印度ESSAR鋼鐵公司2200m3高爐無料鐘爐頂系統(tǒng)設(shè)計

師 磊 ，師 煒

1.中冶東方工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010

2.山大華特環(huán)保工程有限公司，山東 濟南 250061

印度ESSAR鋼鐵公司擁有兩個鋼鐵廠：HAZIRA廠和PARADIP廠。HAZIRA廠位于印度GUJARAT邦SURAT的HAZIRA，是一個擁有直接還原鐵—電爐—板坯連鑄機及熱軋帶鋼生產(chǎn)線的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。應(yīng)ESSAR鋼鐵公司要求，新建一座2200m3高爐。ESSAR高爐設(shè)計中采用了串罐無料鐘爐頂設(shè)備，銅冷卻壁薄壁內(nèi)襯、聯(lián)合軟水冷卻系統(tǒng)、圖拉法水渣等新技術(shù)，本文重點對爐頂系統(tǒng)的設(shè)計進行總結(jié)分析。

1 爐頂設(shè)計基本參數(shù)及系統(tǒng)構(gòu)成

1）設(shè)計基本參數(shù)。爐喉直徑：7900mm；爐頂壓力：0.176MPa（最高0.196MPa）；爐頂溫度：正常200℃最高600℃（每次小于30min），礦石比1580kg/t（主原料）。焦比380kg/t。日產(chǎn)鐵量4400（最大4840）。要求爐頂設(shè)備作業(yè)率小于70%；

2）爐頂系統(tǒng)構(gòu)成。爐頂系統(tǒng)由爐頂裝料設(shè)備、均壓及均壓放散設(shè)施、探尺、爐頂液壓站及潤滑站、爐頂設(shè)備水冷氮氣系統(tǒng)、爐頂檢修除塵設(shè)施及爐頂框架組成。

2 爐頂裝料設(shè)備形式的確定

無料鐘爐頂設(shè)備不僅布料手段多，布料靈活，增加了高爐上部調(diào)劑手段，同時也為高爐爐頂實現(xiàn)高壓、提高高壓作業(yè)率提供了保證[1]。由于布料靈活和爐頂壓力的提高，可有效控制爐內(nèi)煤氣流分布，為高爐順行創(chuàng)造了條件，提高了爐身的工作效率，使高爐煤氣熱能、化學能得到高效利用。同時運行可靠，易損部件少，檢修方便快捷，有利于高爐實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)低耗和長壽。

無料鐘爐頂主要有串罐和并罐兩鐘形式，與同規(guī)格的并罐無料鐘爐頂相比較，串罐無料鐘爐頂具有以下優(yōu)點：

1）由于下料口中心線與高爐中心線重合，從而可實現(xiàn)爐內(nèi)等圓環(huán)均；

2）勻布料，同時避免料流集中撞擊中心喉管，延長使用壽命；

3）布料時料面誤差底布料偏析小；

4）設(shè)備量少，維護少，投資低。串罐無料鐘爐頂比并罐無料鐘爐頂?shù)?5%；

5）從高爐爐頂結(jié)構(gòu)布置上看，串罐無料種爐頂顯得寬敞，設(shè)備維護檢修方便。

隨著高爐自動化水平的不斷提高，串罐無料種爐頂廣泛應(yīng)用已經(jīng)具備了良好的條件。結(jié)合ESSAR建設(shè)廠區(qū)的特點，設(shè)計采用皮帶上料（B=1600mm）配合串罐無料鐘系統(tǒng)的裝料工藝。

3 串罐無料鐘爐頂裝料設(shè)備特征

爐頂裝料設(shè)備為串罐無料鐘爐頂設(shè)備，包括受料斗、上料閘、上密封閥，料罐、料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥、插板閥、布料器、爐頂鋼圈爐頂液壓潤滑系統(tǒng)。

固定受料斗：由料車或皮帶運至爐項的物料按設(shè)定的料批重量及組合集中至受料斗，然后放進料罐，受料斗容積50m3。

放料閥：為使受料斗的物料順利進入料罐，設(shè)此裝置.同時該裝置可有效的封住受料斗放料時的塵土、并能次吸收上密封閥以下設(shè)備及爐殼，由于受溫度上漲而產(chǎn)生的位移。放料閥通徑1200mm。

上密封閥：當下密封閥打開時，上密閉 ，防止爐頂煤氣放出，起到保壓的作用。工作原理： 籍助帶壓封頭與閥座上的硅橡膠圈的緊密結(jié)合，封住下部料罐的壓力煤氣。結(jié)構(gòu)特征：上密封閥為轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)軸由液壓缸通過曲柄連桿驅(qū)動。通徑1250mm。

料罐：其作用是接受和貯存物料。料罐為一棗核形容器，外部為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔下部錐形體部分鋪設(shè)耐磨襯板。料罐容積為 50m3。

料流調(diào)節(jié)閥：可將料罐的物料按工藝要求隨意控制料流量的大小，使爐內(nèi)操作始終處于正常工作狀態(tài)。料流調(diào)節(jié)閥通徑750mm。

下密封閥：當料罐需接收受料斗的物料時，應(yīng)關(guān)閉下密，確保爐頂煤氣不串通，保持爐頂?shù)膲毫Α９ぷ髟恚合旅芊忾y工作原理同上密封閥。下密封閥口通徑850mm。

波紋補償裝置（波紋補償裝置及插板閥）主要用于爐頂設(shè)備檢修、安裝時調(diào)節(jié)間隙并調(diào)節(jié)設(shè)備安裝時軸向、徑向誤差。同時隨爐頂受熱上漲后，產(chǎn)生的軸向，徑向位移。

布料器裝置：通過撐掛在該裝置下部的布料溜槽按工藝要求將爐料布入爐內(nèi)。布料裝置是整個爐頂裝料設(shè)備的核心，其運動分為溜槽的旋轉(zhuǎn)與溜槽的傾動，二者即可單獨實現(xiàn)又可同時實現(xiàn)，當同時運動時，即為螺旋運動。

溜槽更換裝置：為溜槽安裝、檢修、更換所設(shè)裝置。

爐頂支承：爐頂支承亦稱內(nèi)框架，下部通過法蘭同爐殼相接，上部同料罐相接，承載料罐及爐料和下密，節(jié)流閥的重量，當爐殼受熱上漲時，由于有爐頂支承，可保證料倉、下密、節(jié)流閥同爐殼及布料裝置等同等升高。

爐頂鋼圈：又稱鋼圈法蘭，焊于爐殼頂部，為連接爐頂裝料設(shè)備所設(shè)。爐頂鋼圈為鑄焊結(jié)構(gòu)。

無料鐘爐頂裝料設(shè)備的潤滑基本上采用干油集中潤滑，個別另部件因有復合運動采用定期人工加注干油潤滑。

4 爐頂系統(tǒng)附屬設(shè)施

1）爐頂檢修設(shè)備。爐頂檢修設(shè)備包括爐頂?shù)踯囈慌_，電動單梁起重機一臺，爐頂設(shè)備檢修環(huán)架，溜槽更換裝置，手拉葫蘆，電動葫蘆；

2）均排壓設(shè)施。無料種爐頂為高壓操作系統(tǒng)，為了使上下密封閥、料流調(diào)節(jié)閥等閥門按程序順利打開，保證爐料順利裝入料罐或從料罐中排出，且保證爐頂壓力不波動，在料罐上設(shè)置了均排壓系統(tǒng)。一次均壓介質(zhì)為半凈煤氣，含灰量＜0.5g/m3，煤氣溫度＜50℃[2]。為提高均壓的可靠性，高爐無料鐘爐頂系統(tǒng)采用兩次均壓，二次均壓介質(zhì)為氮氣。為減少放散煤氣對管道和消聲器的磨損，高爐均排壓系統(tǒng)設(shè)旋風除塵器。料罐放散時，煤氣經(jīng)旋風除塵器后再放散，均壓時，均壓煤氣經(jīng)旋風除塵器后再進入料罐，將放散時沉積灰強制吹回料罐中。在正常情況下，煤氣經(jīng)旋風除塵器，然后經(jīng)消聲器放散，當消聲器堵塞不能正常工作時，切換從旁路進行放散；

3）探尺。為了探測料面形狀、下降速度及發(fā)出啟動裝料程序的指令，而設(shè)置探尺裝置。本高爐設(shè)三臺緊湊試探尺，兩臺0m～6m，一臺0m～24m探尺；

4）水冷系統(tǒng)。為確保傳動齒輪箱內(nèi)工作溫度在70℃以下，采用工業(yè)凈化水進行開路冷卻，用水量10m/h，進水溫度不超過40℃。從齒輪箱出來的水經(jīng)過U型水封排至高爐工業(yè)水開路水槽中，水封兩側(cè)水管上下高差大于20m，以確保高爐煤氣不泄露。

5 結(jié)論

印度ESSAR鋼鐵公司2200m3高爐無料鐘爐頂目前已經(jīng)完成施工圖設(shè)計。通過對工藝參數(shù)的合理選擇、爐頂設(shè)備及系統(tǒng)配置的精心設(shè)計、以及設(shè)備的精心制造、安裝調(diào)試和嚴格的生產(chǎn)管理及控制，本無料鐘爐頂系統(tǒng)能夠達到滿意的效果。

[1]項中庸，王筱留，等.高爐設(shè)計-煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊.