爐煤氣對旋風(fēng)除塵器的旋流板和殼體有強(qiáng)烈的磨損，因此，在磨損強(qiáng)烈的部位需襯以高耐磨性能的襯板。軸向旋流除塵器可以通過改變旋流板葉片的角度來調(diào)節(jié)灰塵的顆粒分配，從而可以調(diào)節(jié)軸向旋流除塵器的分離效率。

旋風(fēng)除塵器下方的排灰口設(shè)有兩個(gè)錐形導(dǎo)灰斗，每個(gè)導(dǎo)灰斗連接1個(gè)儲灰罐，儲灰罐與導(dǎo)灰斗之間有閘板閥和上卸灰閥控制，儲灰罐下部設(shè)有卸灰閥控制排放灰塵。此套旋風(fēng)除塵器共有兩套排灰系統(tǒng)，互為備用。每個(gè)儲灰罐都裝有稱量系統(tǒng)，用于控制和監(jiān)視灰塵高度和儲量。當(dāng)儲灰罐滿后，上卸灰閥自動(dòng)關(guān)閉，儲灰罐放散打開，氮?dú)獯祾叽蜷_，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)檢測真空吸排罐車連接到位后，打開下排灰閥即可排放灰塵。

2.4渣處理工藝設(shè)計(jì)

在渣處理工藝的選擇時(shí)，通過總結(jié)萊鋼已有高爐渣處理工藝的生產(chǎn)實(shí)踐，盡管圖拉法工藝徹底解決了傳統(tǒng)水淬渣易爆炸的安全問題，安全性較高，但是仍然存在：因系統(tǒng)配套不完整，且循環(huán)水量有逐步增加的趨勢，粒化輪襯板壽命較短，增加維修成本，水淬渣過程中產(chǎn)生的H2S和SO2隨蒸汽直接排入大氣，會(huì)促進(jìn)酸雨形成，導(dǎo)致污染環(huán)境等缺點(diǎn)。而目前INBA法渣處理工藝也能安全地進(jìn)行爐渣的?；?；同時(shí)能徹底解決煙塵、蒸汽對環(huán)境的污染，達(dá)到污染物零排放的目標(biāo)。

而INBA法又有熱INBA、冷INBA和環(huán)保型INBA之分。3種INBA法爐渣?；?、脫水的方法均相同，都是使用水淬?；捎棉D(zhuǎn)鼓脫水器脫水，不同之處主要在水系統(tǒng)。熱INBA只有?；到y(tǒng)，?；苯友h(huán)；冷INBA粒化水系統(tǒng)設(shè)有冷卻塔，?；鋮s后再循環(huán)；環(huán)保型INBA水系統(tǒng)分粒化水和冷凝水兩個(gè)系統(tǒng)，冷凝水系統(tǒng)主要用來吸收蒸汽、二氧化硫、硫化氫。綜合考慮，萊鋼3#3 200 m3高爐渣處理工藝采用環(huán)保型INBA渣處理工藝。

2.5脫濕鼓風(fēng)

脫濕鼓風(fēng)技術(shù)是通過控制鼓風(fēng)中水分，使高爐鼓風(fēng)機(jī)入口空氣的濕度降低到操作所要求的最佳數(shù)值，并保持穩(wěn)定。該技術(shù)的使用對高爐節(jié)焦降耗及穩(wěn)定爐況有良好的效果。萊鋼3#3 200 m3高爐采用了這項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)在萊鋼高爐初次使用。高爐鼓風(fēng)脫濕方式按原理分為物理脫濕（冷凝式）和化學(xué)脫濕（干式氯化鋰和濕式氯化鋰）。萊鋼3#高爐采用的是物理脫濕方式，即在鼓風(fēng)機(jī)前設(shè)計(jì)冷凝式脫濕裝置，其工藝是：由溴化鋰吸收制冷機(jī)冷凍水，通過表冷器將空氣溫度降低，在一定溫度及壓力下，使空氣中的水分達(dá)到露點(diǎn)，冷凝析出，從而達(dá)到高爐鼓風(fēng)脫濕的目的。根據(jù)AV100-18風(fēng)機(jī)性能參數(shù)，結(jié)合夏季風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度、脫水量以及制冷機(jī)富裕能力，選擇型號為RAW180LFG溴化鋰吸收式制冷機(jī)組，制冷量7 033 kW，蒸汽耗量7.9 t/h，所需蒸汽壓力為0.6 MPa，溫度180℃。

3　生產(chǎn)實(shí)踐

萊鋼3#3 200 m3高爐自2010年3月16日點(diǎn)火、順利開爐，第4天產(chǎn)量達(dá)到6 160 t/d，實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)。因近年來鋼鐵市場形勢對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本控制及生產(chǎn)組織的影響，3#高爐先后經(jīng)歷強(qiáng)化冶煉、高煤比、大礦批、限產(chǎn)、無計(jì)劃休風(fēng)等不同操作實(shí)踐，總體爐況順行良好，各工藝系統(tǒng)運(yùn)行正常，進(jìn)一步證實(shí)了高爐工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型的合理性，同時(shí)所采取的新工藝技術(shù)均達(dá)到了預(yù)期的效果。

自投產(chǎn)以來，在不同操作狀況時(shí)，高爐爐體檢測系統(tǒng)包括爐缸爐底耐襯檢測系統(tǒng)、冷卻設(shè)備及冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行正常，檢測數(shù)值均未出現(xiàn)異常，表明高爐爐體使用正常，未出現(xiàn)異常侵蝕與破損現(xiàn)象。高爐爐頂裝料系統(tǒng)運(yùn)行良好，不僅完全滿足高爐不同操作條件下的上料要求，而且因沒有了上料罐的驅(qū)動(dòng)裝置，減少了驅(qū)動(dòng)設(shè)備及其潤滑部分帶來的生產(chǎn)運(yùn)行成本。軸向旋流除塵器分離效率可達(dá)到85%～90%，出口煤氣含塵量＜3 g/Nm3，大大減少后序高爐煤氣凈化系統(tǒng)的負(fù)荷。吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成灰塵的排放收集，同時(shí)避免了二次揚(yáng)塵，降低高爐煤氣泄漏概率，既有利于降低環(huán)境污染又提高了操作人員的安全性。環(huán)保INBA渣處理工藝的使用既解決了沖制熔渣時(shí)產(chǎn)生的大量有害蒸汽對環(huán)境的污染，同時(shí)沖渣產(chǎn)生的蒸汽冷凝水回收循環(huán)使用，節(jié)約了大量用水，經(jīng)濟(jì)效益可觀。高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)的采用，使鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加5%～7%，或者鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量不變的情況下，軸功率減少5%～7%，平均降低焦比8 kg/t，節(jié)焦1.7%，使得高爐增產(chǎn)1.3%，煤比增加約17%［2］。

萊鋼3#高爐近兩年內(nèi)典型的生產(chǎn)指標(biāo)見表1。

表1　萊鋼3#高爐近兩年典型的生產(chǎn)指標(biāo)

4　結(jié)語

萊鋼3#3 200 m3高爐的設(shè)計(jì)充分借鑒了國內(nèi)外及萊鋼高爐的先進(jìn)成熟技術(shù)，采用了一系列新技術(shù)，包括：高爐綜合長壽技術(shù)、多流嘴式料流分配器+固定料罐PW型無料鐘爐頂設(shè)備、軸流旋風(fēng)除塵器+吸排罐車自動(dòng)卸灰系統(tǒng)、環(huán)保型INBA法渣處理技術(shù)、高爐脫濕鼓風(fēng)技術(shù)等，充分體現(xiàn)了以長壽為依托，提高資源、能源和設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)“高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、長壽、環(huán)?！钡脑O(shè)計(jì)目標(biāo)。

［1］于國華，王冰，陳誠，等.萊鋼型鋼3號高爐爐體長壽設(shè)計(jì)［J］.冶金能源，2014（2）：14-17.

［2］譚永慶.萊鋼3#3 200 m3高爐鼓風(fēng)脫濕裝置［J］.山東冶金，2010，32（4）：76-77.

Abstrraacctt：In the paper，a series of new process and technology adopted in newly built No.3 3 200 m3BF in laiwu steel are introduced，such as comprehensive technology of blast furnace longevity，multi nozzle type and fixed hopper of PW bell-less top，technology of axial cyclone deduster plus automatically discharging ash system，environmental INBA slag granulation technology，the dehumidified blast technology of BF and so on.The blast furnace was started up smoothly and reached the design product，in addition，all kinds of operation experience was happened，for example，intensified smelting，high coal ratio，large ore batch，limited production，wind-off without plan.The results were verified that every system ran normally and had better technical and economic index.

Key worrddss：blast furnace；longevity technology of blast furnace；cyclone deduster

New Technology Adopted and Operation Practice in No.3 3 200 m3BF in Laiwu Steel

JIA Lijun，MENG Shumin，WANG Bing
（Shandong Province Metallurgical Design Institute Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）

TF5

B

1004-4620（2016）03-0020-03

2016-02-03

賈利軍，男，1983年生，2008年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，碩士?，F(xiàn)為山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司煉鐵室工程師，從事煉鐵工藝設(shè)計(jì)工作。