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领先技术支撑特大型高炉绿色智能化运行
信息来源:世界金属导报2018-09-11B01      时间:2018-09-28 14:34:42


山钢集团日照钢铁精品基地2座5100m3高炉已建成投产,该工程由山东省冶金设计院股份有限公司(以下简称:山冶设计)总体规划、自主设计并采取“EPC”总承包模式。这是目前国内外采用“EPC”模式建成的最大容积的高炉,其技术装备和主要技术经济指标均达到了国际先进水平。该高炉工程的实施形成了一系列先进实用、成熟可靠、绿色低碳、清洁环保的综合性技术。

1紧凑型铁钢界面技术

山钢日照钢铁厂总图布置以因地制宜、整体规划、分步实施、集约用地为原则,运用冶金流程工程和系统工程的原理,对铁钢界面物质流、能量流和信息流的协同问题进行分析论证,最终采用“PBC-380型超大型汽车运输铁水”紧凑型铁钢界面技术。该技术具有占地少、投资省、低能耗、低成本以及生产组织灵活可靠、物流管理先进智能等显著优点。

2“联合矿焦槽”及“无人值守”全自动控制技术

山钢日照2座5100m3高炉的矿焦槽系统采用“联合矿焦槽”整体布置工艺,不仅减少物料中转和运输路径,同时降低矿槽建筑物高度和设备数量,节省项目占地和投资以及大量人力资源和生产成本。

在原燃料供应系统中采用分散称量以及称量误差自动补偿技术、焦炭全水分及重量自动测量补偿技术、物料称量斗在线自动校准技术、槽上卸料小车自动精准定位技术、转运站全自动化取样等创新型技术和设备,真正实现矿焦槽“无人值守”全自动控制。

3高炉长寿综合技术

高炉长寿的关键是合理的高炉内型和冷却设备、科学的炉缸炉底内衬结构、安全高效的冷却系统、完善的自动化检测控制体系和可视化技术的有机结合。

3.1合理的高炉炉型

山钢日照5100m3特大型高炉炉型的确定是在经验与理论计算相结合的基础上综合确定的,其主要设计特点包括以下几点。1)大炉腰直径16.8m。炉腰直径越大,高炉越容易接受风量,透气性越好。 2)适当矮胖,Hu/ D=1.905。有利于改善高炉的透气性,减缓高炉对焦炭质量的依赖。3)较小的炉腹角α=74°37′25″,利于稳定渣皮,延长炉腹寿命。 4)合理、较深的死铁层深度。死铁层深度3600mm,与炉缸直径比为24.7%。

3.2科学的炉缸炉底结构

炉底炉缸是高炉生产和安全最为重要的部位,山钢日照5100m3高炉炉缸炉底结构的设计特点如下:

1)炉底炉缸采用全炭砖结构形式,通过设置高导热、低渗透、耐冲刷、抗铁水侵蚀性能好的超优质炭砖,并匹配合理高效冷却系统,使炭砖热面易于形成“自保护渣铁壳”,从而达到高炉长寿的目的;

2)为避免炭砖与冷却壁之间产生“气隙”热阻,设计选用了与炭砖配套的优质高导热炭捣料,并严格规范了施工工艺和方法;

3)采用了炉底陶瓷垫“梯级布砖”的设计理念,通过对炉底陶瓷垫不同区域刚玉砖的材质和结构形式进行精准设计,引导炉底向正常锅底状侵蚀趋势发展;同时,炉壳和炭砖冷面轮廓线设计为向下倾斜结构,以适应“象脚”侵蚀线特征,并且考虑增大炉底水冷的冷却能力,最大程度提高炉底、炉缸寿命,避免炉底、炉缸烧穿事故的发生。

3.3合理的炉体冷却设备

山钢日照5100m3高炉炉体采用全覆盖冷却壁结构,实现炉体无冷却盲区,同时根据高炉不同部位的工作条件和热负荷,采用了不同结构和材质的冷却设备:高炉炉腹、炉腰和炉身下部采用导热效果显著的轧制钻孔铜冷却壁,对冷却壁冷却通道进行了优化,炉体冷热面积比达到1.15,确保满足该部位高热负荷的要求;在炉身中、上部采用球墨铸铁镶砖冷却壁;在铁口区域采用铸铜冷却壁;炉缸其他区域和风口区采用光面耐热铸铁冷却壁;炉喉钢砖采用一段式水冷结构,材质选用优质耐磨合金铸钢件。

3.4安全高效的炉体冷却系统

安全高效的炉体冷却系统是高炉长寿的保障,山钢日照5100m3高炉采用联合软水密闭循环冷却系统,其特点如下:1)合理的冷却水流速。炉缸、炉身中上部的铸铁冷却壁水管水速2.0m/s;炉腹、炉腰、炉身下部的铜冷却壁,冷却通道水速2.65m/s,以强化高热负荷区域的冷却;2)系统压力、阻损的合理匹配;3)完善的安全措施包括:中压软水供水泵组和高压软水供水泵组实现互为保安,冷却壁供水主泵设置备用柴油机泵,发生停电事故时柴油机泵可带动全系统冷却水循环运行。

4现代化出铁场综合技术

采用了现代化大型高炉出铁场设计理念,具有平台结构平坦化、绿色友好化等特点。

1)高炉出铁场主沟设计的“新型自然风冷贮铁式主沟”技术,其具体结构采用预制块组合砌筑结构,可以使得主沟寿命提高,实现通铁量20万吨。该技术可有效避免热应力、热震对主沟耐材引起的机械性破坏,提高了主沟寿命。

2)渣铁沟全封闭除尘,渣铁沟及摆动溜槽盖板采用创新改进的嵌入式迷宫密封环保型铸钢盖板,防止盖板受热变形,杜绝粉尘外泄。

5特大型高炉顶燃式热风炉技术

山钢日照5100m3高炉热风炉系统设计采用四座特大型顶燃式热风炉,采用两烧两送的送风制度,具备自动烧炉功能。热风炉烧炉采用纯高炉煤气,设计风温1260℃(能力1300℃),拱顶最高温度1420℃。预热系统采用前置预热炉(烧高炉煤气) 板式换热器的方式,将助燃空气预热至500℃,煤气预热至200℃,热风炉寿命30年。

6高效粗煤气除尘技术

高炉粗煤气除尘采用国产高效螺旋筒式旋风除尘器技术,直径?7800mm,具有除尘效率高、占地小、投资省、寿命高、环保效果好等特点。旋风除尘器除尘效率可达85%,是传统重力除尘器占地面积的1/2。

7高炉煤气全干法布袋除尘技术

山钢日照5100m3全干法布袋除尘技术采用了一系列新型技术,包括:煤气温度控制技术、煤气含尘量在线监测技术、布袋净煤气反吹技术、除尘后净煤气浓相气力输送技术、筒体智能恒温伴热保温技术、荒净煤气共用点火放散技术等创新型技术,为干法除尘工艺技术生产运行的安全稳定提供了重要保障。

8煤粉制备和喷吹技术

高炉煤粉喷吹系统中原煤的储运储存采用 “筒仓”,大大改善了传统干煤棚对环境的污染;喷吹系统采用浓相煤粉输送工艺;为满足2座高炉喷吹系统互为备用的要求,喷吹系统采用四罐并列、双主管、双分配器喷吹工艺;喷吹系统设自动称重及补偿,采用旋转给料机精确控制喷煤量,可实现全自动均匀、连续、准确喷吹;采用N2回收技术,以降低能耗和生产运行成本。

9炉顶均压煤气回收技术

该高炉工程采用创新型炉顶均压煤气回收技术,不仅减少大气污染,改善炉顶设备检修维护环境,而且回收了能源,具有良好的环保和经济价值。

一系列先进技术支撑了绿色智能化大型高炉的高效运行。山钢日照1号5100m3高炉于2017年12月19日点火开炉,投产2个月后即达到设计指标,目前高炉稳定顺行,各项生产技术指标逐步提升。高炉生产指标为:最高产量达到11292.8t/d,最高利用系数2.21t/(m3·d),风温最高达到1210℃,入炉焦比最低311kg/t,煤比最高174kg/ t,风压最高439kPa,富氧量最高25274m3/h。表1是1号5100m3高炉投产后第二个月的主要技术经济指标平均值。

山钢日照5100m3高炉工程设计和建设中,最大程度地优化集成了当今世界上一系列高效长寿、节能降耗、绿色低碳的先进工艺技术,主要装备实现了大型化、自动化、国产化目标,主要技术经济指标均达到了国际先进水平。

山钢日照5100m3高炉的顺利投产也标志着山冶设计在项目规划咨询、总体设计、工程总承包建设等方面的能力成功跨入国内先进行列,为适应钢铁冶金行业规模化、大型化、智能化、高端化的发展奠定了坚实的基础。今后将紧紧围绕山钢集团新旧动能转化的契机,厉兵秣马、砥砺前行,在服务好山钢集团的同时,立足国内、放眼全球,为钢铁工业的发展提供更加优质、高效、节能、绿色、环保的服务。 (于国华 陈诚 王冰 张向国李庆洋 贾利军)

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