摘要 莱钢1000m³高炉设计采用全覆盖、砖壁合一薄壁炉衬、铜冷却壁、炭砖一陶瓷杯复合炉底、软水密闭循环冷却系统、PW串罐无料钟炉顶、改进型顶燃式热风炉、全干法布袋除尘等一系列先进实用技术，为实现“高产、优质、低耗、长寿、环保”的生产目标奠定了技术基础。

关键词 高炉  薄壁炉衬 铜冷却壁  改进型顶燃式热风炉  干法布袋除尘

l引言

  莱钢为实现1000万t钢生产规模的目标，决定新建2座1 000 m³高炉，年产生铁2×100万t，并配套2座80t转炉。1 000 m³高炉主要设计指标：利用系数2．8，入炉综合品位不低于60％，焦比320kg/t，煤比200 kg/t，风温1 150～1 250℃，炉顶压力O．17 MPa，高炉一代炉龄大于10年。其中1号1000m³高炉已于2005年10月6日开炉，并实现顺利达产。

2高炉本体

  炉体框架设计采用自立式框架结构，炉腰平台以下的4根框架柱为倾斜结构，底部框架跨距为16m×16m，炉体中上部14m×14m，平台宽敞，炉体负荷轻。高炉内型设计为有利于强化冶炼的矮胖型，并采用全冷却壁、砖壁合一薄壁内衬、水冷炉喉钢砖、铜冷却壁、水冷炭砖炉底(炉底采用石墨、半石墨质焙烧炭砖+塑性相复合刚玉砖结构)、软水密闭循环系统等技术。同时强化了炉体检测，为保证高炉生产奠定基础。

2．1  高炉内型

  在总结国内外同类型容积高炉内型尺寸的基础上，结合莱钢具体原、燃料条件，设计采用适宜强化冶炼的矮胖炉型，高炉炉型参数见表1。其特点如下：

  (1)适当提高炉腹高度、减小炉腹、炉身角度。较小的炉身角有利于受热膨胀后的炉料下降，较小的炉腹角有利于煤气流的均匀分布，减弱对炉腹生成渣皮的冲刷，保持渣皮稳定，从而稳定高炉炉况，保护炉腹冷却壁。

    (2)适当加深死铁层高度。死铁层高度增加可减少出铁时铁水环流对炉衬的侵蚀，提高炉底炉缸寿命，同时有利于保证炉缸有充足的热量储备，稳定铁水温度和成分。

    (3)加大了炉缸高度。可保证风口前有足够的风口回旋区，有利于煤粉的充分燃烧及改善高炉下部中心焦的透气(液)性，减轻高炉生产铁前憋风现象。

 2．2  冷却元件

    高炉采用全冷却壁结构。从炉底到炉喉钢砖共15段冷却壁，按照炉内纵向各区域不同工作条件和热负荷大小，采用不同结构形式和不同材质的冷却壁，见表2。

    为确保高炉长寿，冷却壁采用如下技术措施：

    (1)在炉腹6段、炉腰7段、炉身下部8段采用铜冷却壁，这种高炉炉壁结构能够满足此区域热负荷高、波动大的生产要求，适应莱钢75％烧结矿+25％球团矿原燃料要求。

    (2)冷却壁与炉皮连接方式合理，铸铁冷却壁采用螺栓固定；7～9段铜冷却壁采用固定螺栓+定位销的连接方式与炉壳加固，以防冷却壁变形；同时利用进出水管上的保护套采用固定点、软、硬浮动点和滑动点相结合的方式固定，使冷却壁在各方向上都有膨胀和移动空间，1～13段在炉壳与冷却壁进出水管之间采用波纹补偿器进行密封，既吸收冷却壁挠度变形对水管的剪切，又起到了封住煤气的效果。

    (3)炉喉钢砖采用水冷结构，避免了炉役中、后期钢砖变形影响高炉正常布料。

2．3  高炉内衬

    根据高炉各部位的不同工作条件和侵蚀机理，结合莱钢原燃料条件，有针对性地选用耐火材料，并在砌筑结构上实现砖衬的稳定性。

    (1)炉底、炉缸采用石墨炭砖+半石墨炭砖+陶瓷杯复合炉衬结合水冷炭砖炉底结构。炉底一、二层采用高导热石墨炭砖(高0．9 m)，导热系数(600℃)大于35W／(m·K)，通过导热将1150℃等温线向炉内推移，达到炉缸炉底同步侵蚀的目的，并且在炉役后期起到减缓炉底侵蚀的目的。上部砌两层半石墨质高炉焙烧炭砖(高0．9m)，最上部立砌2层国产塑性相结合刚玉复合砖(高0．8 m)，2层陶瓷垫采用斜面人字型自锁结构，防止炉底出现漂浮现

象。炉缸外侧环砌国产模压微孔小炭砖，内侧砌塑性相结合刚玉复合砖杯壁，在炉底、炉缸交接处杯壁加厚至807 mm。

    (2)铁口通道、风口区采用刚玉大块组合砖砌筑，加强了结构上稳定性。

    (3)炉腹及以上区域采用砖壁合一薄内衬结构形式。耐火砖内衬采用冷镶方式直接与冷却壁砌成整体，砖衬材质：炉腹(6～9段)为烧成微孑L铝炭砖，内部喷100mm厚喷涂料，第10～13段冷却壁镶磷酸浸渍粘土砖，冷却壁与炉皮之间采用非水系压入泥浆，整个高炉内型按操作炉型设计。

2．4  冷却水系统

    (1)高炉本体和热风炉热风阀系统采用总管供水与并联相结合的软水闭路循环系统，这种方式具有高效、节能、节水及冷却效果好的特点。全系统总循环软水量3 000 t／h，冷却壁直冷管水量为2400t／h，水速2．1 m／s。炉底及风口大套串联回路水量为240 t／h，水速1．56 m／s。风口中套水量360t／h，热风阀水量600t／h，合计3600t／h。系统设置20m3脱气罐4个、18m3膨胀罐1个。根据齿轮箱冷却为闭路冷却的特点，冷却水取自软水供水总管经加压后进入气密箱，回水进入软水回水总管回泵房。工艺流程如图1所示。

    (2)炉喉钢砖与炉身上部第14、15带“C”形冷却壁及“十”字测温装置、炉顶摄像和炉前其他用水点采用中压工业净环水冷却。风口小套、炉顶洒水由高压工业水环管供给，供水量600 t／h。

    (3)炉顶“十”字测温装置可判断高炉内煤气流分布情况，1台炉顶煤气封罩红外摄像仪，用于监测炉顶煤气温度分布和高炉布料的实时监控。

3炉顶装料系统

    高炉装料设备采用“PW”串罐无料钟炉顶，系统密封性能好，布料灵活，可实现高压操作。该设备运行可靠，重量轻，寿命长，布料无偏析，特别是气密箱，水冷却加氮气密封，运行故障少。串罐无料钟炉顶具有以下特点：

    (1)中间料罐支撑采用刚性结构，由炉皮4 个钢柱支撑，料罐上下均采用补偿器，中间料罐料位采用γ射线料位计检测料空，避免称重浮力和炉顶压力波动对料罐称量引起的偏差。

    (2)水冷传动齿轮箱是无料钟炉顶的核心设备。箱内采用工业软水闭路循环冷却，温度在20～60℃以内，最高不超过75℃。为防止炉尘进入齿轮箱内，气密箱内采用N₂密封，压差控制，密封可靠。

    (3)溜槽更换装置采用4台10t手拉葫芦，及1台10t电动双梁单轨吊更换溜槽，炉顶49m平台设l台25t自行走小车吊运大型炉顶设备。

    (4)称量罐设一、二次均压，介质为布袋除尘后净煤气，设置2台液压驱动DN400均压／放散阀、2台DN250液压驱动均压阀和1台DN65气动氮气均压阀作备用。提高了炉顶均压系统的可靠性，高炉由于炉顶均压放散系统造成的设备慢风和休风率降低。串罐无料钟炉顶参数见表3。

4顶燃式热风炉

  莱钢1000m3高炉配置3座改进型顶燃式热风炉，具有如下优点：

    (1)工程总体造价低。由于顶燃式热风炉在高温区大量使用硅砖，大大降低工程投资，同时与外燃式、内燃式相比占地面积较小，方便布置。

    (2)预燃烧室布置在拱顶上部，与蓄热室在同一中心轴线上，可保证烟气均匀进入格子砖，提高了热风炉蓄热室的利用率。

    (3)热工系统结构设计合理、稳定。主要有以下特点：①燃烧稳定：烧嘴与中心成一定夹角且第二排空气烧嘴向上挑射。独特的烧嘴布置，使煤气和助燃空气以涡流喷射供应，消除了燃烧过程中的脉动燃烧。②由于采用19孔格子砖，增大了热交换面积，提高了热效率，送风周期内高炉热风温度波动小(一般在50℃以内)。主要参数见表4。

5风口平台和出铁场

    出铁场布置呈双矩形布置，2个铁口，夹角170⁰，不设渣口。炉前主要设备有KD一300型全液压矮身泥炮、KD一Ⅲ全液压开口机、20t桥式起重机，大大改善了炉前工作环境和效率。炉前除尘在铁口设侧吸加活动顶吸罩除尘，铁沟预留脱硅除尘，铁水罐增大了除尘点风量，并采取两出铁场除尘连锁控制，现场阀门设控制箱，确保除尘效果。另设有一条上出铁场平台的出路，便于炉前设备和各种散料的运输。

6  槽下供料

    高炉炉料结构为75％高碱度烧结矿+20％酸性球团矿+5％块矿，综合入炉品位60％，渣量300kg／t。槽下供料系统由贮矿槽、贮焦槽、给料、筛分、称量设备、胶带运输机和上料斜桥系统等组成。其中筛分设LXB系列立式环保振动筛，主要采用以下技术：

    (1)小块焦回收利用。筛下碎焦(小于25 mm)经碎焦胶带运输机运往碎焦筛分间筛分，10～25 mm焦丁回收入焦丁仓，经称量后转运至输矿皮带与烧结矿混装入小车，运至炉顶。

    (2)高炉上料采用斜桥主卷扬提升，料车装卸料形式，设Ø2000mm主卷扬机1台，其上料能力按7．2m³料运载能力选型，单侧轨道一次提升(运行)时间35 s，最大提升速度2．9m／s，钢结构斜桥，轨距1 789mm，双向料车运行中心线相距1450mm，地坑段倾角51⁰，地坑上倾角51⁰24’11”。

7高炉煤气干法除尘

    莱钢1 000 m³高炉采用煤气全干法除尘，每套除尘净化设施选用12个箱体，每个箱体直径3．5m，布袋长度8m，总过滤面积6960m²，当有6个箱体工作时最大过滤负荷为55．5 m³／(m²·h)，过滤风速为0．92m／min。当正常工况下有10个箱体投运，1个箱体清灰，1个箱体备用时，过滤负荷30．3 m³／(m²·h)，过滤风速为0．5 m／min，经过除尘后净煤气含尘量<5 mg／Nm³。该高炉煤气除尘净化系统可处理煤气242000 Nm³／h，适应煤气温度90～250℃，压力0．17 MPa的工况。

    系统在荒煤气总管设旁路管道和阀门组，当高炉荒煤气出现温度过高或过低时，采用点火放散。系统中设计净煤气管路及阀门组，当净煤气管网压力升高超过10kPa时，对净煤气进行点火放散。荒、净煤气不得同时放散。荒煤气总管直径DN1 800mm、支管直径DNl 300mm，荒煤气放散管直径DNl400mm，净煤气放散管直径DNl 200 mm，放散点火装置DNl 500mm。

8结语

    莱钢1000m³高炉遵循现代高炉最新的设计思想：优质、低耗、高效、长寿、环保。采用串罐无料钟炉顶、汽动静叶可调轴流风机、改进型顶燃式热风炉、全冷却壁砖壁合一薄壁内衬炉型、高炉软水密闭循环冷却、焦丁回收、干法煤气净化、“TRT”发电、高风温等一系列新设备及先进实用技术，提高了高炉整体技术装备水平。自2005年10月6日点火投产以来，运行良好，保持稳定顺行低耗高产的良好态势，强化水平逐渐提高，2005年11月份高炉利用系数实现月达产。