天津冶金集團1080m3高爐爐體設(shè)計.doc

天津冶金集團1080m3高爐爐體設(shè)計摘要天津冶金集團1080m3高爐爐體設(shè)計的主要特點是：適當矮胖型的爐型結(jié)構(gòu)，加深死鐵層深度，加大爐缸高度；“陶瓷杯+炭磚”復(fù)合爐底、爐缸結(jié)構(gòu)；在鐵口、風(fēng)口區(qū)域使用組合磚結(jié)構(gòu)；爐體關(guān)鍵部位使用了銅冷卻壁和性價比較高的鑄鋼冷卻壁；采用軟水密閉循環(huán)和工業(yè)水相結(jié)合的爐體冷卻系統(tǒng)，確保冷卻設(shè)備的使用效率及壽命。關(guān)鍵詞高爐爐體設(shè)計天津冶金集團新建1座1 080 m3高爐。設(shè)計中，采用“實用、環(huán)保、經(jīng)濟、先進、可靠”的原則，貫徹高壓、高風(fēng)溫、長壽等技術(shù)方針，以實現(xiàn)高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、長壽、環(huán)保的目標。1 主要設(shè)計參數(shù)1 080 m3高爐主要工藝設(shè)計參數(shù)見表1。2 高爐爐型設(shè)計爐型對高爐冶煉起著重要作用，合理的內(nèi)型能促進冶煉指標的改進，實現(xiàn)高爐“穩(wěn)產(chǎn)、順行、高產(chǎn)、低耗、長壽”的目標，高爐爐型參數(shù)見表2。為達到此目標，1 080m3高爐采用了以下的設(shè)計特點：(1)高爐設(shè)20個風(fēng)口，2個鐵口，無渣口。(2)內(nèi)型適當矮胖，減小爐身角和爐腹角。(3)加大死鐵層深度，以減少鐵水環(huán)流侵蝕爐襯，提高爐缸、爐底壽命。(4)在保證爐缸活躍的基礎(chǔ)上加大爐缸高度，保證風(fēng)口有足夠的風(fēng)口回旋區(qū)，有利于煤粉的充分燃燒及改善高爐下部中心焦柱的透氣性，有利于改善氣體動力學(xué)條件。(5)在砌筑時把爐腹、爐腰、爐身下部的橫向尺寸適當擴大，以冷卻結(jié)構(gòu)的形式適當提高爐腹高度，縮短爐身高度，使設(shè)計爐型盡量接近操作爐型。以提高高爐的操作指標，縮短開爐達產(chǎn)時間。3 爐體框架結(jié)構(gòu)1080m3高爐本體采用自立式結(jié)構(gòu)框架，框架間距為17m17 m。爐體框架與高爐本體完全脫開，與爐頂框架、煤氣上升管連成一體，這部分縱向荷載和熱風(fēng)圍管、各層平臺以及其上面的設(shè)備和管道的所有荷載全部通過4根支柱傳給基礎(chǔ)。為了方便爐體設(shè)備及供水管道的安裝、生產(chǎn)維護管理，風(fēng)口平臺和爐頂大平臺之間共設(shè)置4層平臺，各層平臺之間設(shè)有2道走梯相連。高爐爐殼在生產(chǎn)過程中不僅承受無料鐘爐頂設(shè)備、爐料的垂直負荷、爐體設(shè)備和耐火材料等的荷載，還承受熱應(yīng)力、爐內(nèi)氣體、爐料橫向壓力等的作用，因此設(shè)計采用強度高、焊接性能好的Q345C鋼板制作爐殼。在開孔多或大的爐部位(如風(fēng)口帶、鐵口區(qū))，為彌補開孔造成的強度削弱，爐殼厚度適當加厚，進行補強。爐底用鋼板密封，爐底板鋪設(shè)在高爐基礎(chǔ)上的工字梁上，在工字梁之間安裝了冷卻水管進行冷卻。4 爐體內(nèi)襯高爐內(nèi)襯是維護高爐的工作空間，耐火材料的選擇，特別是爐底、爐缸耐材的選擇，將直接影響高爐的一代爐齡。本次設(shè)計充分考慮高爐各部位的不同工作條件和侵蝕機理，有針對性的選用耐火材料，并在結(jié)構(gòu)上加強各部位磚襯的穩(wěn)定性。(1)爐缸、爐底內(nèi)襯。爐底、爐缸采用“陶瓷杯+炭磚”復(fù)合結(jié)構(gòu)。爐底第1層為石墨炭塊，第2、3、4層為半石墨質(zhì)炭塊，第5層為微孔炭磚。陶瓷墊采用塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合磚。爐缸內(nèi)側(cè)接觸鐵水的部位采用塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合磚形成陶瓷杯壁，爐缸外側(cè)采用大塊微孔炭磚。風(fēng)口、鐵口帶采用塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合組合磚結(jié)構(gòu)，提高了砌體的穩(wěn)定性和壽命，并有利于保護風(fēng)口設(shè)備。(2)爐腹、爐腰、爐身內(nèi)襯。爐腹、爐腰、爐身中下部采用高熱導(dǎo)、抗化學(xué)侵蝕性能好、高耐磨性能的燒成微孔鋁碳磚和復(fù)合棕剛玉磚。爐身中上部采用磷酸鹽浸漬粘土磚。所有砌體內(nèi)側(cè)均噴涂一層50 mm厚噴涂料保護層。(3)爐頂煤氣封罩上的噴涂層。爐頂煤氣封罩上的噴涂層，其錨固件采用龜甲板。噴涂采用重質(zhì)噴涂料FN140，噴涂層厚度150mm。5 冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)爐體的冷卻結(jié)構(gòu)好壞，直接影響冷卻設(shè)備的壽命，而冷卻設(shè)備的壽命是決定高爐壽命最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。l 080m3高爐設(shè)計采用全冷卻壁，共分為16段，高爐冷卻結(jié)構(gòu)和材質(zhì)選擇如下：(1)高爐爐底和爐缸。高爐爐底采用埋設(shè)水冷管冷卻，冷卻水管安裝在爐底密封板下面，直徑。根據(jù)爐底熱負荷的特點，采用2根串聯(lián)的方式進行供水。由于高爐爐底、爐缸熱負荷比較穩(wěn)定，設(shè)計采用導(dǎo)熱高、延展性好的灰鑄鐵光面冷卻壁，共分為5段，每段冷卻壁為40塊。每塊冷卻壁設(shè)置4根直徑直通水管。由于鐵口區(qū)域熱負荷強度高、波動大，在2個鐵口區(qū)域采用導(dǎo)熱高的異型鑄銅冷卻壁以加強冷卻。(2)爐腹、爐腰和爐身中下部。爐腹、爐腰和爐身中下部處于高爐的軟熔帶和滴落帶上，爐內(nèi)熱負荷高，環(huán)境復(fù)雜，要求冷卻設(shè)備抗熱震性高，熱導(dǎo)性能好，以便冷卻壁冷卻掛渣，延長冷卻壁的壽命。設(shè)計采用性價比較高的低合金耐熱鑄鋼冷卻壁，采用鑄鋼冷卻壁的優(yōu)點：鑄鋼冷卻壁導(dǎo)熱性較鑄鐵好。鑄鋼冷卻肇肇體導(dǎo)熱性高于鑄鐵質(zhì)，且水冷管和壁體間沒有防滲碳層涂料，因此冷卻肇整體導(dǎo)熱性較鑄鐵冷卻壁有大幅提高。鑄鋼冷卻壁力學(xué)性能和抗熱震效果好。鑄鋼冷卻壁價格遠低于銅質(zhì)冷卻壁。爐腹、爐腰和爐身中下部共采用7段(第612段)低合金耐熱鑄鋼冷卻壁。每塊冷卻壁設(shè)計4條DN50的豎向水道，冷鑲?cè)采w氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚。(3)爐身中上部。爐身中上部(第1316段)熱負荷相對較低，冷卻設(shè)備損壞的因素主要為下行爐料磨損和上行高速氣流的沖刷，因此對冷卻設(shè)備的抗磨性要求較高。爐身中上部選用抗磨性較好的球墨鑄鐵冷卻壁，為增加冷卻壁的耐磨性，冷鑲磷酸鹽浸漬粘土磚。每塊冷卻壁設(shè)計4根直徑 60mm6mm直通水管。6 冷卻水系統(tǒng)高爐冷卻水系統(tǒng)分為兩部分：高爐本體的冷卻壁和風(fēng)口中套采用軟水閉路循環(huán)冷卻；風(fēng)口小套、爐底水冷管采用工業(yè)凈循環(huán)水。(1)軟水循環(huán)冷卻系統(tǒng)優(yōu)點。安全可靠。軟水系統(tǒng)為強制循環(huán)、無結(jié)垢、無腐蝕，因此冷卻設(shè)備可以承受較大熱負荷波動，冷卻壁損壞率小，壽命長。補充水量少。由于采用密閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水無蒸發(fā)，系統(tǒng)的水量消耗極少。根據(jù)高爐的實際操作經(jīng)驗，正常的補充水量約為系統(tǒng)總流量的1%。5%。左右1。(2)給排水系統(tǒng)簡潔，爐體平臺整齊美觀。軟水循環(huán)冷卻系統(tǒng)設(shè)計。本高爐采用兩級回路冷卻系統(tǒng)。一級冷卻回路系統(tǒng)：高爐本體用軟水由泵房送到爐臺下方的DN700供水主環(huán)管(水量2200m3h)，由主環(huán)管向冷卻擘供水。冷卻壁每根直冷管從第l段至第16段串聯(lián)連接。回水分4個區(qū)進入回水集管，再由回水集管進入回水總管，然后進入脫汽罐。二級冷卻回路系統(tǒng)。從脫汽罐進口前的總回水管中分出一部分水(約800 m3h)經(jīng)一根DN450回水管引至地面增壓泵房增壓，增壓后的軟水分別向風(fēng)口中套和熱風(fēng)爐系統(tǒng)閥門供水。回水經(jīng)各自的回水主管進入回水總管，與第一級冷卻回路的回水總管匯合，經(jīng)脫汽罐后進入總回水管，再由冷卻塔冷卻后回到主循環(huán)泵進入下一個循環(huán)。(3)工業(yè)凈循環(huán)水系統(tǒng)。風(fēng)口小套處于高溫區(qū)，工作環(huán)境惡劣，燒損機率較大，更換頻率相對其它冷卻設(shè)備高，為了軟水系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，設(shè)計采用高壓工業(yè)凈循環(huán)水冷卻。爐底水冷管熱負荷相對較小且均勻，在高爐的一代爐齡內(nèi)損壞較少，設(shè)計采用常壓工業(yè)凈循環(huán)水冷卻。7爐體熱工檢測為了確保高爐安全、長壽、生產(chǎn)穩(wěn)定，設(shè)計設(shè)置了可靠的監(jiān)測系統(tǒng)。(1)爐體溫度監(jiān)測。爐體溫度監(jiān)測主要是對爐體耐材、冷卻設(shè)備的溫度進行監(jiān)控，并以此為依據(jù)推測高爐爐況、冷卻設(shè)備和耐材損壞程度，為生產(chǎn)提供決策依據(jù)。爐體溫度測量點見表3。(2)冷卻水流量、溫度和壓力監(jiān)測。冷卻水系統(tǒng)采用了較為完善的檢測和控制