印度ESSAR鋼鐵公司2200m3高爐無料鐘爐頂系統設計

師 磊 ，師 煒

1.中冶東方工程技術有限公司，內蒙古 包頭 014010

2.山大華特環保工程有限公司，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線的鋼鐵聯合企業。應ESSAR鋼鐵公司要求，新建一座2200m3高爐。ESSAR高爐設計中采用了串罐無料鐘爐頂設備，銅冷卻壁薄壁內襯、聯合軟水冷卻系統、圖拉法水渣等新技術，本文重點對爐頂系統的設計進行總結分析。

1 爐頂設計基本參數及系統構成

1）設計基本參數。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。日產鐵量4400（最大4840）。要求爐頂設備作業率小于70%；

2）爐頂系統構成。爐頂系統由爐頂裝料設備、均壓及均壓放散設施、探尺、爐頂液壓站及潤滑站、爐頂設備水冷氮氣系統、爐頂檢修除塵設施及爐頂框架組成。

2 爐頂裝料設備形式的確定

無料鐘爐頂設備不僅布料手段多，布料靈活，增加了高爐上部調劑手段，同時也為高爐爐頂實現高壓、提高高壓作業率提供了保證[1]。由于布料靈活和爐頂壓力的提高，可有效控制爐內煤氣流分布，為高爐順行創造了條件，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，有利于高爐實現高產、穩產低耗和長壽。

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

1）由于下料口中心線與高爐中心線重合，從而可實現爐內等圓環均；

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?。?/p>

4）設備量少，維護少，投資低。串罐無料鐘爐頂比并罐無料鐘爐頂低15%；

5）從高爐爐頂結構布置上看，串罐無料種爐頂顯得寬敞，設備維護檢修方便。

隨著高爐自動化水平的不斷提高，串罐無料種爐頂廣泛應用已經具備了良好的條件。結合ESSAR建設廠區的特點，設計采用皮帶上料（B=1600mm）配合串罐無料鐘系統的裝料工藝。

3 串罐無料鐘爐頂裝料設備特征

爐頂裝料設備為串罐無料鐘爐頂設備，包括受料斗、上料閘、上密封閥，料罐、料流調節閥、下密封閥、插板閥、布料器、爐頂鋼圈爐頂液壓潤滑系統。

固定受料斗：由料車或皮帶運至爐項的物料按設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備及爐殼，由于受溫度上漲而產生的位移。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合，封住下部料罐的壓力煤氣。結構特征：上密封閥為轉臂旋轉式，旋轉軸由液壓缸通過曲柄連桿驅動。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，外部為鋼板焊接結構，內腔下部錐形體部分鋪設耐磨襯板。料罐容積為 50m3。

料流調節閥：可將料罐的物料按工藝要求隨意控制料流量的大小，使爐內操作始終處于正常工作狀態。料流調節閥通徑750mm。

下密封閥：當料罐需接收受料斗的物料時，應關閉下密，確保爐頂煤氣不串通，保持爐頂的壓力。工作原理：下密封閥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）主要用于爐頂設備檢修、安裝時調節間隙并調節設備安裝時軸向、徑向誤差。同時隨爐頂受熱上漲后，產生的軸向，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。布料裝置是整個爐頂裝料設備的核心，其運動分為溜槽的旋轉與溜槽的傾動，二者即可單獨實現又可同時實現，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、更換所設裝置。

爐頂支承：爐頂支承亦稱內框架，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，為連接爐頂裝料設備所設。爐頂鋼圈為鑄焊結構。

無料鐘爐頂裝料設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 爐頂系統附屬設施

1）爐頂檢修設備。爐頂檢修設備包括爐頂吊車一臺，電動單梁起重機一臺，爐頂設備檢修環架，溜槽更換裝置，手拉葫蘆，電動葫蘆；

2）均排壓設施。無料種爐頂為高壓操作系統，為了使上下密封閥、料流調節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，在料罐上設置了均排壓系統。一次均壓介質為半凈煤氣，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采用兩次均壓，二次均壓介質為氮氣。為減少放散煤氣對管道和消聲器的磨損，高爐均排壓系統設旋風除塵器。料罐放散時，煤氣經旋風除塵器后再放散，均壓時，均壓煤氣經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，煤氣經旋風除塵器，然后經消聲器放散，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、下降速度及發出啟動裝料程序的指令，而設置探尺裝置。本高爐設三臺緊湊試探尺，兩臺0m～6m，一臺0m～24m探尺；

4）水冷系統。為確保傳動齒輪箱內工作溫度在70℃以下，采用工業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過U型水封排至高爐工業水開路水槽中，水封兩側水管上下高差大于20m，以確保高爐煤氣不泄露。

5 結論

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

[1]項中庸，王筱留，等.高爐設計-煉鐵工藝設計理論與實踐.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊.