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1、攀钢西昌 1750 m3高炉采用的新技术陈 利( 攀钢集团西昌钢钒有限公司炼铁厂，四川 西昌 615032)【摘 要】：介绍了攀钢集团西昌钢钒高炉设计特点及采用的先进技术。高炉设计中采用了铁水一罐制、高炉综合长寿技术、高风温旋切式顶燃热风炉和空气煤气预热技术、高炉煤气全干法布袋除尘技术、捣固焦冶炼等一系列新技术，使高炉实现了“高效、低耗、长寿、环保”的目标。【关 键 词】：高炉；一罐制；顶燃式热风炉；全干法布袋除尘；捣固焦1 前言攀钢集团西昌钢钒有限公司立足于攀西地区钒钛资源综合利用，炼铁工序配备 3 座 1750 m3高炉及配套的原燃料运输、热风炉、喷煤、铁水转运及渣铁处理、煤气全干式除尘及
2、 TRT 余压发电等系统设备设施。高炉设计结合了国内外同类高炉的成功经验及攀钢自身特点，采用了多项成熟、可靠、实用的新技术、新工艺和新设备，以精料、高压、高温、长寿等技术为方针，采取节能、环保、节省投资的有效措施，使总体的工艺技术及装备水平达到国内同类型高炉的先进水平，高炉一代炉龄达到 15 年以上( 不中修) ，热风炉寿命 25 年以上。1#高炉已于 2011 年12 月 5 日建成投产。2 主要工艺设计指标西昌 1750 m3高炉的主要设计技术经济指标见表 1。3 主要的工艺特点及新技术3 1 矿焦槽一翼式布置及小块焦、小粒烧结回收系统为了节省投资，同时减少原料转运次数，减轻摔打，原燃料贮
3、存采用两座高炉的矿槽、焦槽分类合并平行布置，即一翼式布置( 矿、焦槽及槽下设备均布置在上料主皮带机的一侧) 。矿槽、焦槽分类合并平行布置，矿槽为三排料槽布置、焦炭槽为双排料槽布置。矿焦槽系统均采用分散筛分、分散称量 + 集中称量工艺流程，并具有称量自动控制及称量误差补正功能。原燃料( 小块焦除外) 在槽下均过筛入炉。小块焦经给料机加入矿石称量斗，与烧结矿混装入炉。其中大矿槽、焦炭槽采用竖直环保筛，筛分效率可达 90%以上，入炉粉末可控制在 2%以内，可有效地控制噪音，实现无粉尘排放。焦槽下碎焦经碎焦胶带机送至小块焦筛进行二次筛分，筛上10 mm 的小块焦经胶带机进入小块焦槽。矿槽下粉矿经粉矿胶
4、带机送至小粒度烧结矿筛进行二次筛分，筛上3 mm 的粉矿经胶带机进入小粒度矿仓，小块焦通过给料机直接卸入矿石称量漏斗，同矿石一同入炉，而小粒度烧结矿同正常烧结矿分级入炉，提高焦炭和烧结矿的利用率，降低炼铁工序成本。炉顶采用了成熟的 PW 型并罐无料钟炉顶设备。3 2 高炉长寿综合技术3 2 1 合理的高炉内型及耐材配置合理的高炉内型是实现高产、稳产、低耗、长寿的基本条件之一。西昌钢钒高炉也是钒钛磁铁矿冶炼，在冶炼过程中产生的 TiC、TiN 等具有很好的护炉效果。因此，高炉内型设计在国内同类高炉成熟炉型的基础上，结合攀钢自身的原燃料特点，采用了全炉体冷却的厚壁炉衬结构，设计确定的高炉内型尺寸见
5、表 2。具体耐材配置如下:炉底为 2 层半石墨炭砖，其上采用 2 层超致密粘土砖和 2 层复合莫来石砖; 在炉缸底部采用 3 层超致密粘土砖; 炉缸壁采用复合莫来石砖砌筑。铁口组合砖采用刚玉莫来石砖，出铁口采用 Al2O3-C-SiC 浇注料。渣口及风口采用刚玉莫来石砖。炉腹、炉腰及炉身采用冷镶砖球墨铸铁冷却壁，镶砖为氮化硅结合碳化硅砖。炉腹、炉腰及炉身下部镶砖冷却壁前砌筑高铝砖。3 2 2 高炉冷却系统冷却设备的寿命是决定高炉寿命最关键的因素之一，特别是炉腹至炉身中下部的冷却设备选择是否恰当，结构是否合理，水系统配置是否有效尤为关键。全炉体冷却使高炉无冷却盲区，实现高炉各部位同步长寿。炉底冷
6、却采用炉壳底板下埋设水冷管。炉底、炉缸区采用灰铸铁光面冷却壁，单层竖向蛇型管形式，其中风口带以下设 4 段冷却壁( H-1 H-4) ; 铁口区冷却壁为双层蛇形管形式; 风口区为 1段异形冷却壁( H-5) ，双层管式冷却。炉腹、炉腰及炉身设置 11 段满镶砖球墨铸铁冷却壁( B-1 B3、S1 S6、R1 R-2) 。其中，炉腹到炉身下部( B-1 B3、S1 S-3) 采用双层竖向蛇型管形式，炉身中上部( S-4 S6、R1 R-2) 采用单层 U 型管形式。详见表 3。炉体冷却系统分成高压工业水冷却系统和中压工业水冷却系统。高压工业水冷却系统包括风口小套、渣口小套、渣口三套和炉顶洒水装置
7、、十字测温以及炉顶红外线摄像仪用水。高压工业水的供水量为 1118 m3/ h，供水压力为1. 4 MPa。中压工业水冷却系统包括炉底水冷管、冷却壁，风口大套、中套以及渣口大套、二套和热风炉系统阀门，中压工业水供水量为 6354 m3/ h，供水压力为0. 8 MPa。中压工业水冷却流程采用多区分段冷却方式。水压同攀钢钒新 3#高炉( 2000 m3) 相比略有上升，强化了炉体冷却，有利于稳定渣皮的形成，延长高炉寿命。3 3 平坦化出铁场和炉渣处理工艺由于钒钛磁铁矿品位低，渣量大且流动性差，炉前劳动强度高。出铁场平坦化及出铁场上风口平台架设高架桥，实现机械化作业一直是攀钢人努力的方向。攀钢钒由
8、于地势受限未能完全实现，如今在西昌钢钒都得以实现。每座高炉设置 2 个对称布置的平坦化矩形出铁场，每个出铁场设 1 个铁口，每个铁口设有各自独立的泥炮、开口机、摆动流槽等设备，泥炮和开口机均布置在风口平台之下，位于铁口两侧，出铁场一侧与公路引桥相连，汽车可直接通往出铁场。出铁场设 2 层平台，渣沟、铁弯沟设置在下层平台，有一定坡度与上层平台相连，以便于机械化作业，从而基本实现了出铁场工作平台平坦化。由于布置紧凑，出铁场大小较攀钢钒新 3#高炉出铁场长度缩小 15m，宽度缩小 11m，节省了投资。风口平台为一个独立的架空式钢混结构平台，支撑在出铁场平台上，设出铁场上风口平台坡道，在铁口、渣口上方
9、设可移动活动平台，保证风口平台连续性。出铁场设有可遥控操作的开口机、液压泥炮和吊车等设施，炉前机械化程度提高。高炉采用 220 t 铁水罐出铁，实现铁钢界面“一罐制”。由于是高钛渣冶炼，炉渣处理采用固定渣罐出渣方式，熔渣通过铁路送至干渣小站，组罐后运至渣场用热泼渣方式处理。3 4 “一罐制”工艺“一罐制”流程是近几年发展起来的全新铁水转运工艺。它是短流程转炉铁水供应工艺，其流程如下:高炉高炉铁水罐车铁水转运跨过跨车炼钢车间。它有如下特点:( 1) 两罐合一。高炉铁水罐与转炉兑铁罐两罐合一，是“一罐制”技术最显著的特点。“一罐制”可以减少二次倒罐环节，避免因倒罐造成的铁水温度的降低。同时，不设混
10、铁炉或倒罐站，减少中转设施及相应的除尘设备，降低投资，改善环境;( 2) 行车转运。高炉出铁后，通过在出铁场下的高炉铁水罐车将铁水重罐送入铁水转运跨。铁水转运跨的行车将铁水罐吊至铁水过跨线的铁水罐车上，通过过跨线将铁水送入提钒炼钢车间。铁水空罐再沿上述流程返回至铁水转运跨，根据粘渣情况的不同，确定空罐是直接吊上高炉铁水罐车送入高炉炉下，或是先进行清渣处理，之后再转运到高炉炉下;( 3) 网络信息化。为了满足炼钢工序对铁水罐装铁量及“一罐制”工艺生产组织的要求，采用了铁水运输车连续称重检测和铁水罐跟踪等信息化系统，实现了铁水罐装铁量的精确控制及铁水罐调度、运输、维护的动态管理。3 5 旋切式顶燃
11、热风炉及长寿技术每座高炉热风炉系统配置 3 座中冶京诚旋切式顶燃热风炉，设有带前置燃烧炉的高风温组合系统预热煤气和助燃空气; 计算机自动燃烧控制、送风温度控制和换炉控制等。3 5 1 旋切式顶燃热风炉的先进技术( 1) 采用旋切式顶燃热风炉燃烧器专利技术，空气过剩系数在 1. 03 条件下即可保证煤气完全燃烧，提高煤气燃烧温度约 20;( 2) 采用高效格子砖专利技术，格孔直径为 28mm，与 30 mm 格子砖相比，在相同的格子砖重量条件下，换热面积增加 17%，相同体积条件下换热面积增加 13%。单位风量加热面积加大到50m2/ ( m3/ min) ;( 3) 采用冷风均匀分配技术，将冷
12、风分配不均匀程度控制在 5%以内，提高格子砖利用率;( 4) 采用热风炉管道吸收膨胀及拉紧装置和关节管专利技术，保证热风管道系统既能够承受很大轴向变形，又能够承受顶燃式热风炉所特有的热风管道径向变形，解决了管道开裂、掉砖问题，适应高风温要求。3 5 2 保证热风炉寿命 25 30 年的主要技术措施( 1) 采用三段式本体砌筑结构，燃烧器、燃烧室和蓄热室耐火材料分三段分别支撑在炉壳砖托或炉底板上，相互之间采用迷宫式滑动缝连接，不受热膨胀影响。并且燃烧器、燃烧室和蓄热室在同一中心线上，结构具有完全的对称性，结构更稳定。温度分布具有较高的均匀性，温度应力造成的破坏小;( 2) 根据热风炉各部位不同工
13、作特点合理选材，热风管道选用低蠕变高铝砖;( 3) 采用带横梁的多种孔型炉箅子专利技术，受力均匀，结构稳定，材质能适应较高废气温度要求;( 4) 采用拉紧装置和关节管专利技术，保证热风管道系统既能够承受很大轴向变形，又能够承受顶燃式热风炉所特有的热风管道径向变形，解决了管道开裂、掉砖问题，适应高风温要求;( 5) 借鉴国内外热风炉成熟技术，筒体和炉底以及炉壳变径处采用圆弧连接，各孔口全部采用组合砖砌筑，合理设置径向和周向膨胀缝等。3 6 节能环保措施3 6 1 出铁场除尘由于钒钛磁铁矿冶炼的特殊性，高炉铁口出铁时，渣量大、喷溅距离远、产尘量大、渣铁易粘沟，铁沟不能加盖密封，造成现场及厂区环境污
14、染严重，为此铁口除尘采取多点联合抽风的方式。在铁口两侧的风口平台下设置侧吸风口，主沟上方采用了行车式移动除尘罩。出铁时，除尘罩移动到铁口上方捕集含尘烟气，出完铁，除尘罩从铁口上方移开，采用此捕集方式后，既解决了粉尘污染问题，又不影响生产工艺操作。同时设置顶吸系统，以捕集外逸含尘烟气且兼做出铁场通风换气。摆动流槽采用两点联合抽风的方式，即在出铁场平台下的摆动流槽围裙处设置 2 个侧吸罩，直接作用于铁流倾注点; 渣罐位采用单点抽风的方式，直接作用于渣流倾注点，即时有效地将作业时产生的烟尘就地捕集。而顶口平面盖板开设观察孔，实现封闭合理、观察无障碍。除尘系统均为负压式，净化设备采用低压脉冲袋式除尘器
15、，除尘风机采用离心式风机。除尘系统设计风量为 1310000 m3/ h。2 6 2 热风炉的节能环保( 1) 旋切式顶燃热风炉采用高效能燃烧器，可保证在很小的过剩空气系数条件下煤气完全燃烧，提高燃料利用率的同时还减少了助燃空气消耗;( 2) 旋切式顶燃热风炉炉壳散热面积小，特别是散热损失较大的高温区散热面积比内燃式热风炉或外燃式热风炉小，并加强了热风炉高温区和热风管道的保温隔热措施，减小散热损失;( 3) 采用回收热风炉烟气余热预热煤气和助燃空气，减少热风炉废气带走的热量;( 4) 在助燃风机吸风口设置消音器，助燃空气放散阀设置消音器，降低噪声污染;( 5) 将热风炉废气集中排放到烟囱入口，
16、避免热风炉换炉时废气含氧量增加;( 6) 采用燃烧控制模型，在三个烟道支管上安装残氧测量装置。3 7 高炉煤气全干式除尘及 TRT 发电系统高炉煤气干法布袋除尘技术是 21 世纪高炉实现节能减排、清洁生产的重要技术创新，可以显著降低炼铁生产过程的新水消耗、减少环境污染，已成为现代高炉炼铁技术的发展方向。西昌 1750 m3高炉煤气除尘采用大布袋内滤式反吹工艺，并配套TRT 系统，大布袋内滤式反吹及 TRT 工艺，主要包括: 粗煤气放散系统、散热器冷却系统、布袋除尘器( BDC) 系统、输排灰系统、透平机发电机系统等。整个系统工艺布置紧凑、流程短捷顺畅、设备检修维护便利。3 8 捣固焦冶炼工艺攀钢 西 昌 钢 钒 焦 化 建 有 两 座 56 孔 6. 25mJ
