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紧凑化工艺技术
伴随着高炉容积的不断增大,高炉煤气发生量也大幅增加。1000m3级别至5500m3级别高炉煤气发生量差别巨大,除尘器箱体直径的大小关系到干法除尘系统的整体布置,要求干法袋式除尘系统箱体配置应与工艺参数同步,直径与单箱体煤气处理量系列化,保持合理的箱体数量配置,使工艺流程紧凑化,达到 的性价比配置。紧凑化工艺技术主要有以下几点:
1)与高炉容积匹配的除尘器直径与数量:应根据不同容积高炉煤气量的变化选择相适宜的除尘器直径和除尘器数量。除尘器箱体数量一般为10-16台之间,数量太少,不能满足维护检修的倒箱操作,一旦因为偶发事故造成布袋破损,会造成系统负荷过大,难以保持稳定;数量太多,投资和占地面积大幅增加,设备日常维护量大,造成资源浪费。
2)除尘器结构优化及流场分析:除尘器箱体是高炉煤气干法除尘系统主要设备之一,对于确保系统的、稳定运行有着重要作用。通过对除尘器壳体进行应力分析,研究除尘器结构的局部薄弱点,进行局部调整降低应力集中,提高设备与稳定性。除尘器箱体内部采用特殊的导流结构,使得除尘器箱体煤气气流分布均匀,降低了流速,大大减少了滤袋异常破损的发生,保证整个系统满足高炉的持续稳定生产。
3)合理进行工艺布局:根据除尘器数量和总图情况,合理进行工艺布局。工艺布置应满足以下几点要求:占地长宽比列合适、美观;操作巡检方便,吊装范围合理;煤气气流分布合理,减少荒煤气主管道积灰的可能;主框架受力合理,各层平台宽阔,有效利用空间;脉冲设备布置(布袋、袋笼更换)平台开阔,吊装和更换布袋、袋笼方便。
京唐2座5500m3高炉制粉喷耐磨板系统
首钢国际工程公司自主设计的两座5500m3特大型高炉,是当时国内容积 的高炉,设计耐磨板比200kg/tHM,设备能力 可达250kg/tHM。喷吹耐磨板种为烟耐磨板或混耐磨板。采用制粉喷吹合建在一所厂房内。中速磨制粉、一级袋式耐磨板粉收集器、直接喷吹工艺。
每座高炉配备2台中速磨,单台制粉能力为≥75t/h;采用热风炉废气作为耐磨板粉干燥的主要介质。在制粉系统末端设置2台排粉风机作为整个系统的动力源,风机出口设置消音器,以减小系统的噪声污染,使噪音指标低于85dB;系统排放浓度小于20mg/m3。
喷耐磨板系统每座高炉设置3个并列布置的喷耐磨板罐交替向高炉喷耐磨板,它们共用一个耐磨板粉仓,耐磨板粉仓有效容积1200m3,喷耐磨板罐有效容积为90m3,正常喷吹周期为30min。每个喷耐磨板罐为2个出耐磨板口,6根喷耐磨板管终汇入2根喷耐磨板总管中,分别输送至2台耐磨板粉分配器,再由42根喷耐磨板支管喷入高炉风口。每根总管上都装有耐磨板粉流量计和调节阀,其调节和计量精度小于4%。采用浓相输送技术,固气比在40kg/kg以上,极大降低了输送气体的消耗量;管道内耐磨板粉流速可达2~4m/s,这对于输送管道和弯头几乎不会产生磨损。耐磨板粉分配器的出口设有等阻损装置,喷耐磨板支管路采用等长度设计,偏差小于1m,以保证耐磨板粉分配器各出口均匀分配耐磨板粉量,减少各高炉风口耐磨板粉量分配的不均匀。
喷耐磨板罐的充压、耐磨板粉的输送、系统的流化及防爆吹扫全部采用氮气,避免了火灾和爆炸发生的可能性。系统全自动操作,机旁设手动应急操作。设有温度、压力、流量、重量和料位等的显示、报警等功能。喷耐磨板量按设定值自动调节,如果出现紧急情况,可启动紧急停止按钮,全系统可自动地向方向运行。喷耐磨板的倒罐操作、喷吹操作、停止操作、吹扫操作、事故停止操作均为程序自动控制。
首钢京唐钢铁厂高炉喷耐磨板系统的设计和装备达到了国际先进水平,作为国内首座5000m3级以上的高炉,为其他特大型高炉的建设提供了宝贵经验。
迁钢4000m3高炉制粉喷耐磨板
首钢国际工程公司设计的迁钢3号高炉,有效容积4000m3,设计耐磨板比正常190kg/tHM,设备能力可达250kg/tHM。在原有耐磨板场基础上进行改造,新建1座配耐磨板间,设置10个圆筒仓,可同时满足厂区内3座高炉24h连续正常喷吹原耐磨板需要;原耐磨板运输本次选用管式皮带机运耐磨板,相比传统皮带机原耐磨板运输,解决了长距离运输时皮带机通廊布置困难和转运站多的问题,同时管式皮带机还具有占地面积小,环保清洁,允许上行或下行皮带同时两个方向输送以及多点物料输入,并可以根据地形位置进行空间曲线布置等优点,而且减少建设费用和时间,此外在厂房东侧还备有一条大倾角皮带机可临时使用汽车进行上耐磨板;新建制粉喷吹厂房,采用直接喷吹工艺,即制粉喷耐磨板同建在一座厂房内,制粉选用弹簧加载的中速磨耐磨板机和一次布袋耐磨板粉收集器收粉,制粉能力可达75t/h;喷吹系统形式为并列喷吹罐布置、单管路加耐磨板粉分配器,其中引进一些先进的设计理念,如采用全自动喷吹控制、喷耐磨板支管耐磨板粉均匀分配等。另外,为保证喷吹气使用稳定设有单独喷耐磨板空压站,且在厂房内设有压缩空气和氮气缓冲储气罐。
该工程投产三年多来,运行良好,各生产指标达到或超过预期水平。
技术装备研发和设计背景
耐磨板是转炉炼钢的主要原料之一,通常占装入量的10%-20%。为保证转炉冶炼高附加值产品,对耐磨板的质量和品种要求极为严格。当转炉冶炼不同钢种时,对加入耐磨板的成分和规格都有严格要求,耐磨板质量好坏和加入量都将直接影响转炉炼钢工艺操作、产品质量、产量等技术经济指标。为确保炼钢有准确的耐磨板加入量,更便于炼钢生产组织,操作稳定、实现过程自动控制,增加高附加值产品,提高炼钢生产率,就必须保证炼钢有合适的铁水耐磨板比和准确的耐磨板加入量。
耐磨板的主要来源是厂内自产耐磨板和外购耐磨板。随着工业发展,目前社会上的工业耐磨板越来越多。从节约冶炼成本和遵循循环经济的理念出发,为充分利用各种耐磨板资源,提高转炉技术经济指标,就必须做好耐磨板的加工管理工作。自建耐磨板加工间,通过分选、切割、剪切、打包等方法将不合格耐磨板加工成合格耐磨板,供转炉使用。节约成本,提高钢厂经济效益。
首钢国际工程公司根据迁钢现有场地条件,设计分期分批建3个耐磨板加工间,完成耐磨板的切割、打包、分类、储存、配送等功能,可实现每年约150万t合格耐磨板供应炼钢。
外购耐磨板一般为重型、中型、轻薄料和统料。目前华北地区耐磨板需求量较大,外购耐磨板以统料为主,只有少量中型耐磨板,堆比重小,且混杂存放,不能分类配送。主要存在以下问题:
? 外购耐磨板不干净,耐磨板表面如混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物,则会降低炉料的导电性,延长熔化时间,降低炉渣碱度以及钢和合金元素的收得率,油污还会增加钢中的氢含量;
? 耐磨板中如混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属,铅易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故;锡、砷和铜等杂质会使钢材产生“热脆”,恶化铸坯及钢材表面质量,增加“热脆”倾向;使低合金钢发生回火脆性;降低连铸坯的热塑性,在含氢气氛中引起应力腐蚀;严重降低耐热钢持久寿命及引起热应力腐蚀;严重恶化IF钢深冲性能等;
? 耐磨板中如有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器等,在熔化过程中会发生爆炸;
? 耐磨板中的化学成分应明确,硫、磷含量应小于0.08%;耐磨板不准含有放射性物质等。
另外,外购耐磨板其尺寸、形状乃至密度也都很不规则,给运输、装料、熔化等都带来许多困难。为解决这些问题,必须采用不同的加工方法进行预先处理。重型耐磨板、中型耐磨板、小型耐磨板、统料型耐磨板,都需进行剪切才能成为合格耐磨板,轻料型耐磨板、轻薄耐磨板需要打包才能加入转炉,因此迁钢建立耐磨板加工间,对耐磨板进行分选、打包、剪切,是必要的、合理的。
炼钢对耐磨板的基本要求是杂质尽可能少,耐磨板越干净,炼出的钢水品质就越高,而且成本低。因此做好耐磨板在入炉前的分类、加工、整理工作非常重要, 能从耐磨板回收源头做起,至少在配料前做到把含有不同元素的耐磨板进行分类,保证耐磨板干燥,减少锈蚀,各类非金属物等。
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