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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。
炼钢自动化要求
自动化炼钢是炼钢发展的趋势。迁钢转炉配有副枪、烟气分析、转炉下渣检测和复吹系统等先进装备。如果炼钢耐磨板原料加入没有分类，则影响炼钢终点控制水平，进而严重制约自动化炼钢发展和品种钢的冶炼。
2.2自产耐磨板要求
厂内自产耐磨板，主要是炼钢厂的连铸废坯、钢包、中间包内的残钢、铸坯的切头切尾；轧钢厂的切头切尾、耐磨板板的切边；机械加工废品、车屑；以及废旧设备等。这些耐磨板质量好，成分清楚，质量波动较小，对冶炼工艺的稳定性影响也较小。但由于体积大，无法正常加入转炉，必须经过切割，剪切到合格的耐磨板，使耐磨板单块重量≤800kg，耐磨板 边长≤1000mm的入炉要求。
2.3耐磨板精细化管理
采用耐磨板管理模式，建立专门的耐磨板配送间，有利于耐磨板质量检验和准确配送；同时增加相应的计量设备，有利于入炉耐磨板的精准配加，提高转炉自动化炼钢水平和品种钢的冶炼。
2.4耐磨板使用要求
1) 满足质量要求，提高金属收得率；
2) 经济合理利用，满足品种要求，降低制造成本；
3) 合理搭配，计量准确，满足自动化炼钢要求；
4) 提高堆比重，提高转炉生产率，实现多吃耐磨板目标。
2.5炼钢厂现场耐磨板间的传统管理不利于低成本生产
炼钢厂常规设计需要内部存放耐磨板；但受场地小的限制，现场耐磨板不分级，统一堆放；同时存放分散，影响转炉生产率和优质品种的冶炼，耐磨板得不到经济合理使用，增加了生产成本。
3. 冶炼用耐磨板的标准要求
炼钢冶炼用耐磨板无论在耐磨板质量和耐磨板规格方面均有严格要求。
3.1转炉炼钢对耐磨板的质量要求
1）耐磨板应清洁干燥，耐磨板表面尽量不混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物，杂质含量见表1；
表1 杂 质 含 量
油脂类
涂料类
土沙
木材
水分
S
P
≤0.002%
≤0.005%
≤0.5%
≤1%
≤3%
≤0.08%
≤0.08%
2）渣钢中的夹渣量应小于10%；
3）对不同耐磨板应分类存放，以免贵重合金损失或造成熔炼废品；合金钢及有色金属（如pb、Zn、Sn、Cu等）、硅及特殊合金元素含量高的耐磨板应与一般耐磨板分开堆存管理；
4）耐磨板中不准有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器及有毒物品；
5）耐磨板不准含有放射性物质。
3.2炼钢对耐磨板的规格要求
1）耐磨板应具有合适的外形尺寸和重量。轻薄耐磨板应打包或压块达到一定密度后使用；重型耐磨板需切割加工，达到能顺利装炉和损坏炉衬，以保证在冶炼期能全部熔化。
新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器，其热交换过程具有周期性和非稳态的特点，因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础，建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组，利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序，可根据不同工况条件和操作制度，优化热风炉蓄热面积和结构尺寸，大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术（计算流体力学技术）进行模拟计算，针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式，建立三维模型，优化燃烧器结构形式，合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置，使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场，使蓄热室被均匀加热，提高其利用率，实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉，从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求，确保CO完全燃烧，炉内温度分布均匀，产生均匀有序的高温烟气旋流流场，均匀进入蓄热室，充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律，根据相似定律，搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型，通过测定不同喷口处的气体流速，检验气体分配的均匀性；通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度，对数值模拟的计算结果进行验证；通过调整空煤气的喷口形式和角度，结合实验和计算机模拟，找出适用于实际热风炉的规律；根据测定的压力损失，推算实际热风炉的压力损失。
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