摘要：長鋼1號高爐中修優化設計采用了最新的工藝、設備和技術，如厚壁爐型改薄壁內襯爐型、工業循環水改軟水密閉循環冷卻系統、爐底爐缸炭磚+小塊陶瓷杯改炭磚+大塊陶瓷杯墊結構、出鐵場平坦化改造、除塵系統升級改造、爐頂均壓放散煤氣回收等。高爐開爐投產后，爐況穩定順行，各項指標均優于設計指標，平均利用系數在3.4t/(m·3d)以上，達到同類型高爐的先進水平。

　　關鍵詞：高爐設計先進技術特點

　　安徽長江鋼鐵股份有限公司(全文簡稱“長鋼”)1號高爐中修優化設計以提高環境保護和資源綜合利用水平，在實現降本增效的同時，力求實現經濟、社會和環境協調的可持續發展之路。2019年2月20日開始停爐中修，歷時76d，于2019年5月8日開爐投產以來，高爐總體運行狀況良好，有效容積利用系數為3.4t/(m3·d)以上，達到了同類型高爐的先進水平。

　　長鋼1號高爐中修優化設計采用了新工藝、新設備和新技術[1]，如厚壁爐型改薄壁內襯爐型[2]、工業循環水改軟水密閉循環冷卻系統、爐底爐缸炭磚+小塊陶瓷杯改為炭磚+大塊陶瓷杯杯結構、出鐵場平坦化改造、除塵系統升級改造、爐頂均壓放散煤氣回收等。其主要設計參數：有效利用系數3.24t/(m3·d)，日產生鐵3500t/d，熱風溫度1150℃，綜合燃料比515kg/t，爐頂壓力0.2MPa，年產生鐵122.5萬t。

　　1設計特點及分析

　　本工程主要改造內容包括高爐本體系統爐型優化、冷卻壁及供排水系統、風口平臺出鐵場平坦化、爐頂均壓放散煤氣回收、出鐵場除塵系統升級及其他相關配套設施等。

　　1.1高爐本體系統

　　1.1.1高爐爐型

　　高爐爐型是爐體系統的基礎，爐型的好壞不但關系到高爐是否高產穩產，也關系到高爐煤氣利用的好壞和燃料比的大小，同時，也對高爐壽命的長短起著重要作用。因此，在總結綜合比較國內同類型高爐設計與生產操作經驗的基礎上，結合本工程的具體條件，確定合理的高爐內型[3-6]。

　　此次高爐本體爐型改造特點：1)厚壁內襯改薄壁爐型：在充分利用現有設施的前提下，保留利用原有高爐本體框架、爐體平臺，將厚壁爐型優化設計改造為磚壁結合薄內襯爐型[2]。2)死鐵層深度適當加深：適當加深死鐵層深度有利于減少鐵水環流對爐缸側壁的沖刷，保護爐底爐缸耐材，延長爐缸壽命。3)爐腰直徑加大。適當加大爐腰直徑，高爐透氣性得到改善，有利于高爐的強化冶煉。4)爐缸直徑擴大。適當的擴大爐缸直徑有利于提高高爐的產量及冶煉。

　　1.1.2爐體冷卻結構及冷卻系統

　　長鋼1號高爐中修采用全冷卻壁冷卻結構形式。爐體從爐底到爐身上部共設15段冷卻壁;爐喉采用兩段式水冷鋼磚。按照爐內縱向各區域不同的工作條件和熱負荷大小，采用不同結構形式和不同材質的冷卻壁。第1—4段冷卻壁為單層光面灰鐵冷卻壁;第5段(風口帶)為加厚雙層光面球墨鑄鐵冷卻壁;第6—9段(爐腹2段、爐腰1段及爐身下部1段)為雙層全覆蓋式鑲磚鑄鋼冷卻壁;第10—15段為單層全覆蓋式鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁。爐體冷卻系統由開路工業循環水系統改為軟水密閉循環系統。

　　為強化爐底爐缸爐底冷卻能力，水冷管布置于爐底于爐底封板上方。為了使爐體供水分布均勻，將系統分成16個區，上部設1個脫氣罐和1個膨脹罐，用于控制軟水循環系統及排除軟水循環冷卻過程中產生的氣體。為加強高爐冶煉安全及控制軟水冷卻系統，本次中修設計高爐冷卻壁熱負荷監測系統，用于及時監測爐體冷卻強度、渣鐵皮厚度及冷卻壁破損情況，便于生產操作調控，有效提升了高爐冶煉強度。

　　1.1.3內襯結構和材質

　　高爐內襯是維護高爐工作的空間，耐火材料的選擇，將影響投資和使用壽命。在本次設計中充分考慮高爐各部位的不同工作條件和侵蝕機理，有針對性的選用耐火材料，并在結構上加強各部位磚襯的穩定性[3]。結合長鋼一代爐役使用情況，本次中修設計將原厚壁爐型改為磚壁結合薄內襯爐型。

　　1.1.3.1爐底、爐缸區域

　　高爐爐底、爐缸采用炭磚+陶瓷砌體復合爐襯結合水冷薄爐底結構。爐底、爐缸從下往上依次為：2層半石墨炭磚，2層超微孔炭磚，1層超微孔焙燒炭塊，2層大塊陶瓷墊。爐缸外側為超微孔炭磚+微孔炭磚，為了提高爐缸及風口砌體的穩定性和壽命，保護爐缸及風口設備，爐缸內側及風口區采用大塊陶瓷杯壁結構。爐底、爐缸設置侵蝕檢測系統。

　　1.1.3.2爐腹爐腰及爐身中下部區域

　　由于此區域熱負荷大，機械沖刷、化學侵蝕及熱震均存在極大的破壞作用，應選擇具有高導熱系數、高抗折強度、耐渣堿侵蝕的耐火磚。在充分考慮高爐各部位的不同工作條件和侵蝕機理，并結合冷卻壁元件的具體特點，有針對性的選用耐火材料。爐腹、爐腰與爐身下部區域冷卻壁采用冷鑲微孔鋁炭磚，內側采用鋁碳化硅噴涂料。

　　1.1.3.3爐身中上部區域

　　爐身中上部溫度較低，主要為爐料和煤氣流沖刷磨損，因此球墨鑄鐵冷卻壁采用致密性高、耐壓強度大、耐磨能力強的磷酸鹽浸漬黏土磚，內側噴涂高鋁噴涂料。

　　1.2風口平臺及出鐵場系統

　　長鋼1號高爐一代爐役生產過程中，出鐵場陸續暴露出以下不足：出鐵場偏小;出鐵場坡度較大，且表面凹凸不平，不利于爐前設備和渣鐵溝的維護和檢修，不便于檢修設備的運行;除塵效果不理想;渣鐵溝混凝土擋墻上部破損嚴重，溝蓋板變形嚴重，不能有效封閉，大量跑冒煙氣，爐前環境惡劣。針對以上不足之處，為了滿足環保要求以及便于爐前安全操作維護，在現有出鐵場結構基礎上平臺化，爐前設除塵小屋，將開口機泥炮包覆在小屋內，除塵系統風量提高到100萬m3/h，煙塵排放質量濃度<10mg/m3，大大改善了爐前操作環境。

　　1.3爐頂均排壓煤氣回收系統

　　高爐生產中，爐頂裝料設備向爐內裝料時，料罐中的均壓煤氣通常都是直接對空排放的，這部分放散煤氣的主要成分為CO、CO2、N2和灰塵。料罐排壓放散時產生的噪音和粉塵污染，不僅對大氣環境直接造成污染，而且也浪費了煤氣能源[7]。因此，本次中修設計對均壓煤氣進行除塵并回收。

　　爐頂均排壓系統的工藝流程：1)料罐排壓。料罐內高壓煤氣→旋風除塵器除塵→均壓放散閥→煤氣回收管網→布袋除塵器→逆止閥→煤氣快速切斷閥→手動盲板閥→蝶閥→凈煤氣管網。2)料罐均壓。兩步進行，凈煤氣一次均壓，N2二次均壓。凈煤氣一次均壓：一次均壓凈煤氣→均壓閥1→旋風除塵器→均壓閥2→料罐。該技術應用投產后，運行情況穩定良好，煤氣回收率達85%以上，取得較好的環保效益和經濟效益。

　　2結論

　　1)長鋼1號高爐中修設計采用較先進工藝技術及設備，高爐投產后，爐況穩定順行，各項指標均優于設計指標，平均利用系數在3.4t/(m3·d)以上，達到同類型高爐的先進水平。2)出鐵場平坦化后，爐前設除塵小屋，出鐵場除塵風量加大，有效改善了爐前操作環境。3)爐頂均排壓煤氣回收系統投產后，運行情況穩定良好，煤氣回收率達85%以上，生產實踐取得較好效果。

　　參考文獻

　　[1]中國冶金建設協會.高爐煉鐵工藝設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2015.

　　[2]朱興華，陳冬，陳金寶，等.一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法及其結構：106755680B[P]，2018-09-18.

　　[3]朱興華，陳冬，侯玉偉.濟源鋼廠2號高爐設計特點及實踐[J].中國冶金，2017，21：41-45.

　　[4]費書文，朱興華.馬鋼3號1000m3高爐設計特點[J].煉鐵，2005(5)：20-23.

　　冶金方向論文投稿刊物：《江西冶金》Jiangxi Metallurgy(雙月刊)1981年創刊，是江西省唯一面向國內外公開發行的冶金行業科技期刊。專業面涵蓋采、選、冶、加工、原料、材料分析、節能、環保、設備、計算機、技術經濟等方面，對國外冶金行業的技術發展動態及時報道。