供稿|刘竟陵 / LIU Jing-ling

邯钢4号高炉大修改造出铁场系统设计

System Design of No. 4 BF Large-modifi cations Transformed into Iron-fi eld in Han Steel

供稿|刘竟陵 / LIU Jing-ling

作者单位：邯郸钢铁集团设计院有限公司，河北 邯郸 056015

内容导读

邯钢4号高炉大修出铁场改造新设计了风口平台和双铁口矩形出铁场；出铁场采用平坦化布置；采用全液压矮身泥炮和全液压开铁口机；加大除尘能力。投产后的生产实践证明，新设计的出铁场系统达到了改善炉前环境和满足生产需要的目的。

邯钢4号高炉始建于20世纪70年代，有效容积620 m3，出铁场风口平台长36 m，宽为19.8 m，于1997年扩容大修至917 m3，出铁场保持不变，一直采用单出铁场单铁口。为了减少因炉前开口机、液压泥炮等关键设备故障而造成减风对高炉炉况的影响，于2004年12月再次大修对出铁场进行改造。由于大修时间只有40多天，施工时间短，为此，在保持单出铁场不变的前提下，单铁口改为双铁口。平面布置见图1。

单出铁场设计双铁口，两铁口呈32º夹角对称布置，每个铁口设有一套液压泥炮和开口机，液压泥炮和开口机布置在铁口的同侧，两套设备公用一套液压系统，两铁口采用交替出铁或者一用一备的工作方式，主铁沟、支铁沟和渣沟均采用浇注料来延长铁沟的使用寿命。这样，减少了因炉前开口机、液压泥炮等关键设备故障而造成出铁对高炉炉况的影响；工人劳动强度及炉前工作环境有所改善，但是，同时存在问题：(1)渣沟与铁沟立体交叉，位于渣沟上面的一段支铁沟为活动式整体浇筑沟，接缝存在跑铁的隐患；(2)单出铁场双铁口采用一条铁水线，铁罐调配组织效率低；(3)出铁场面积小，采用双铁口后减少了使用面积，并且渣铁沟立体交叉，渣铁沟清理环境恶劣，难以真正实现双铁口交替出铁；(4)出铁场除尘系统布局困难，无法满足目前严格的环保要求。因为出铁场存在的诸多缺陷，炉前出铁组织困难，无法适应高炉强化冶炼和指标进步的需求。

2014年3月4号高炉大修，高炉内型适当调整，炉容从917 m3扩大到1000 m3。随着高炉扩容，出铁系统弊端将更显突出，对出铁场系统改造势在必行。受4号高炉和其他配套设施的场地限制，出铁场布局根本无法采用当前应用成熟的双铁场双铁口设计，通过对存在的诸多问题进行分析论证后，针对原出铁场布局进行了全新的设计：出铁场设计为一个矩形出铁场，出铁场由原来南北向调整为东西向布置，风口平台也相应进行全新改造。出铁场采用平坦化布置，每个出铁场下设两条铁罐线。高炉设有两个铁口，两铁口呈30º夹角对称布置，两条固定贮铁式主沟，采用全液压矮身泥炮和全液压开铁口机。平面布置见图2。

图1　大修前出铁场平面布置图

出铁场系统改造内容

风口平台

为了生产操作方便、安全，有利于设备安装、检修，本次大修风口平台新设计。将原有风口平台西侧泥炮开口机操作室、阀门卷扬机室及炉前液压站移位来扩大操作空间。风口平台设于高炉炉体周围，为独立的架空式连续钢混结构平台，平台面浇注120 mm耐热混凝土，风口平台操作面积约310 m2。在热风围管下，设有环形单轨葫芦，用于安装、检修风口设备等。

在铁口上方的风口平台前端设有顶吸抽风除尘罩，能较好捕集开堵铁口时产生的烟尘。

出铁场

出铁场设计为一个矩形出铁场，出铁场由原来南北向调整为东西向布置，出铁场结构采用混凝土墙+钢结构梁+混凝土模版结构，采用平坦化出铁场，平台面浇注150 mm厚耐热混凝土。综合考虑现有4号高炉总图布置及国内同级高炉实际生产操作条件，本高炉设有2个铁口，1个矩形出铁场，两铁口夹角约30°，出铁场平台面积约2380 m2。出铁场下共设置5条铁路运输线，其中包括4条铁水运输线及1条全厂水渣运输线，每个铁口对应采用两条铁路运输线。采用140 t铁水罐车受运铁水。

每个铁口各自独立设有泥炮、开铁口机和铁水摆动流槽；采用落地式全液压矮身泥炮和全液压开铁口机，泥炮和开铁口机同侧布置。

在高炉270°侧出铁场内设置一个出铁场吊装孔，方便出铁场设备及风口设备的吊运，也便于斜桥上料设备的检修吊运。

在高炉90°侧出铁场平台外还设有一个炉顶设备吊装位，用于炉顶设备的吊装。

在高炉180°侧出铁场地坪上设置一个炉前液压站，为节省投资，利用原有液压站内的设备，部分修配改，保留遥控；该液压站为两个铁口的泥炮、开铁口机提供动力。出铁场上设有一个泥炮操作室，用于操作泥炮和开铁口机。

出铁场厂房为封闭式，下部设有吸风口，单坡屋顶，天窗形式，自然抽风。出铁场厂房主跨设置一台起重量为32 t/10 t、跨度为26.850 m的电动双梁桥式起重机，主要用于泥炮、开铁口机、出铁场除尘设备的维护更换，以及沟盖、生产用工具、材料、备品备件、检修设备以及出铁场垃圾的搬运。

出铁场结构采用无填沙层的混凝土模板与钢结构梁及柱相结合的结构形式。采用固定贮铁式主沟，主沟长度约15 m，贮铁式主沟工作层内衬采用浇注料，在采用高质量沟料的同时，适当加厚主沟工作层内衬，使其厚度≥450 mm，以延长主沟的使用寿命。主沟工作内衬采用了现场在线浇注的施工方式。

图2　大修后出铁场平面布置图

出铁场主要设备

(1) 泥炮

为节省投资，采用原有全液压矮身泥炮，该泥炮具有旋转和打泥等功能。

(2) 全液压落地式雾化开铁口机

采用全液压落地式雾化开铁口机，它具有回转、送进、钻、正打、逆打、吹、雾化等功能。开铁口机操作方式为操作室手动操作+遥控操作。

(3) 铁水摆动流槽

铁水摆动流槽由槽体、连杆、驱动装置组成，驱动方式为电动+手动，操作装置设置在出铁场平台上。

(4) 出铁场32 t/10 t桥式起重机

主要用于泥炮、开铁口机、出铁场除尘设备的维护更换，以及沟盖、生产用工具、材料、备品备件、检修设备以及出铁场垃圾的搬运。

(5) 出铁场耐材

出铁场主沟耐材结构由粘土砖、高铝质碳化硅砖和高性能高铝质浇注料组成。主沟永久层砌筑在出铁场主沟修理坑位上进行，主沟工作层内衬施工、维修就地进行。

渣铁沟内衬由工作层浇注料和永久层浇注料构成，施工方便，维护强度较低。残铁沟工作时间较少，只有在清理或修补主沟时使用，故残铁沟内衬采用了方便灵活的耐火捣打料。

摆动流槽内衬采用了热性能稳定、强度高、抗冲刷、耐侵蚀的耐火浇注料。

渣铁沟沟盖及摆动流槽坑罩内衬均喷涂耐火浇注料。

出铁场除尘

为了处理好渣铁流经处和开堵铁口时产生的烟尘，改善出铁场的工作环境，出铁场新建1套出铁场除尘系统，除尘系统设计风量约为690000 m³/h，设备处理风量按750000 m³/h选型。除尘系统采用低压脉冲袋式除尘器，除尘风机采用离心式风机。系统流程均为：含尘气体经吸风罩、抽风管道，进入除尘器作净化处理，然后通过风机送入消声器作消声处理，再经排气烟囱排入大气。排放气体的含尘浓度出铁场除尘系统为15 mg/m³。除尘器收集的粉尘经输灰设施送入储灰仓储存。对储灰仓卸灰口处设计考虑采用吸排式密封罐车的卸灰方式，同时设置粉尘加湿机为备用卸灰装置。

在铁口单侧及顶部、主铁沟撇渣器、及摆动流槽等处均设有强力抽风除尘点，2个铁口及对应设施切换抽风。使出铁场环境大为改善，其余少量含尘气体，通过出铁场屋顶自然排放。

冲渣系统

水冲渣系统保留原底滤法水渣处理工艺，两铁口共用一套底滤法水渣设施。经主铁沟与铁水分离后的熔渣在渣沟末端被冲制箱喷出的高速水流水淬冷却，形成颗粒状的水渣，粒化后的渣水混合物跌落到水渣槽，再经水渣槽下部结构、水渣沟进入底滤池，进行渣水分离，滤水后的水渣通过抓斗起重机抓运，火车外运；滤水进入集水坑，并沿回水沟回流至热水池，再通过热水泵送至冷却塔进行冷却，冷却后的水经粒化泵送至冲制点，循环使用；冲制水渣时产生的大量有害蒸汽通过水渣槽上部排汽筒集中高空排放，排气筒高度约50 m，大大减少了蒸汽对高炉钢结构和设备的腐蚀。

利用原有的底滤池、抓斗起重机、水渣粒化泵站、热水泵站、冷却塔，新建水渣槽、高空排汽管、水渣沟。

正常情况下100%冲水渣，在开炉初期或炉况不顺情况下可采用摆动流槽下配置渣罐车，通过连通渣沟与支铁沟，将熔渣导入摆动流槽并进入干渣罐。

改造效果

经过此次大修改造，4号高炉出铁场系统平坦化后具备了工程机械作业条件，炉前工作效率大幅度提高，全新的渣铁沟布局真正实现了双铁口交替作业条件。在4号高炉开炉后，炉前生产组织明显改善，出铁制度和炉内操作均衡、匹配，高炉生产技术指标快速进步，高炉日产从大修前正常生产阶段2600 t/d的水平提升到3000 t/d左右，提产效果显著。

结语

邯钢4号高炉大修，在改造空间受限的情况下进行巧妙的设计，新建风口平台出铁场扩大了操作空间；双铁口单矩形出铁场实现出铁场平台平坦化，渣铁沟布置合理、易于渣铁分离、沟衬检修；炉前设备实现机械化操作，以保证高炉安全稳定运行；加大出铁场除尘能力来改善炉前劳动条件。投产后的实践证明，风口平台及出铁场系统改造，大大改善炉前工人的劳动环境，降低炉前工人的劳动强度，使操作更加安全，出铁制度得到优化，为高炉生产技术指标进步奠定了基础，对国内众多受场地限制的中小型高炉的扩容改造设计提供了很好的经验和借鉴。

DOI:10.3969/j.issn.1000－6826.2015.04.19