安钢新1号高炉的建设及生产实践

安钢新1号高炉的建设及生产实践窦庆和聂世锋(安阳钢铁集团有限责任公司)摘要介绍了安钢新1号高炉在1995年建设中采用的新技术、新工艺和开炉后的生产效果。高炉投产后7天达产，一个月后利用系数为2.54t/(m3*d)1996年产铁30.34万t，平均利用系数2.76t/(m3*d)。关键词高炉设计生产DESIGNANDPERFORMANCEOFNEWNO.1BFATANYANGIRONANDSTEELCO.,LTD.DOUQingheNIEShifeng(AnyangIron＆Steel(Group)Co.,Ltd.)ABSTRACTInthisarticle,theadvancedtechniques,newtechnologyadoptedinthedesignandtheperformanceofnewNo.1BFatAnyangIronandSteelCo.,Ltd.areintroduced.Thedesignedproductivitywasreachedonseventhdayafterblowing-in,theannualoutputof303.4thousandstonandtheaverageutilizationrateof2.76t/(m3*d)wereachievedin1996.KEYWORDSblastfurnace,design,production1前言安钢炼铁厂1995年以前有4座300m3高炉，全部生产制钢铁，1994年产铁110万t，高炉利用系数2.59t/(m3*d)，冶炼强度1.47t/(m3*d)，其它各项指标也处于国内领先水平，强化程度居国内中小高炉之首。即使如此，炼铁的生产能力仍不能满足炼钢生产的需求，每年需外购30万t生铁块化铁炼钢。这不仅能耗高，污染环境，而且外购生铁价高质次，严重影响炼钢的产量与质量，造成整个生产工序成本升高。为此，1994年10月公司决定建新1号高炉。新1号高炉容积仍设计为300m3，设计任务由安钢设计院和炼铁厂联合承担，边设计边施工。从1994年11月开始论证、设计，1995年3月1日奠基，7月28日投产，仅用半年多时间，为国内300m3级高炉的建设提供了宝贵的建设经验。在新1号高炉的建设中采用了大量的先进实用技术，整个高炉装备自动化程度高，投产后7天达产，1995年8～12月份高炉平均利用系数为2.54t/(m3*d)。进入1996年以后，优化高炉操作，合理使用各种调节手段，不断强化高炉生产，全年产铁30.34万t，日平均利用系数2.76t/(m3*d)。1997年1～8月份平均利用系数2.90t/(m3*d)。2新建1号高炉采用的新技术、新工艺2.1采用自焙碳块陶瓷砌体复合炉衬和水冷炉底1994年以前安钢高炉内衬一直采用粘土砖或高铝砖。随着高炉的强化冶炼，渣铁对炉衬的侵蚀日益加剧，尤其对炉缸炉底的侵蚀更为严重，生产两年后炉底温度上升到700℃以上，严重威胁高炉的安全生产，即使采用钒钛矿护炉也只能生产4年多时间，高炉高产与长寿的矛盾日益突出。新建1号高炉采用了自焙碳块陶瓷砌体复合炉衬技术和水冷炉底，从投产以来的使用情况看，高炉寿命延长到8年(无中修)是完全可能的。本设计是在耐热基墩找平层上铺设炉底密封钢板，密封钢板上127mm为炉底水冷管中心线，水冷管中心线以下捣打耐热砼，以上捣打150mm厚的低温粗缝糊，炉衬结构是在炉底和炉缸下部(风口中心线以下500mm)周边采用高导热性的自焙碳块，内砌导热性差的复合棕刚玉砖，使其在炉缸炉底形成一杯状陶瓷砌体。风口区采用抗渣铁侵蚀性能好的半石墨碳碳化硅砖，铁口区采用大块复合棕刚玉组合砖。在高炉生产过程中，自焙碳块实现由碳质向石墨质的转变，使其具有高导热，抗侵蚀的特殊性能。低导热的陶瓷内衬起到保温作用，减少炉缸热损失，而高导热的自焙碳块将炉衬中的热量通过冷却壁和炉底冷却水迅速带走，增大冷却效果，减缓对炉衬的侵蚀，达到延长炉缸炉底寿命的目的。2.2采用顶燃式ZSD热风炉顶燃式ZSD热风炉是在内燃式热风炉的基础上，将燃烧室移到炉顶，同时缩小原燃烧室截面积，使其仅起热风通道的作用。它既有顶燃式热风炉烟气流分布均匀、燃烧强度大的优点，又克服了传统内燃式热风炉因燃烧期和送风期间不均匀膨胀造成的隔墙易开裂、倾斜、挤压格子砖错位等弊端。由于燃烧室变为热风通道，与内燃式热风炉相比，在热风炉直径、蓄热室高度及砖型不变的情况下，可使热风炉蓄热室面积增加39.17%，从而提高了热风炉的蓄热能力和风温水平。同时采用了锥顶结构，顶部砖墙与热风炉大墙分离，可保证热风炉大墙在径向自由膨胀；热风通道采用眼睛形；顶部燃烧室采用陶瓷短焰燃烧器，煤气和空气混合均匀，有利于实现短焰燃烧等；为了提高热风温度，对助燃空气进行预热。ZSD热风炉的主要特征参数见表1。表1ZSD热风炉的主要工艺参数Table1MainprocessparametersofZSDhotblaststove项目参数热风炉座数/座3热风炉外径/mm5200热风炉高度/mm31500蓄热室高度/mm21000蓄热室截面积/m213.70燃烧室截面积/m20.75燃烧室形式作热风通道单位炉容加热面积/m2*m-3109格子砖形式7孔格子砖孔尺寸/mm43拱顶温度/℃1280废气温度/℃450热风温度/℃11002.3富氧喷煤系统的设计1993年设计的安钢高炉喷煤系统，只是为了4座高炉的喷煤，但在1995年施工中，给新1号高炉的喷煤留有接口及安装位置。新1号高炉的喷煤系统于1995年年底开始论证、设计，1996年上半年施工，1996年8月12日投产。此系统对接原制粉系统，采用并联罐，输送采用浓相输送技术，即采用流化罐上出煤，用补气量来调节供煤量，用流态化实现煤粉的均匀喷吹与输送。从投产至今运行正常，消除了堵煤现象，喷吹较均匀，调节灵活方便、准确，应用效果很好，其它4座高炉的喷煤系统也基本改造完毕。新1号高炉的富氧系统与高炉同步建成，采用了两道快速切断阀，一道薄膜调节阀，二道截止阀，一道止回阀，从而保证了安全、稳定供氧。2.4高炉检测与自动化为了检测炉体侵蚀状况及结厚情况，炉身部位安装两层热电偶，炉腰一层，炉缸两层，炉底三层，整个高炉本体共安装47支热电偶，这些热电偶的安装为高炉操作及中后期的护炉提供了依据。实现地沟上料PLC自动控制，完成了槽下配料、地沟放料、卷扬上料、炉顶放料等的自动控制；主卷扬电机实现变频调速，提高卷扬的上料能力，保证料车运行平稳；热风炉实现PLC控制，完成热风炉的自动切换及温度、压力、流量等参数的数据采集及监视；在高炉值班室应用PLC技术实现了对高炉本体温度、压力、流量等参数的数据采集与监视；整个高炉应用网络技术实现了网络通讯，完成了包括槽下、热风炉在内的整个高炉的集中监控。2.5高炉本体设备及附属设备的设计为延长高炉本体寿命，冷却壁材质选用高韧性的球墨铸铁，五层镶砖冷却壁全改为燕尾槽型内镶碳素捣打料，炉身中部采用四层扁水箱，有效地防止了炉身上部砖的脱落；仍采用双钟炉顶，大小料钟密合面浸润碳化钨处理，上面选用空转布料器，实行六点布料；煤气净化系统采用重力除尘器、双文氏管、高压阀组、旋风脱水器的工艺流程；炉前使用事故少推力大的液压泥炮和水冷撇渣器；上料系统采用12个矿仓和熔剂仓，2个焦仓，下部设有烧结及焦炭振动筛，实行精料入炉；并对原D900风机进行改造，使风机出口绝对压力由0.275MPa提高到0.3MPa，风量由900m3/min提高到1000m3/min。总之，这些新技术、新工艺、新设备的应用，为新1号高炉的强化冶炼提供了可靠的保证。3新1号高炉投产后的生产实绩在原料质量改善和新技术、新工艺应用的基础上，高炉操作人员总结了以前的操作经验，结合新1号高炉的特点，制定了基本操作制度，实现了顺利开炉，7天达产，利用系数达到2.0t/(m3*d)以上，1995年8～12月高炉利用系数分别为2.02t/(m3*d)、2.54t/(m3*d)、2.66t/(m3*d)、2.78t/(m3*d)，2.69t/(m3*d)。1996年又上一个新台阶，全年产铁30.34万t，高炉平均利用系数2.76t/(m3*d)，综合焦比558kg/t，风温1092℃。1997年1～8月份高炉平均利用系统2.90t/(m3*d)，其它指标见表2。3.1采用合理的炉料结构新1号高炉的炉料结构为85%左右的高碱度烧结矿，品位55.0%，碱度1.8左右，配加5%～10%水冶酸性球团矿，另加5%～10%的酸性块矿如海南矿或栾川矿。为了提高入炉品位，配加5%左右的南非矿或澳矿，1996年全年入炉品位54.83%，熟料率92.45%；1997年烧结矿品位又提高1%，使入炉矿的综合品位提高到55.88%，为高炉再次增产降焦提供了条件。3.2使用高风温表2安钢新1号高炉主要技术经济指标Table2MaintechnicalandeconomicindicesofnewNo.1BF日期1995-8～1219961997-11997-21997-31997-41997-51997-61997-71997-81997-1～8产量/t1164853033922593123463288382558427385270992591927480211699利用系数/t*m-3*d-12.542.762.792.793.102.842.943.012.792.952.90焦比/kg*t-1594549501493458485487478468460479煤比/kg*t-101360528374758310110079综合焦比/kg*t-1594558549534524544547545549541542综合冶强1.531.561.531.491.631.551.621.661.611.651.59/t*m-3*d-1风压/kPa155158150147162150155161155156154风量/万m3*h-15.105.885.895.946.146.016.186.146.056.086.05富氧率/%00.220.830.981.251.270.510.860.980.860.94风温/℃1061109210119921058102310261109110210961052顶压/kPa5459535261535761585857入炉品位/%55.0554.8355.5955.9555.6455.7056.1156.1355.1956.7255.88熟料率/%88.3892.4592.1894.6793.2288.6788.5793.0592.6988.8591.49休风率/%1.551.260.220.120.150.960.721.214.723.041.39慢风率/%1.171.121.861.820.272.381.670.661.290.811.34［Si］/%0.690.640.710.640.600.690.650.730.750.680.68［S］/%0.0220.0250.0240.0280.0220.0240.0230.0230.0230.0210.023CaO/SiO21.181.221.221.221.211.211.211.201.201.211.21煤气CO2/%16.3016.8016.5816.1217.2816.3016.9017.0516.9917.0016.78悬料/次*月-1116161201350416塌料/次*月-153181021112风口烧坏/个*月-110.5011117122渣口烧坏/个*月-115103005632熔剂单1018242815211419271520耗/kg*t-1废铁单耗/kg*t-100000000000热风炉采用二烧一送制，每小时换一次炉，保证送风初期拱顶温度在1280℃以上，送风开始到送风末期拱顶温差为100～180℃，同时关掉混风大闸，实现全风温操作。1995年使用风温1061℃，1996年提高到1092℃，生产实践证明，风温提高