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马钢4000m3高炉供料和上料系统的设计特点研究

汪延来

(中冶华天工程技术有限公司)

摘 要：供上料系统是高炉炼铁车间最基本、同时也是最重要的系统之一。为高炉及时、准确地供应质量优良的原、燃料是实现高炉优质、高产、低耗和长寿的关键。通过介绍、分析马钢4000m3高炉供上料系统的设计特点，力求为今后高炉供上料系统的设计提供一些有益的启示。

关 键 词：马钢；4000m3高炉；供上料系统；设计

0 前言

根据马钢公司“十一五”总体规划要求，炼铁系统拟新建4000m3高炉两座及其配套的公用和辅助设施，单座高炉能力为283.5万t/a，两座高炉累计生产炼钢生铁567万t/a。在马钢4000m3高炉设计中，结合马钢的具体情况，供料、上料系统采用了一些先进实用的技术、设备以及合理的布置方式。

1 槽上原、燃料的供应及贮槽的布置

两座高炉采用半岛式布置。高炉矿槽采用双排、胶带机上料形式，设双矩形出铁场，每座高炉设置4个出铁口，铁水运输采用鱼雷罐车方式。

高炉所使用的原燃料包括烧结矿、球团矿、块矿、杂矿和焦炭，这些物料分别由本公司的烧结厂、原料场和焦化厂经胶带机运送到高炉原、燃料贮槽。贮槽为双排布置，共设24个贮槽。其中8个大粒度烧结矿槽的贮存时间为20.5h；2个小粒度烧结矿槽的贮存时间为20.5h；6个大粒度焦槽的贮存时间为17.7h；2个小粒度焦槽的贮存时间为17.7h；4个球团矿槽的贮存时间为24.5h；2个块矿槽的贮存时间为102h。贮槽内衬采用铸铁耐磨衬板。

矿槽平面布置见图1。

各贮槽均设高、低料位计。高料位为有效容积的90%，低料位为有效容积的40%。一旦贮槽料位降至低料位，即停止使用该贮槽，等待槽上胶带机重新卸料。这样既可以保证卸料落差控制在一个较合理的范围内，减轻卸料过程中炉料的破碎，同时对贮槽内衬也能起到一定的保护作用。

2 槽下供料系统

马钢4000m3高炉的槽下供料系统工艺流程如图2所示。

贮槽中炉料经手动闸门、振动筛或给料机、称量漏斗称量后按上料程序卸在槽下主胶带机上。本系统设计采用了一些先进、实用的技术：

1)烧结矿及焦炭等槽下物料筛分均采用高效悬臂自清理振动筛，这种振动筛具有运行可靠、筛分效率高和筛网不易卡塞等特点。每台振动筛都设有除尘罩，除尘罩与振动筛相互独立，吊挂在振动筛上方，其与筛体之间用橡胶密封。这样既能保证较好的除尘效果，同时又很容易检查筛板的使用情况。检修时只需将振动筛沿轨道拖出即可，方便快捷。

2)烧结矿及焦炭称量漏斗的有效容积分别为17和21m3；球团矿、块矿及小焦称量漏斗有效容积均为10m3。称量漏斗的除尘罩与漏斗本体相互独立，提高了炉料称量的准确性。所有称量漏斗闸门均为液压传动，称量采用压力传感器，称量漏斗既可采用砝码校秤，也可采用标准压力传感器校秤。各种物料均实现称量误差自动补正。

3)位于振动筛平台下的每个碎矿、碎焦斗上都设有一个旁通溜槽。当碎矿和碎焦胶带机出现故障时，振动筛筛下物就可以通过旁通溜槽卸到地面上，再用铲车运走，这样高炉生产不会受到影响。

3 上料系统

马钢4000m3高炉上料由上料主胶带机、槽下主胶带机接力完成，不设中间料罐。这种形式既节省了投资，又减少了物料的跌落次数，从而有效地减少了入炉物料的粉末量，为高炉强化冶炼创造了有利条件。

上料主胶带机(宽度为2200mm，速度为2.0m/s，运矿能力为5000t/h；运焦能力为1250t/h)，驱动配置4×355kW(AC6kV、50Hz)电机，4台电机3用1备；槽下主胶带机尺寸、速度和运输能力与上料主胶带机相同，驱动配置2×400kW(AC380V、50Hz)电机，2台电机1用1备。

为了保护两条主胶带不被原、燃料中带入的金属件划坏，在槽下主胶带机上方设置一套电磁除铁装置，该除铁装置功能综述如下：本系统采用单轨吊梁移动式电磁铁，由两套金属探测器和检测仪表(分别安装于电磁铁前、后两侧)、吊挂式电磁铁、行走机构、定位装置、相关电气线路及计算机接口组成。

电磁铁初始停止在胶带机上方(待机位置)。当前方金属探测器检测到有金属件时，发出启动电磁铁动作信号，根据胶带机上运输物料的种类，确定适宜的工作制度；如果前方金属探测器发出信号后，本工作周期内金属件没能被取走(如金属件过大)，电磁铁后的金属探测器检测到有金属件并发出报警信号，则由联锁控制停槽下主胶带机及上料主胶带机，金属件由人工捡出。运送不同的物料，除铁装置的工作制度是不同的。

当运送烧结矿等含铁物料时，电磁铁捡出物料中的金属件的同时也会吸取含铁物料。电磁铁的工作制度能够满足以下要求：将附带吸取的含铁物料首先放在工作台上，然后将金属件卸入落铁斗；在电磁铁返回时将工作台上的含铁物料送回到胶带机上，并且停在胶带机上方(待机位置)待命。

当运送焦炭等非含铁物料时，电磁铁的工作制度能够满足以下要求：电磁铁吸取胶带机上混入焦炭中的金属件，直接卸入落铁斗，然后再返回到胶带机上方(待机位置)待命。

电磁除铁装置设计有自动、手动和机旁操动3种工作方式。正常情况下，自动方式运行；手动用于异地遥控操作；机旁操动提供故障或调试时的现场操作。

另外，为了满足生产需要，在槽下主胶带机头部设置了一套采样检测装置，该装置为机旁手动，可以从运行的胶带上采取原、燃料样，自动检测并由CRT画面输出炉料粒度组成。

以往马钢2500m3高炉设计的采样装置为中部采样。该采样方式存在以下缺点：

1)采样机截取的料流断面不完整，靠近胶带底部的粉料采取不到。

2)采样头对胶带存在一定损害。

3)采样装置采取的样品需要通过人工送检。高炉工长不能及时了解炉料粒度的变化情况，使得高炉操作调节滞后，影响了炉况顺行。

针对上述问题，本次设计选用了头部采样装置。人工送检也设计为及时自动检测，检测结果除现场显示外，中控室也实现CRT画面直接显示。

胶带机头部采样装置布置在胶带机头部运行方向的正前方，采样头是一种可伸缩的往复式结构。

需要采样时，采样头迎着胶带机料流伸出，完整地截取一段料流后收回。截取的炉料通过一个溜槽排入粒度分级检测装置。粒度分级检测装置由粒度检测筛及其称重传感装置组成。

炉料排入检测筛进行筛分，分为6个等级，即：>50mm；50～25mm；25～16mm；16～10mm；10～5mm；<5mm。不同粒级的炉料进入不同的分料盒称重。最后通过PLC运算，给出炉料粒度组成，现场显示屏及中控室CRT画面都有显示。为高炉工长操作提供依据。

4 碎矿和碎焦处理系统

碎矿和碎焦处理系统工艺流程如图3所示。

1)碎矿处理。

槽下烧结(球团、块)矿筛下的碎矿经碎矿胶带机运至碎烧结矿筛分楼再经两道振动筛筛分处理。第一道筛下的矿粉进入粉矿仓1；筛上的物料传给二道筛，二道筛下的矿粉进入粉矿仓2，筛上的矿丁进入矿丁仓。矿丁经给料机、称量漏斗，通过返矿、焦丁胶带机加到槽下主胶带机入炉；粉矿经外运胶带机或汽车外运。回收矿丁既可以实现节能降耗，同时又可作为高炉操作调节气流的一个手段。

本设计在碎烧结矿第一道振动筛上方设有一个小钢斗，该钢斗上接有一个旁通管。小钢斗作用有两个：

a.作为一个三通使用。传统设计中一般此处设置一个电动或液动三通翻板，但因经常出现故障，检修频繁，影响生产。本设计中的这种变形三通经马钢及韶钢的生产实践证明是非常成功的。

b.对一道振动筛起缓冲作用，有利于提高筛分效率。

2)碎焦炭处理。

槽下焦炭筛下的碎焦经碎焦胶带机运至碎焦筛分楼再筛分一次，筛下的焦粉进入焦粉仓；筛上焦丁入焦丁仓。焦丁经电振给料机、称量漏斗称量后，通过返矿、焦丁胶带机加到槽下主胶带机入炉，焦粉经外运胶带机或汽车外运。焦丁随矿石混合入炉，改善了矿层的透气性，降低了焦比。

5 环保与除尘

马钢4000m3高炉供上料系统采用长袋低压脉冲袋式除尘器。袋式除尘器除尘效率高，处理含尘浓度范围广，处理量大、稳定可靠。为了便于操作维护管理，减少除尘设备投资和占地面积，将贮槽槽上、槽下及原料运输(GZ14、GZ15属于A高炉；GZ17、GZ18属于B高炉)转运站所有除尘点合成一个集中除尘系统。两座高炉槽下各建一套除尘系统。每套系统设有槽下烧结矿(焦碳、球团矿、块矿)振动筛、称量漏斗、称量漏斗卸料口、筛下卸料口及槽上、(GZ14、GZ15或GZ17、GZ18)转运站吸尘点，共计100多个，设计风量为780000m3/h。含尘气体经管道进入除尘器净化，净化后含尘浓度小于50mg/m3，达到国家排放标准。

6 结语

1)马钢4000m3高炉供上料系统的设计通过生产检验先进实用。

2)减少原、燃料从出厂到卸入高炉原、燃料贮槽的破碎量是炼铁精料、实现节能降耗的重要课题。

3)由于场地条件的限制，粒度检测筛的能力偏小，导致采样机向检测筛排料时满料，因此需要分两次排料检测，给工人操作带来了不便。