刘华平

（山东省冶金设计院股份有限公司 山东 济南 250101）

0 引言

河北邢台钢铁有限责任公司（简称邢钢）根据发展需要，拟新建3座1050m3高炉，一期投产一座，并预留二期、三期两座高炉及相关配套设施。为实现低消耗，低排放，高效率及长寿、环保的生产目标，1050m3高炉主要设计指标：利用系数2.7t/m3.d，入炉矿综合品位 58.3%，焦比 350kg/t，煤比 180kg/t，风温1200℃，炉顶压力0.22MPa，富氧率2.5%，吨铁渣量不大于350kg，年产生铁100万t，高炉一代炉龄不低于12年。

1 高炉本体

高炉采用自立式框架结构，炉体下部采用间距16×16m的方形框架，上部采用间距14×14m的方形框架。高炉内型设计采用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、铜冷却壁、碳砖+刚玉莫来石砖炉底、塑性相结合刚玉复合砖“陶瓷杯”+碳砖炉缸、软水密闭循环系统等先进技术以及完善的检测仪表，以加强对高炉本体各系统的监测，为高炉生产稳定、顺行、高效、长寿奠定基础。

1.1 高炉内型

合理的高炉内型是实现高产、稳产、低耗、长寿的基本条件之一。在总结国内外同类型容积高炉内型尺寸的基础上，结合邢钢原燃料条件，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）采用矮胖型炉型,减小炉腹角、炉身角。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，减小对炉腹生成渣皮的冲刷，保护炉腹冷却壁，延长其寿命。

2）加深死铁层深度。加深死铁层会增加炉缸侵蚀面积，但环流的减弱，将延缓炉墙厚度方向的侵蚀速度，无疑对高炉是有利的。同时较深的死铁层可多贮存铁水，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，有利于改善气体动力学条件。

4）高炉设有20个风口，2个铁口（夹角170℃）。

表1 高炉内型主要参数

1.2 冷却设备

炉体采用全冷却方式。从炉底到炉喉钢砖下沿共设15段冷却壁。按照炉内纵向各区域不同的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。第1～5段即炉缸和炉底采用耐热铸铁光面冷却壁；在第6～9段炉腹、炉腰和炉身下部使用四段铜冷却壁，铜冷却壁镶砌烧成微孔铝碳砖；第10～13段即炉身中、上部采用全覆盖镶砖球墨铸铁冷却壁，第10段冷却壁镶砌烧成微孔铝炭砖，11～13段冷却壁镶砌磷酸浸渍粘土砖，提高此部位抗碱金属侵蚀能力，同时抗煤气冲刷能力也得到一定的提高；炉身上部第14、15段为倒“C”型球墨铸铁光面冷却壁；炉喉钢砖材质球墨铸铁，采用水冷结构。

1.3 高炉内衬

为了延长炉底和炉缸的寿命，采用优质耐火材料并提供良好的冷却。炉底采用半石墨质焙烧碳砖+微孔炭砖（超微孔炭砖）+刚玉莫来石砖结构：炉底第1、2层采用半石墨质炭砖；第3层采用微孔炭砖，第4层采用超微孔炭砖；最上5、6两层采用刚玉莫来石砖。

炉缸外侧铁口以下环砌超微孔炭砖，铁口以上环砌热压小块炭砖，内砌塑性相结合复合刚玉砖。炉缸内保护砖为高炉粘土砖。

风口区域采用塑性相结合复合刚玉砖。

铁口区域：炉缸部位采用超微孔炭砖，炉壳外及炉缸以内采用塑性相结合复合刚玉砖。

在高炉成渣带第6～9段铜冷却壁，第10段冷却壁外镶砌烧成微孔铝炭砖。

在第11～13段球墨铸铁冷却壁外即炉身中、上部镶砌磷酸浸渍粘土砖。

炉底炭砖以下与封板之间及侧壁采用高导热炭素填料，炉缸上部区域采用缓冲泥浆，吸收炉底耐材受热产生的膨胀。冷却壁与炉壳之间采用非水系压入泥浆，冷却壁之间采用碳化硅捣打料。

炉顶煤气封罩上的喷涂层,其锚固件采用“C”型和“Y”型相结合的型式，“C”型锚固件与钢丝网紧靠炉壳设置，以提高喷涂料与炉壳的粘结性，“Y”型锚固件则起支撑喷涂料的作用。煤气封罩喷120mm厚的不定型耐火喷涂材料。

1.4 冷却水系统

1）软水密闭循环系统

软水密闭循环系统具有高效、节能、节水及冷却效果好的特点。高炉软水系统与热风炉软水系统并联，高炉软水系统循环水量3100t/h，供水压力0.6MPa。冷却壁软水循环水量为2400t/h。炉底及风口大套串联，水量为300t/h。风口中套水量400t/h。系统设置脱气罐2个、膨胀罐1个。

2）高压净环水系统

风口小套、炉顶打水、十字测温装置等采用高压净环水冷却，水量830t/h，水压1.5MPa。

3）常压净环水系统

炉喉钢砖、炉前用水点等采用常压净环水系统，水量520t/h，水压 0.6MPa。

2 无钟炉顶

2.1 炉顶装料设备

采用PW串罐式紧凑型无料钟炉顶，α角倾动、β角旋转均采用电机驱动、编码器控制，其它设备均采用液压传动。料罐有效容积24m3。炉顶工作压力0.2MPa。

2.2 均压、排压系统

均压、排压系统采用二次均压形式，一次均压为净煤气，二次均压为氮气。共设置2台液压驱动均压阀。炉顶排压系统设2台液压驱动均压放散阀，阀后设消音器。

2.3 其它设备的主要性能

高炉设有紧凑式垂直探尺2台，探尺为交流变频传动。同时配有雷达探尺1台。炉顶设置一台25t检修吊车，供吊装大型炉顶设备。设置1台10t电动葫芦及4台10t手动葫芦等。

3 热风炉

本工程采用三座改进型顶燃式热风炉，设计热风温度1200℃。顶燃式热风炉结构对称，稳定性好。蓄热室内气流分布均匀，效率高，更加适应高炉大型化的要求[1]。系统内配置空气煤气整体式热管预热器，回收废气预热并将助燃空气煤气加热至约190℃；顶燃式热风炉从根本上消除了内燃式热风炉墙体存在裂缝和砖缝、燃烧室和蓄热室之间煤气泄露引起的短路、香焦形弯曲等6大缺点，结构稳定，寿命达20～30年，煤气燃烧充分，气流分布均匀，热风炉高度降低5%～10%，投资降低5%～10%，风温高出100～150℃，节约焦碳10kg/tFe，增产 5～10%。

改进型顶燃式热风炉在吸收以往顶燃式热风炉技术优势的基础上，降低了预燃室耐火材料对热震性的要求，并采取了合理的热风管道补偿技术，优势明显，适合中国大多数炼铁企业采用。高炉配置的3座改进型顶燃式热风炉，主要参数为：热风温度1200℃；拱顶温度最大1400℃；热风炉全高38.1m；蓄热室面积48m2；设计一代寿命30年。

4 风口平台和出铁场

高炉共设两个铁口，铁口间夹角170°，采用双矩形出铁场，平坦化结构设计。出铁场为混凝土结构平台，每个出铁场面积42m×33m。出铁场面层为150mm厚耐热混凝土。为改善出铁场环境，在主沟、支铁沟及渣沟主要沟段设有沟盖。沟盖外壳采用钢板焊接件，内侧为耐火浇注料。主沟采用固定贮铁式，炉前主要设备有KD300型液压泥炮、KDIA型全液压开铁口机、32/5t双钩桥式起重机、摆动流嘴等。渣处理采用底滤法，系统设干渣坑备用。

5 供料系统

供料系统由贮矿槽、贮焦槽、给料、筛分、称量设备和胶带运输机等组成。采用以下技术：

5.1 小块焦回收利用。焦丁回收及返焦系统：焦炭筛筛下的≤25mm的小块焦经碎焦大倾角胶带机提升到碎焦筛分楼顶部，通过焦丁筛进行筛分。焦丁筛分级粒度为10mm，筛上物为焦丁，由筛上溜槽进入碎焦3#皮带机运送到焦丁仓贮存备用，10mm以上的小焦经槽下供料系统混装后进入2#槽下矿石胶带机上进入高炉。筛下物为粉焦，通过溜槽进入粉焦仓贮存。

5.2 炉顶采用双料车上料，料车容积8m3，斜桥倾角为54°18＇。高炉配置1台卷扬机。卷扬机采用变频单电机驱动，碟片制动装置。设置钢绳松弛开关。卷筒直径为Φ2000，绳槽加耐磨塑衬。

6 干法除尘系统

1050m3高炉煤气布袋除尘器处理最大煤气量为240000Nm3/h，适应的正常煤气温度为100℃～250℃。滤袋材质为超细氟美斯9806，对于150℃左右的高炉煤气，经过布袋除尘器的煤气含尘量降到5mg/Nm3以下。

设计采用低压脉冲喷吹布袋除尘器，布袋除尘器采用双排布置，箱体数量为15个，箱体直径3.5m，单个箱体过滤面积为548m2。为防止布袋被气流从外压扁，袋内装有支撑袋笼。箱体上部设有氮气脉冲喷吹装置，用氮气对滤袋进行喷吹。经氮气喷吹后灰尘降落至箱体底部集灰斗，待集灰斗的灰位集到一定的设定高度时，开启卸灰球阀、星形叶轮给料机由刮板机、斗提送至灰仓，灰仓上部设仓顶除尘器；当灰仓的灰位集到设定高度时，开启卸灰球阀，由加湿机加湿后外运。系统另设净煤气放散装置一套。

7 BPRT系统

BPRT系统区别于传统的TRT装置和高炉鼓风机组。在传统TRT装置和高炉鼓风机组的基础上，专门合并集成了高精度顶压智能稳定装置。高炉鼓风机的调节控制，功能不减，安全裕度不减。该系统主要由十大子系统组成：1）高炉鼓风主机系统。2）能量回收透平主机系统。3）高精度顶压智能稳定系统。4）管网输配与大型阀门系统。5）自动化仪表控制系统。6）高低压电气系统。7）液压伺服控制系统。8）润滑油控制系统。9）氮气密封系统。10）冷却水系统。

高炉鼓风机选用AV63－14型全静叶可调轴流式电动鼓风机组1台，最大风量为3578m3/min，出口风压为0.48MPa，配套电机额定功率为18500kW。高炉煤气透平机选用MPG8.1-290/150型，入口压力 0.17～0.19MPa，出口压力 12～15kPa，输出功率 5020～6810kW。

8 结语

邢钢1050m3高炉遵循现代高炉最新的设计思想，采用全冷却壁、砖壁合一薄壁炉衬、铜冷却壁、碳砖-陶瓷杯复合炉底、全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、干法除尘、BPRT等一系列先进实用技术，为实现低消耗，低排放，高效率及长寿、环保的生产目标奠定了技术基础。该高炉于2010年底投产，目前运行良好。

［1］赫素菊，蒋武锋，方觉.高炉炼铁设计原理[M].北京：冶金工业出版社，2003：111-113.